1、1.在模拟图像数字化过程中，试说明采样不足和量化不足分别会产生什么样的效果？答：采样是对图像空间坐标的离散化，它决定图像的空间分辨率，如果采样不足，会使图像粒子变粗，产生方框效应；量化是对图像幅度坐标的离散化，它决定图像的幅度分辨率，如果量化不足，会使图像中出现虚假轮廓。2. 一幅数字图像有 M 行，N 列，量化位数 k 位，试分析该图像的数据量。答：该图像的数据量为 bit。1. 根据晶状体聚焦中心和视网膜的距离与观测物体的距离比值，可以大致计算出实际物体在视网膜上的像尺寸。试计算下图中物体的成像尺寸。答：一个远在 100m 处，高 15m 的柱状物，在视网膜上的尺寸为。(157)/02.5
2、m2. 请写出人眼视觉的形成过程。答：人眼视觉过程包含光学过程，化学过程和神经处理过程。客观景物（发光体或者散射体）发出的光束，携带光能量进入左右眼睛并同时作用在视网膜上引起视感觉。光刺激在视网膜上经神经处理产生的神经冲动（电流脉冲）沿视神经纤维传到大脑皮层，产生视知觉。4. 试将光从颜色、频率成分和发光方式进行分类。答： 按颜色可分为彩色光和非彩色光（颜色可分为无彩色和有彩色） 。非彩色光包括白色光、各种深浅不一的灰色光和黑色光。彩色光指除去黑白系列以外的各种颜色光。 按频率可分为单色光和复合光。单色光是指只含单一波长成分的色光或者所占波谱宽度小于 5nm 的色光；复合光是指包含有两种或两种
3、以上波长成分的光。 按照频率和颜色综合考虑，可以分为谱色光和非谱色光。谱色光主要指波长在780380nm，颜色按红，橙，黄，绿，青，蓝，紫顺序排列的各种光；两个或者两个以上的单色光混合所得，但又不能作为谱色出现在光谱上的色光称为非谱色光。 白光是非谱色光。单色光一定是谱色光，非谱色光一定是复合光，而复合光可能是谱色光，比如黄色光红单色光绿单色光 按发光方式可分为直射光，反射光和透射光。发光体（光源）直接发出的光称为直射光；物体对光源发出的光，能够进行反射所形成的光称为反射光；能够进行透射所形成的光称为透射光。6. 试比较 RGB 模型和 HSI 模型，并写出二者之间的转换关系。答：建立颜色模型
4、是为了正确的使用颜色，目前常用的颜色模型可以分两类：一类是面向诸如彩色显示器或打印机之类的硬设备的 RGB 模型，另一类是面向以彩色处理为目的的HSI 模型，如动画中的彩色图形。RGB 模型 这个模型基于笛卡儿坐标系统，3 个坐标轴分别为 R，G，B。依据 3 个坐标轴，可以画出单位归一化的 RGB 彩色立方体（图 8） 。其中，原点对应黑色，离原点最远的顶点对应白色。在这个模型中，从黑到白的灰度值分布在从原点到离原点最远顶点间的连线上，而立方体内其余各点对应不同的颜色，可用从原点到该点的矢量表示。HSI 模型 该模型中，H 表示色调（hue） ，S 表示饱和度（Saturation） ，I
5、表示密度（Intensity，对应成像亮度和图像灰度） 。该模型有两个特点：一是密度分量与图像的彩色信息无关；二是色调和饱和度分量与人感受颜色的方式紧密相连。这些特点使得 HSI 模型非常适合于借助人的视觉系统来感知彩色特性的图像处理算法。二者之间的模型转换 从 RGB 转换到 HSI )(31BGRI),min(S2/12(arcosBGRH由上式直接算出的 H 值在 0o180 o之间，对应 的情况，当 时，应采用B将其转到 180o360 o之间。需要注意，当饱和度 S0 时（白色） ，色调 H36没有意义，而当强度 I0 时，饱和度 S 没有意义。 从 HSI 转换到 RGB若设 S，
6、I 的值在0，1之间，R ，G，B 的值也在0，1之间，则从 HSI 到 RGB 的转换公式为：（1）当 H 在0 o，120 o之间时：， ，)(IB)60cs(1HSI)(3RI（2）当 H 在120 o，240 o之间时：， ，)1(SIR)180cos(2HSIG)(3RGIB（3）当 H 在240 o，360 o之间时：， ，)(I )3s(40IB)(I2. 120 胶卷有什么局限？120 胶卷的局限性在于拍摄张数少。一个标准 120 胶卷拍摄 6cm6cm 幅面只有 12 张。为解决这个问题，胶片制造商另生产出一种称做 220 胶片的不同规格产品。其材质、宽度与120 卷相同。不
