医学图像处理B卷
课程类别：必修[ ] 选修[√ ] 考试方式： 开卷[ ]闭卷[ √ ] 2007 –2008 学年第 一
学期
使用班级： 计算机科学与技术（医学应用方向）04[1][2] 课程名称： 医学图像处理 考试时间： 2007 年 11 月 5 日
姓名： 班级： 学号：
选择题（共20分，每题2分）
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D C B A D A D D C D
简答题（共40分，每题5分）
数字图像增强的概念和目的是什么？
答：数字图像增强是对一幅图像进行加工，突出图像中的某些信息，削弱或除去某些不需要
的信息，以得需要的效果更好的视觉效果或更适合机器处理。
2、试给出把灰度范围(0，10) 拉伸为(0，35) ，把灰度范围(10，20) 移到(35，45) ， 并把
灰度范围(20，30) 压缩为(45，50) 的变换方程。
解：由 EMBED Equation.3 得：
（1）g(x,y)=3.5*f(x,y)；（2）g(x,y)=f(x,y)+25；（3）g(x,y)=0.5*f(x,y)+35
(写出计算公式得2分，每个灰度变换方程得1分)
3、为什么一般情况下对离散图像的直方图均衡化并不能产生完全平坦的直方图？
答：这是由于直方图均衡化是将图像灰度的概率密度均匀分布，只将几个像素较少的灰度级
归并到了一个新的灰度级上，而像素较多的灰度级间隔拉大。
4、给出一维连续图像函数傅里叶变换的定义，并描述空间频率的概念。
答：一维连续图像函数的傅立叶变换定义为：
（3分）
空间频率是指单位长度内亮度作周期变化的次数。（2分）
5、转换后的结果图为：
1 2 3 3
1 2 3 3
4 5 6 6
6、写出RGB 图像和索引图像的基本概念并比较其异同点。
RGB图像是彩色像素的一个M ×N ×3数组，其中每个彩色像素点都是特定空间位置的彩色
图像相对应的红、绿、蓝三个分量。（2分）
索引图像是有整数的数据矩阵和彩色映射矩阵组成，图像的颜色值是由数据矩阵中的索引
对应矩阵中的值得到。（2分）
其异同在于是否直接存储图像的颜色信息。（1分）
7、小波变换有哪些特点和性质？
答：（小波变换的特点知识点共3分，写出一个得1分）
小波变换的特点：多分辩率的观察和处理；易于控制各种噪声；具有与人视觉系统相吻合的
对数特征；能量集中等。
（小波变换的性质知识点共2分，写出一个得1分）
小波变换的性质有：尺度可变性、平移性、多分辩率一致性、正交性。
8、简述图像处理中区域生长算法和分水岭算法的基本原理和步骤。
区域生长算法是预先定义的生长准则，以一组“种子”点开始形成生长区域，把预先定义好
属性与种子类似的领域象素加入到种子点上。（3分）
步骤：1、根据图像的不同应用选择一个或一组“种子”点；2、定义一个描述符；3、“种子”
点开始扩散，加入到象素的区域集合，与集合中的每个象素联通；4、直到没有任何新的象素点加入为止。（3分）
分水岭算法是根据测地学的拓扑原理，极小值与区域为汇水盆，汇水盆的边缘为分水岭，以象素的灰度值来体现其3D 的高度。（2分）
步骤：假设有水从各谷底涌出并且水位逐渐增高，如果从两个相邻谷底涌出的水的水位高过其间的山峰，这些水就会汇合，根据分割目标的要求控制汇合的程度来达到分割的目的。（2分）
计算题（共40分，每题10分）
1、如图为一幅16级灰度的图像。
请写出均值滤波和中值滤波的3x3滤波器；
说明这两种滤波器各自的特点；
写出两种滤波器对下图的滤波结果（只处理灰色区域，不处理边界）；
题1图
答：（1）均值滤波和中值滤波的3x3滤波器
均值（2分）
0.11 0.11 0.11
0.11 0.11 0.11
0.11 0.11 0.11
中值滤波器是对3×3模板区域的灰度值进行排序，将中间值作为当前点的灰度值（2分）
（2）均值滤波器通过对模板内像素的灰度值进行平均以消除去噪声，但会使图像变得模糊。（2分）
中值滤波器是一个统计排序滤波器，通过选择模板内中间的像素值代替来消除噪声，处理效果较好，特别适合于处理椒盐噪声。（2分）
（3）均值处理结果（1分）
2 2 2
2 3 2
2 2 2
中值滤波结果（1分）
0.11 0.11 0.11
0.11 0.11 0.11
0.11 0.11 0.11
2、图像压缩中主要利用哪些类型的冗余进行压缩？已知灰度值0，1，2，3，4，5在图像中出现的概率分别是0.1, 0.4, 0.06, 0.1, 0.04, 0.3，对其进行霍夫曼编码，给出码字、码字的平均长度和编码效率，画出霍夫曼编码树。
答：图像中存在编码冗余、象素间冗余和心理视觉冗余，压缩是通过去除三个基本数据冗余中的一个或多个来达到的。（共4分，写出一个冗余得1分，写出压缩方法得1分） 经过霍夫曼编码进行压缩后的码字为：(2分，编码长度一致即可得分)
0 1 2 3 4 5
11 00 0100 011 0101 10
平均编码长度为2.35, 编码效率提高了：(3－2.35)/3*100%=21.6%
(平均编码长度为1分，编码效率为1分)
（画出霍夫曼编码图2分）
3、介绍形态学方法在图像处理中的作用，并对下图做开、闭运算。X 是待处理图像，黑点代表目标，白点代表背景；B 是结构元素，原点在中心。试分别计算出B 对X 做开运算和闭运算的结果。
题3图
答：形态学一般指生物学中研究动物和植物结构的一个分支，在图像处理中有膨胀、腐蚀、开和闭四个基本运算，能合并和断裂目标物体或者进行形状检测。（2分）（开运算4分，闭运算4分，有部分区域点符合可酌情给分）
4、列举三个常用的边缘检测模板，简述各个模板的特点，然后分别用其3×3算子对下图灰色区域进行计算，写出其模板和计算结果。
题4图L
答：
常用的边缘检测模板有Sobel ，Prewitt 和Roberts 等
Sobel 算子突出中心点垂直或水平方向上对应点的响应值（2分）：
－1 －2 －1
0 0 0
1 2 1
Prewitt算子在差分计算中其权值均为1（2分）：
－1 0 1
－1 0 1
－1 0 1
Roberts算子是2×2算子，对对角的差分计算其响应(2分):
－1 0
0 1
Sobel 水平算子对图4进行处理的结果为（2分）
－1 －3 －4
－11 20 2
－1 －1 1
Prewitt 垂直算子对图4进行处理的结果为（2分）
1 －14 3
2 －13 1
－1 0 2
Roberts算子对图4进行处理的结果为
－13 －1 －1
－1 －1 －1
－2 0 －1
（一种类型的算子只需要写一个就可得分，计算也只是对写出的算子进行计算）