数字图像-医学图像处理 Part2：解答题和计算题.pdf

Part2：解答题和计算题

2.1图像处理基础

一、简答题

1、解释模拟图像和数字图像的概念。(10分)

模拟图像在水平与垂直方向上灰度变化都是连续的，因此有时又将模拟图像称之为连续图

像(continuousimage)

数字图像是指把模拟图像分解成被称作像素的若干小离散点，并将各像素的颜色值用量化

的离散值，即整数值来表示的图像。因此，又将数字图像称为离散图像（discreteimage)。

像素是组成数字图像的基本元素。

2、简述图像的采样和量化过程,并解释图像的空间分辨率和灰度分辨率的概念。(10分)

空间采样

将在空间上连续的图像转换成离散的采样点（即像素）集的操作。由于图像是二维分布

的信息，所以采样是在x轴和y轴两个方向上进行。

量化

把采样后所得的各像素的灰度值从模拟量到离散量的转换称为图像灰度的量化。

量化值一般用整数来表示。考虑人眼的识别能力，目前非特殊用途的图像均为8bit量

化，即用0~255描述“黑~白”。

空间分辨率(spatialresolution)：

图像空间中可分辨的最小细节。一般用单位长度上采样的像素数目或单位长度上的线对

数目表示。

灰度分辨率(contrastresolution)：

图像灰度级中可分辨的最小变化。一般用灰度级或比特数表示。

3、在理想情况下获得一幅数字图像时，采样和量化间隔越小，图像的画面效果越好。当一

幅图像的数据量被限制在一个范围内时,如何考虑图像的采样和量化，使得图像的表现效果

尽可能的好?(10分)

当限定数字图像的大小时,为了得到质量较好的图像，一般可采用如下原则：

①对缓变的图像，应该细量化，粗采样，以避免假轮廓

②对细节丰富的图像，应细采样，粗量化，以避免模糊

4、图像量化时，如果量化级别较少时会发生什么现象?为什么?(10分)

如果量化级比较少，会出现伪轮廓现象。

原因：量化过程是将连续的颜色划分到有限个级别中，必然会导致颜色的信息缺失。当量

化级别数量级过小时，图像灰度分辨率就会降低，颜色层次就会欠丰富，不同的颜色之间过

渡就会变得突然，所以可能会导致伪轮廓现象。

二、计算题

1、一幅512*512、灰度级别为256的灰度图像，在计算机中保存时，图像数据占多少字节?

请写出计算过程。(15分)

8

2=256，

计算机中1byte=8bit；1KB=1024B

512*512*8bit/8=5122=262144B=256KB

2、请计算并画出以下4*4图像的灰度直方图(纵坐标为概率)。请写出计算过程。(15分)

这个图像的像元个数为4*4=16，i=[75,250]

图像略。

2.2医学图像运算

—、简答题

1、图像线性灰度变化公式的含义是什么?不同参数的设置会对图像产生哪些不同的影响?(10

分)

将原始图像的灰度范围不加区别的扩展,即s=ar+b

r是变换前灰度值，s是变换后灰度值。

a是线性灰度变换系数，主要调节图像对比度。

b是亮度调节系数，主要调节图像亮度。

0a1,b=0，灰度压缩，对比度降低（绿线）

a=1,b=0，灰度不变（红线）

a1,b=0，灰度扩展，对比度增强（蓝线）

a0，黑白反转，暗区域变亮，亮区域变暗

b0，增强亮度

b0，降低亮度

2、在图像旋转中，为什么有时候需要进行插值?(10分)

当非直角旋转图像时，需要进行插值。

非直角旋转时，因为像素点是整数，会有多余的空位产生。

二、计算题

1、给定一幅图像f(i,j)如下

现要对图像f(i,j)进行全域线性灰度变换，[90，255]-[0，255]。请写出计算过程和灰度

变换后图像g(i,j)。(15分)

a=255/(255-90)=255/165≈1.5

所以g(i,j)和f(i,j)之间的转换关系为：

g(i,j)=ar+b

a=1.5；r=f(i,j)

带入g(0,0)=0得b=-1.5*90=-135

可得：g(i,j)=1.5*f(i,j)-135

变换后图像g(i,j)为：（四舍五入取整）

2、设窗位为1000，窗宽为256，对下图进行