7、同之处是 120 胶卷的防光背纸是从引头、胶片片身到尾稍完全与胶片贴紧卷绕在一起，而 220 胶卷的防光纸则分引头和尾稍两段，分别与胶片的头尾贴接。由于少用了防光背纸，220 胶卷就可在同规格的轴芯上卷绕长得多的片子。结果是 220 胶卷可摄画面数为 120 胶卷的两倍。如果你用 6cm6cm 幅面的照相机，你可以摄得的底片不是 12幅而是 24 幅。3.色散现象：光学玻璃的折射率随通过光波的波长变化而变，它对短波长的光的折射率比长波长的折射率更大。当白光通过三棱境时，我们可以观察到彩虹光谱。由对波长的折射率不同而引起的彩虹光谱称之为色散现象。4.如何区别不同类型胶片？性能有什么不同？答：不同
8、胶片的性能区别主要在如下三项指标：1.感光度（胶片速度） ，2.颗粒度，3.反差。黑白胶片和彩色胶片不同品种的区别都在于这三个主要特性指标。感光度感光度指感光体对光线感受的能力，不同胶片各有其不同的感光度。有的胶片对光非常敏感，一点儿光线就可以使乳剂中的大量卤化银晶体感光，这类胶片称为高速度胶片；有些胶片光敏性弱，需要较大的光量才能使乳剂中的卤化银晶体产生感光作用，这类胶片称为慢速度胶片。胶片速度愈高，对光愈敏感，也就是说，在胶片上记录影像所需要的光量愈小。今天我们采用的感光度计算是按 ISO 制执行的，即ISO50、ISO100、ISO200、ISO400、ISO800、ISO1600 等，
9、标明的 ISO 数据愈高，胶片的速度愈快，感光度就越强。在每两个相邻的感光度号数之间，差异的感光能力是两倍。照相机通过胶卷暗盒上的 DX 编码来感知胶片的感光指数和长度。一般情况下，选取最高速度（ISO 值大）的胶片。请看下图的效果：从上图中的局部放大画面，可以看到提高感光度之后，对画面产生的负面影响就是拍摄出来的图片粒子粗糙，画面的噪声也会增多。颗粒度胶片曝光可以使感光乳剂中的卤化银晶体起变化，并聚结起来，形成微细的斑驳团块颗粒，由颗粒组成影像。一般来讲，胶片的速度愈高，则颗粒愈粗。这一点，从上图可以明显看出。 反差反差可以理解为胶片上影调的梯级，从纯黑到深灰到浅灰，再到纯白（全透明） ，分
10、成许多梯级。有的胶片表现为只有几个大梯级，这样，其逐级之间的差别很明显，这种胶片就叫做高反差胶片；有的胶片分成很多狭小的梯级，其级差极为微小，这种胶片称作低反差胶片。问题：彩色胶片如何识别颜色？方法：在彩色胶片涂三层感色涂层，从上往下依次是感蓝层、感绿层、感红层，每个涂层里是卤化银和成色剂的混合体，成色剂不是光敏物质，具体感光由卤化银进行（与黑白胶片一样） ，成色剂只是在显影时，精确地按照卤化银转变为金属银的相等比例的转化量转变为发色的染料。因为彩色负片在胶片上成负像，所以在所有各种彩色胶片中，其感光涂层与所含染料采用补色原理，即：感蓝层-黄染料，感绿层-品红染料，感红层-青染料。补色又补色，
11、负负得正，最终得到的是还原成为原始色彩的彩色照片。彩色反转胶片是另一种彩色胶片。这是用以制做幻灯片或透明正片的胶片。冲洗操作过程不同：1. 显影时，各乳剂层中的已感光卤化银形成黑色金属银负像。这与彩色负片情况相同。但在这个步骤，涂层中所含的成色剂静止未动，这是两种彩色片的区别之一。在第二步中要求显现正像。为此就要把第一步操做中未转化为金属银晶体全部激活。因为未感光晶体所能体现的正好是已感光并已转化为金属银影像的反转影像。由于已感光卤化银形成负像。换言之，即成正像。5.什么是场曲像散畸变彗差场曲指像平面不是平面而是一个曲面的情况。像散指的是通过出射光瞳 x 轴线上的光线并不和通过出射光瞳的 y
