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1、医学图像处理问题第一章 绪论(09720776)1) 目前临床上常用的医学图像有哪些？并简述这些医学图像的基本类型。P1答：B 超扫描图像、彩色多普勒超声图像、核磁共振（MRI）图像、CT 图像、PET 图像、SPECT 图像、数字 X 光机（DX）图像、X 射线透视图像、各种电子内窥镜图像，显微镜下的病理切片图像等。2) 临床医学图像有哪些主要成像方法？并简述各成像方法所包含的基本信息。P2P3答：正电子放射层析成像技术（PET） 、磁共振成像技术（MRI） 、X 射线层析成像技术（CT） 、单光子发射计算机断层成像术（SPECT） 。X 射线，CT，MRI 及超声：解剖图像，主要描述人体的
2、生理解剖结构。PET，SPECT，fMRI：功能图像，主要描述人体在不同状态下组织器官的功能活动状况。3) 医学图像处理有哪些主要特点？P3答：1.医学影像具有灰度上的含糊性。2.局部体效应。3.不确定性知识 4) 医学图像处理有哪些可能的临床应用？P7P8答：辅助医生诊断，仿真多角度扫描，数字解剖模型，手术教学训练，制订手术规划，放射治疗，手术导航与术中监护，治疗规划，虚拟内窥镜，脑功能和结构研究，远程医疗。5) 医学图像处理主要包括那些内容？有哪些主要方法？网上&P2&目录答：医学图像处理的主要目的是利用图像处理技术来处理和加工医学诊断、检查、治疗中的视觉信息。主要内容包括各种细胞、组织与
3、器官的图像及其处理。研究内容包括医学影像数据的获取，数据预处理技术，医学图像的配准，三维可视化，虚拟现实技术，DICOM 数据通信技术，PACS 系统和图像引导术。主要方法：医学图像的增强、分割、特征提取、配准、压缩、三维重建与可视化技术。第二章 医学图像增强技术6) 常见的医学图像噪声有哪几类？1.加性噪声：它和图像信号强度是不相关的，如图像在传输过程中引进的“信道噪声” ，摄像机扫描图像的噪声等。2.乘性噪声：和图像信号是相关的，往往随图像信号的变化而变化，如飞点扫描图像中的噪声、扫描光栅、胶片颗粒噪声等。3.量化噪声：量化噪声是数字图像的主要噪声源，其大小显示出数字图像和原始图像差异。4
4、.“盐和胡椒”噪声：此类噪声如图像切割引起的即黑图像上的白点，白图像上的黑点噪声。7) 去除噪声的常用医学图像增强方法有哪些？它们分别适用于哪些图像噪声？在空间域对噪声的去除常用邻域平均法和中值滤波处理；在频域处理方法有低通滤波和带阻滤波。邻域平均法一般用于消除图像中的随机噪声；中值滤波法在滤除噪声（尤其是脉冲噪声）的同时能很好地保护信号的细节信息，适用于一些线性滤波器无法胜任的数字图像处理应用场合；带阻滤波主要用于处理图像中出现信号以外的有规律的点阵、网纹或斜条纹时的情况。(均值滤波空间域对图像进行平滑处理的方法，易于实现，效果也好，均值滤波器的缺点是在讲噪声点均摊的同时将景物的边界点也分摊
5、了，缺点是使得图像变得模糊)8) 比较维纳滤波器和匹配滤波器，简述各适用条件。估计比检测难。在相同条件下，可以期望匹配滤波器比维纳滤波器的性能好。9) 图像锐化的主要作用是什么？如何实现图像锐化？它对图像质量会带来什么负面影响？1.图像锐化可以增强图像中物体的边缘和轮廓，便于提取物体特征进而对物体进行识别和分析。2.空域锐化技术的基本方法是对图像进行微分处理，并将运算结果与原图像叠加；在频域中则是运用高频提升滤波技术。3.能够进行锐化处理的图像必须要求有较高的信噪比，否则，图像锐化后，信噪比更低。因为锐化将使噪声受到比信号还强的增强，所以一般是先去除或减轻干扰噪声后，才进行锐化处理。10) 什