12、轴线上的光线聚焦在同一点上。畸变是使物平面上的直线成像后在像平面上成曲线。彗差指物平面上的同一点发出的穿过孔径两侧的两条光线并不会聚在像平面上的同一点。第六章1.X射线有哪些性质？答：X射线的本质是电磁辐射，除具有电磁波的共同属性外，其能量大，波长短，它还有以下特性：（1）在各向同性的均匀的介质中是直线传播，是不可见的电磁波。 （2）X射线不带电，因此它不受外界磁场、电场的影响。 （3）具有贯穿本领。 （4）具有荧光作用。 （5）具有电离作用。 （6）它还具有化学作用和生物作用。1. X射线摄影和X射线透视的基本原理是什么？它们有哪些特点？答：由于人体各组织、器官在密度、厚度等方面存在差异，对
13、投照在其上的X射线的衰减各不相同，因而X射线的透射也不相同。当从人体不同部位透射出的X射线与荧光屏相遇时，由于X射线的荧光作用，可在荧光屏上形成由明暗不同的点（像点）构成的影像。这就是普通X射线透视的基本原理。 普通X射线透视（X射线管荧光屏系统）具有方便、简单、费用低廉等优点，但也有以下局限和不足之处： （1）普通X射线透视检查与其它检查方法相比，被检者和医生受到X射线的辐射剂量大； （2）普通X射透视检查不能留下客观记录；（3）普通X透视影像的亮度有限，人的视觉灵敏度低，再加上荧光物质的颗粒较大，较细微的解剖结构影像变得模糊不清，甚至观察不到。对早期比较小的病变，结构复杂的部位，如头颅、骨
14、盆、腹部等，都不容易观察清楚。用胶片代替荧光屏，透过人体的X射线就作用在胶片上，由于X射线的光化学作用，使胶片感光。因各组织器官的密度、厚度不同，对X射线的衰减不同，对胶片的感光程度也就不同，于是形成X射线影像，这就是普通X射线摄影的基本原理。X射线胶片的感光度较高，需要的X射线剂量较X射线透视减少很多。胶片的感光颗粒较小，所以X射线摄影比X射线透视能显示更细微的病变。胶片可以长时间保存，并可走出暗室，在日光下读片。已曝光的胶片还需进行显影、定影处理后，才可获得人眼能观察的影像。另外，两种影像的黑白正好相反。 2. 什么是特殊X射线摄影？试述软X线摄影、高千伏X线摄影、体层摄影的基本原理。 答
15、：在普通X射线摄影的基础上，通过利用X射线的某种特殊装置和方法，使人体的某一器官或组织，显示出一般X射线摄影所不能显示的影像，即为特殊X射线摄影。软X射线摄影的基本原理是利用人体各种组织对不同质地软X射线的吸收有显著差别，使密度相差不大的脂肪、肌肉和腺体等软组织在感光胶片上形成对比度高的影像。高千伏X射线摄影的基本原理是利用管电压达到120kv以上时，组织吸收以散射效应(康普顿散射)为主，各部分结构影像密度的高低受其组织原子序数和厚度的影响减少，骨骼、软组织、脂肪的气体的影像密度差别随之减少，骨骼的影像密度与软组织和气体的影像密度相差不大，即使相互重叠也不致为骨影所遮盖，从而使与骨骼相重叠的软
16、组织或骨骼本身的细小结构及含气的管腔等变得易于观察。3. 什么是X射线造影？X射线造影剂有哪些种类?答：对于某些欲检查的器官与其周围组织物质密度差别低的情况，将某种造影剂引入欲检查的器官内或其周围，使其形成物质密度差异，从而改变器官与周围组织的X射线影像密度对比度，显示出器官的形态和功能的方法称为X射线造影。4. 数字减影血管造影的基本原理是什么？有哪些减影方法？答：数字减影血管造影的基本原理是将造影前、后获得的数字图像进行数字减影，在减影图像中消除骨骼和软组织结构，使浓度很低的造影剂所充盈的血管在减影图像中显示出来，有较高的图像对比度。数字减影血管造影有三种基本方法：时间减影、能量减影、混合
17、减影。6. 简述X-CT重建图像原理。答：X-CT图像的本质是衰减系数成像，二维CT像是衰减系数值的二维分布以灰度分布的形式在图像平面上的表现。对X-CT的原理可简要叙述如下：在对扫描野划分体素坐标及对图像平面划分像素坐标的基础上，用近于单能窄束（或宽扇束，如扇面形）X线受检体进行扫描，获取足够的投影数据；采用一定的数学方法并通过计算机对投影数据进行处理，求解出各体素的衰减系数值，得到衰减系数值在切面上的分布矩阵，再把各体素的衰减系数值按CT值的定义式转变为CT值，得到CT值在体层面上的分布，此灰度分布就是CT像。这就是完成了CT像的重建过程。7.何为窗口技术？什么是窗宽和窗位，并举例说明。答
18、：CT像是灰度像，一个CT值应对应图像平面上一个灰度。如果人体的CT值按2000个（从-1000H到+1000H）计，则图像上从全黑到全白应能显示2000个灰度等级。一般人眼在全灰度相差60H时，才能分辨出它们有不同的黑白程度，这相当于人眼在全灰度范围内能分成大约33个不同的黑白等级。窗口技术是把放大或增强了局部灰度范围内不同灰度之间黑白对比度。这个被放大或增强的灰度范围叫做窗口，放大的灰度范围上下限之差叫窗宽，放大的灰度范围的平均值，即所放大灰度范围的灰度中心值叫窗位。如果用CT值表示，则放大灰度范围的上限灰度CTmax和下限灰度CTmin之差为窗宽。窗宽=CTmax-Ctmin，窗位=（C
19、Tmax+ CTmin）/2。例如欲观察脑部的血液及凝血时，把上限灰度CTmax定为80H，下限灰度CTmin定为0H，则该例中窗宽=80H，窗位= 40H。应明确的一个问题是窗口技术纯属一种显示技术。合理的使用窗口技术，只是获取组织或结构上差异的最佳显示，并不改变人体组织或结构上的真实差异。8. 欲观察脑部的血液(CT 值为 12H)及凝血(CT 值为 5676 H)时，把上限灰度 CTmax定为 80H，下限灰度 CTmin定为 0H，问该题中窗宽和窗位是多少?答案：窗宽=CT maxCT min=80 H0 H=80 H窗位： CT428minax窗 位10.简述 IP 的成像原理答:射
20、入 IP 成像板的 X 线光子被 IP 荧光层内的荧光体吸收，释放出点子，其中部分电子散布在荧光体内呈半稳定性，形成潜影，完成 X 线信息的采集和存储。当用激光来扫描，即二次激发已有潜影的 IP 时，即发生光激发发光现象，产生的荧光强度与第一次激发时 X 射线的能量成正比，完成光学影像的读出。IP 的输出信号由读出装置完成光电转换和 A/D 转换，形成数字图像。11.已知有四个体素的阵列且在四个方向上的投影值已经填写在各体素中，试求四个体素的特征参数 值 （a）0 (b) 455 95 9(c)90 (d)135 6 68 8答案：各像素投影值相加再减基数 14，最后为，2 43 512试述数
21、字透视系统的基本构成与成像过程。数字透视的主要组成部件有：影像增强器；电视摄像机；AD 与 DA 转换器；计算机，显示器等。成像过程是将影像增强器电视系统的视频输出信号数字化后输入计算机，由计算机完成图像处理，然后再经 DA 转换器转换成模拟信号重新显示在视频终端上。13. 试述 CR 的物理基础及其成像过程。CR 即计算机 X 射线摄影，CR 成像的物理基础是光激励发光现象。成像过程是：由光激励发光物质为核心的成像板受 X 射线的照射时，光激励发光物质将 X 射线的能量转化并贮存下来，形成“潜影” ，完成影像信息的采集(记录)。此后，通过适当频率的激光束的激发，某处光激励发光物质中的能量以荧
22、光的方式发射出来，通过集光器收集并经光电倍增管转化为电信号并放大，由 AD 转换为数字化的影像信号，完成影像信息的读取与数字化。经过对成像板的扫描和计算机处理便得到一幅完整的数字图像并显示。14. X 射线数字化成像技术有哪些优点及缺点?X 射线数字化成像技术的优点有： 。(1)X 射线能量的利用效率更高，灵敏度高，降低了投照 X 射线的强度； (2)图像的对比度分辨力和宽容度大为提高；(3)摄影条件大为改善，并可监查图像变化并选择最佳图像进行固定；(4)图像的处理、存贮和传输更为灵活方便，易于使用；(5)数字化技术使计算机辅助诊断成为可能，可实现智能化检测。缺点是空间分辨力不及普通 X 射线