6、么是非锐化掩模技术？如何实现？非锐化掩模是一种通过减去图像中模糊部分（低通成分）来改变高频内容可视性的图像增强技术。 g = f - flp , 0为保持图像的局部均值不变，假定低通滤波均一化，那么保持图像局部均值守恒的非锐化掩模公式为 g = flp + (f -flp )/( - ), 0g = flp +r fhp , r = /( - ), 0维 纳 滤 波 器 对 于 从 功 率 谱 已 知 的 加 法 型 噪声 中 恢 复 功 率 谱 已 知 的 信 号 这一 类 任 务 来 说 ， 是 最 优 的 。 dsRPMSEsRsHnns)(1)()()(00需 要 在 所 有 的 时
7、间 恢 复 信 号 。 仅 仅 知 道 信 号 的 功 率 谱 。 匹 配 滤 波 器 对 于 从 加 法 型 噪 声 背 景 中 检 测 已知 的 信 号 是 否 出 现 这 一 类 任 务 来说 ， 是 最 优 的 。 dsRNMPssKnn)()()()(max20只 需 确 定 信 号 在 什 么 时 刻 出 现 。 不 仅 知 道 信 号 的 功 率 谱 ， 而 且 还 知道 信 号 的 准 确 形 式 。 11) 乳腺钼靶图像的计算机辅助分析与诊断为何很重要？乳腺钼靶 X 线机具有普查、诊断、活检功能。它分辨率高,重复性好,能精细地记录不同穿透能力的软组织留下的 X 线影像, 特别
8、是能捕捉到对乳腺癌具有诊断意义的微小钙化灶;对乳腺癌的诊断敏感性和特异性都非常高,留取的图像可供前后对比,不受患者年龄、体形的限制。 钼靶 X 线图像计算机辅助诊断技术可以详细地分析乳腺钼靶 X 线图像所能提供的全部信息。钼靶 X 线图像数字化后, 可以与计算机数据库中的正常乳腺进行比较,也可以通过其专有的软件系统标记出钼靶 X 线图像中高度潜在恶性的可疑病灶(包括肿块、异常结构、可疑恶性钙化),以引起诊断医生的高度重视,从而减少漏诊。钼靶 X 线图像计算机辅助诊断系统可以在不增加医师负担和工作时间的前提下,提高诊断医生对钼靶 X 线图像监测乳腺疾病的敏感性,降低对乳腺疾病的漏诊率, 从而可以
9、潜在地辅助临床诊断和治疗;尤其是它不受一些外来人为因素(如疲劳疏忽、经验限制等 )影响, 及其在一定程度上克服了致密性乳腺所造成的诊断困难,显示了其在辅助乳腺 X 线图像诊断乳腺癌方面的优越性。12) 乳腺图像计算机辅助分析中欲增强肿块与致密型乳腺组织间的对比度，有什么可能的途径？有何理由？大多数含有肿块的乳腺图像具有以下的两个特点:1.肿块淹没于高密度的腺体背景中，通常与背景具有相似的灰度等级。2.肿块相对于背景腺体来说面积较大，即在频域分析角度来说，属于低频成分;同理，背景腺体即属于相对高频成分。所以可以选用高通滤波法进行滤波，滤去致密型腺体背景，从而增强肿块与致密型乳腺组织间的对比度13
10、) 乳腺图像计算机辅助分析中欲增强微细钙化点和背景噪声间的对比度，有什么可能的途径？有何理由？方法一：首先进行图像特征增强,得一增强图像。然后再对原始图像进行噪声抑制,得一噪声抑制图像。信号增强图像和噪声抑制图像相减去除不相关的乳腺结构。方法二：小波变换法14) 有哪两种原理不同的 X 射线（成像）检查方法？简述这两种方法各自的优点。 、（1 ） X 线照相通常是拍在放于影像板内的胶片上。也可以用荧光摄影术、电影荧光摄影术或电视录像等方法记录在胶片上。供以后阅读。它具有下述优点： 几何清晰度高； 对比度范围广； 有可能利用充分的时间进行详细检查； 因为接触时间短，所以 X 射线剂量低； 可得到
11、病人情况的客观证据。（2 ） X 线透视用直接透视法检查病人，有下述优点： 能够快速检查病人的情况； 病人能够取适当的位置，所以可以选择最适宜的投照方向和 X 线束野的大小； 可以直接看到器官的活动； 能够在直接观察下去除异物和进行骨折复位。15) 什么是 X 射线图像的对比度？它主要取决于哪些因素？当射线经过物体具有不同的质量衰减系数、不同的密度或不同的厚度的两个相邻部分时，就产生影像的对比度，X 线图像的对比度是由于各种组织对 X 线的不同衰减度造成的。它主要取决于物质的衰减系数、密度和厚度与及 X 线球管的电压第三章 医学图像分割技术16) 医学图像分割的依据是什么？医学图像分割的依据包