23、胶片。15. CT 图像的本质是什么?CT 图像的本质是衰减系数成像。通过计算机，对获取的投影数值进行一定的算法处理，可2 77 57 43 7求解出各个体素的衰减系数值，从而获取衰减系数值的二维分布(即衰减系数矩阵)。再按CT 值的定义把各个体索的衰减系数值转换为对应像素的 CT 值，于是就得到 CT 值的二维分布(即 CT 值矩阵).此后，再把图像画面上各像素的 CT 值转换为灰度，就得到图像画面上的灰度分布，此灰度分布就是 XCT 像。16. 为什么在临床实践中合适地选择窗宽和窗位很重要?窄窗宽显示的 CT 值范围小，每级灰阶代表的 CT 值跨度小，对组织或结构在密度差异之间显示的黑白对
24、比度大，这有利于对低密度组织或结构(如脑组织)的显示；反之，宽窗宽的每级灰阶代表的 CT 值跨度大，对组织或结构在密度差异之间显示的黑自对比度小，适用于密度差别大的组织或结构(如肺、骨质等)的显示。实际中，应根据观察组织的 CT 值范围，并兼顾其它结构而选用适当的窗位。可见，临床实践中合适地选择窗宽和窗位很重要，窗宽和窗位的选择将影响 CT 图像的质量。17. 在目前的医学实际中，实用的且几乎是惟一的重建 CT 像的方法是反投影法。请问，什么是反投影法?实际应用反投影法重建 CT 像时为何要用滤波(卷积)反投影法?反投影法是把各方向投影值沿投影反方向投影回矩阵里，然后把它们累加起来，经数学方法
25、处理后，得到重建一幅图像的产值矩阵。其原理是沿投影的反方向，把所得投影的数值反投回各体素中去，并通过计算机进行一定的运算，求出各体素值而实现图像的重建。反投影图像重建法的缺点是会出现图像的边缘失锐现象。为了消除反投影法产生的图像的边缘失锐，在实际中采用的算法是滤波反投影法，即卷积法。此方法是把获得的投影函数作卷积处理，即人为设计一种滤波函数，用它对册投影函数进行改造，而后把这些改造过的投影函数进行相加等处理，就可以达到消除星状伪影的目的。滤波效果的好坏取决于滤波函数形式的选择。滤波反投影法的另一优点是每一次投照结束，就可以通过计算机对投影函数作数学处理，待扫描结束之后，数据的处理和求解也随之很
26、快完成，所以图像重建的速度很快。CT 机现在普遍采用的数学算法为滤波皮投影法。18. 何为 CT 像的伪影?产生伪影的因素有哪些?伪影的识别有何意义?伪影是指在重建图像过程中，所有不同类型的图像干扰和各种其它非随机干扰在图像上的表现，它对应的是受检体中根本不存在的组织或病灶的影像。常见的伪像在图像上多表现为不同条纹或干扰痕迹。产生伪影的原因：(1)成像系统的测量误差；(2)X 射线的原因；(3)受检体的原因；(4)成像装置原因。伪像识别的意义：(1)有助于对真实图像的更深刻的认识，避免误诊；(2)有助于设备运行在最佳状态和受检体体位的调整；(3)有助于对成像设备软、硬件设计的进一步完善。19.
27、 若窗宽为 400 H 和 800H，则图像矩阵中像素可识别的灰度差所对应的 CT 值分别是多少?设黑白显示器荧光屏的灰度可分为 16 个等级。解：若窗宽为 400H，则可识别的 CT 值为 400H16=25H；若窗宽为 800H，则可识别的 CT值为 800H16=50H。20.若窗宽为 500 H，窗口上限为 400 H，则窗位为多少?可观测的 CT 值范围是多少?解：由窗宽CTmaxCTmin 得CTmin400500=100 H放大的灰度范围的平均值，即所放大灰度范围的灰度中心值。则窗位是可观测的 CT 值范围是100400H。第七章1.分析超声成像中脉冲回波成像的基本原理。2.简述 B 超成像原理 3.B 超检查中为什么要在探测部位涂抹一些耦合剂？答：超声波照射入人体后会发生反射和透射，没有涂抹耦合剂时，入射超声波由空气介质进入人体，由于人体阻抗和空气阻抗相差很悬殊，故此声波几乎全发生全反射，不能进入人体。当选用与人体声阻抗相差很近的耦合剂涂抹人体后，排除了空气夹层，此时声波几乎发生全透射，可以清晰成像。4.超声多普勒血流检测过程中，如果最大可测深度是 5cm，探测频率是 10MHZ，探头与血管的夹角为 60，求可探测的最大流速（声速取 1500m/s） 。（5 分）代入数值得最大流速为 1.125m/s20max8cosVRf