12、括：医学图像灰度、颜色、纹理、局部统计特征或频谱特征等，利用这些特征的差别可以区分图像中不同目标物体17) 常用的医学图像分割方法有哪些？并简述各方法的特点。a) 基于区域的分割方法，典型的有 a）阈值分割，特点：阈值分割方法基于对灰度图像的一种假设：目标或背景内的相邻像素间的灰度值是相似的，但不同目标或背景的像素在灰度上有差异，反映在图像直方图上，不同目标和背景则对应不同的峰，选取的阈值应位于两个峰谷处，从而能将各个峰分开b）区域生长和分离合并，特点：将分割过程分解为多个顺序的步骤，其中后续步骤要根据前面步骤的结果进行判定而确定c）分类器和聚类，2. 基于边缘的分割方法，特点：基于边缘上的像
13、素灰度值的变化往往比较剧烈，通过检测不同区域间的边缘来进行图像分割典型的有 a）并行微分算子，特点：利用相邻区域的像素值不连续的性质，采用一阶或二阶导数来检测边缘点，用于检测图像中的灰度变化，b）基于曲面拟合的方法，特点：将灰度看成高度，用一个曲面拟合一个小窗口内的数据，然后再在拟合的曲面进行边缘检测来决定边缘点c）边界曲线拟合，特点：用平面曲线表示不同区域间的图像边界线，试图根据图像梯度等找出正确表示边界的曲线，进行图像分割d）串行边界查找，特点：查找高梯度值的像素，然后将它们连接起来形成表示对象边缘的曲线3. 结合区域与边界信息的方法，特点：充分发挥各自的优势，获得更好的图像分割结果典型的
14、有 a）基于形变模型的方法，特点：综合利用了区域与边界信息。通过使用从图像数据获得的约束信息和目标的位置、大小和形状等先验知识，进行有效的分割4. 图谱引导方法，特点：将分割看成配准问题，它首先将分割好的模板图像一对一映射到待分割的目标图像上5. 基于数学形态学的方法，特点：以在图像中移动一个结构元素进行卷积的方式进行18) Mumford-Shah 图像分割模型有几项？简述各项的基本作用。找不到！19) 参数形变模型有几个参数？简述各参数的物理解释及其在图像分割中的基本作用。参数形变模型所用的两种不同类型的公式：能量最小化公式和动力公式（课本 P72 页，“从传统的活动轮廓定义为-如物体边界
15、位置，取得较小值。 ”）不懂，答案还在修改中20) 欲在乳腺图像中分割出肿块，有什么可能的途径？有何理由？应用基于阈值区间的三维水平集算法, 轮廓既可以膨胀也可以收缩, 初始轮廓可以部分地位于感兴趣目标之外, 降低了对初始轮廓选择准确性的要求，采用基于阈值区间的三维水平集算法进行分割时, 初始轮廓的选择更具有灵活性, 避免了因初始轮廓引起的分割错误，可有效检测出肿块21) 在乳腺图像中欲分割出微细钙化点簇，有什么可能的途径？有何理由？没找到。大家讨论一下。22) 以乳腺疾病图像的计算机辅助诊断为例，说明什么是判断图像分割好坏的标准？常用的判断标准：a) 专家目测：一般由专家在图像上手绘的边界被
16、认为是“真实”组织边界，用于评估计算机分类算法的性能。b) 体模验证：体模法是用已知得得图像信息验证新分类算法的精度。c) 计算机化解剖图谱：建立医学图像解剖数据库，并对分类结果的正确性进行统计，包括敏感性、特异性、假阳性和假阴性，耳聪得到人体解剖组织概率模型。该模型即可于组织分类结果比较，也可作为模板对于图像作初始分类，用于多种图像处理之中。23) 超声成像的物理学原理是什么？它与 X 射线成像比较有哪些特点？a) 物理学原理：人体结构对超声而言是一个复杂的介质，各种器官与组织，包括病理组织有它特定的声阻抗和衰减特性。因而构成声阻抗上的差别和衰减上的差异。超声射入体内，由表面到深部，将经过不同声阻抗和不同衰减特性的器官与组织，从而产生不同的反射与衰减。这种不同的反射与衰减是构成超声图像的基础。b) 特点暂时没找到！24) 利用超声技术成像的扫描方法有哪几种？A 型、M 型、B
