1-图像的基本概念
数字图像处理教学大纲(2014新版)
数字图像处理 课程编码：3073009223 课程名称：数字图像处理 总学分： 2 总学时：32 (讲课28，实验4) 课程英文名称：Digital Image Processing 先修课程：概率论与数理统计、线性代数、C++程序设计 适用专业：自动化专业等 一、课程性质、地位和任务 数字图像处理课程是自动化专业的专业选修课。本课程着重于培养学生解决智能化检测与控制中应用问题的初步能力，为在计算机视觉、模式识别等领域从事研究与开发打下坚实的理论基础。主要任务是学习数字图像处理的基本概念、基本原理、实现方法和实用技术，并能应用这些基本方法开发数字图像处理系统，为学习图像处理新方法奠定理论基础。 二、教学目标及要求 1．了解图像处理的概念及图像处理系统组成。 2．掌握数字图像处理中的灰度变换和空间滤波的各种方法。 3．了解图像变换，主要是离散和快速傅里叶变换等的原理及性质。 4．理解图像复原与重建技术中空间域和频域滤波的各种方法。 5. 理解解彩色图像的基础概念、模型和处理方法。 6. 了解形态学图像处理技术。 7. 了解图像分割的基本概念和方法。 三、教学内容及安排 第一章：绪论（2学时） 教学目标：了解数字图像处理的基本概念，发展历史，应用领域和研究内容。通过大量的实例讲解数字图像处理的应用领域；了解数字图像处理的基本步骤；了解图像处理系统的组成。 重点难点：数字图像处理基本步骤和图像处理系统的各组成部分构成。 1.1 什么是数字图像处理 1.2 数字图像处理的起源
1.3.1 伽马射线成像 1.3.2 X射线成像 1.3.3 紫外波段成像 1.3.4 可见光及红外波段成像 1.3.5 微波波段成像 1.3.6 无线电波成像 1.3.7 使用其他成像方式的例子 1.4 数字图像处理的基本步骤 1.5 图像处理系统的组成 第二章：数字图像基础（4学时） 教学目标：了解视觉感知要素；了解几种常用的图像获取方法；掌握图像的数字化过程及其图像分辨率之间的关系；掌握像素间的联系的概念；了解数字图像处理中的常用数学工具。 重点难点：要求重点掌握图像数字化过程及图像中像素的联系。 2.1 视觉感知要素（1学时） 2.1.1 人眼的构造 2.1.2 眼镜中图像的形成 2.1.3 亮度适应和辨别 2.2 光和电磁波谱 2.3 图像感知和获取（1学时） 2.3.1 用单个传感器获取图像 2.3.2 用条带传感器获取图像 2.3.3 用传感器阵列获取图像 2.3.4 简单的图像形成模型 2.4 图像取样和量化（1学时） 2.4.1 取样和量化的基本概念 2.4.2 数字图像表示 2.4.3 空间和灰度级分辨率 2.4.4 图像内插 2.5 像素间的一些基本关系（1学时） 2.5.1 相邻像素 2.5.2 临接性、连通性、区域和边界 2.5.3 距离度量 2.6 数字图像处理中所用数学工具的介绍 2.6.1 阵列与矩阵操作
图像处理基础概念
图像处理基础概念
2.2 图像基本概念 2.2.1 像素与灰度 像素和分辨率在计算机中，有两个大家都熟悉的概念：像素（pixel）和分辨率（resolution）。我们将图像进行采样的单位称为像素，像素是是组成图像的最基本元素，是数字图像显示的基本单位。像素是一个逻辑尺寸单位，比如一台计算机，其屏幕大小为17英寸，可以用800行*1280列个像素（格子）来显示桌面的图像，也可以用768行*1024列来显示桌面图像，不过显示的图像的清晰度会有差别。在计算机编程中，由像素组成的图像也通常叫“位图”或“光栅图像”。而分辨率狭义的是指显示器所能显示的像素的多少，当用户设置桌面分辨率为1280*800时，表示的意思就是在这个屏幕大小的物理尺寸上，显示器所显示的图像由800行*1280列个像素组成；可以看出，在同样大小的物理尺寸上，分辨率越高的图像，其像素所表示的物理尺寸越小，画面也就越精细，整个图像看起来也就越清晰。广义的分辨率是指对一个物体成像数字时化时进行采样的物理尺寸的大小，比如我们嫦娥一号卫星拍摄的月亮的照片，其分辨率是个很大的数（通常称分辨率很低），如几千平方公里，意思是说，在拍摄的月球的照片上，一个像素点相当于月球上几千公里见方。 2.2.2 采样量化 将空间上连续的图像变换成离散点的操作称为采样。采样间隔和采样孔径的大小是两个很重要的参数。当对图像进行实际的抽样时，怎样选择各抽样点的间隔是个非常重要的问题。关于这一点，图像包含何种程度的细微的浓淡变化，取决于希望忠实反映图像的程度。 经采样图像被分割成空间上离散的像素，但其灰度是连续的，还不能用计算机进行处理。将像素灰度转换成离散的整数值的过程叫量化。表示像素明暗程度的整数称为像素的灰度级（或灰度值或灰度）。一幅数字图像中不同灰度级的个数称为灰度级数，用G表示。灰度级数就代表一幅数字图像的层次。图像数据的实际层次越多视觉效果就越好。一般来说，G=2g，g就是表示存储图像像素灰度值所需的比特位数。若一幅数字图像的量化灰度级数G=256=28级，灰度取值范围一般是0~255的整数，由于用8bit就能表示灰度图像像素的灰度值，因此常称8 bit 量化。从视觉效果来看，采用大于或等于6比特位量化的灰度图像，视觉上就能令人满意。一幅大小为M×N、灰度级数为G的图像所需的存储空间，即图像的数据量，大小为M×N×g （bit）。 图2.4 分辨率与图像清晰度图2.5 量化等级与图像清晰度
【数字图像处理】概念和原理题
概念和原理题 一、绪论部分 （一） 概念解释 1、 数字图像。 2、 数字图像处理。 （二） 简答题 1、 简述数字图像处理的三个层次。 2、 简述数字图像处理的基本内容。 3、 简述数字图像处理系统的基本组成。 二、数字图像基础部分 （一） 概念解释 1、图像数字化。 2、取样。 3、量化。 4、灰度分辨率。 5、空间分辨率。 （二）简答题 1、写出简单的图象形成模型的公式，并进行说明。 2、简述图像采样和量化的一般原则。 3、简述空间分辨率、灰度分辨率与图像质量的关系。 4、简述数字图像类型。 5、简述数字图像文件格式。 （三）分析题 1、写出“*”标记的像素的4邻域、对角邻域、8邻域像素的坐标。（坐标按常规方式 确定） 2 4、计算“*”标记的两点间的欧氏距离、城区距离和棋盘距离。 答： 图像处理 ，图像分割，模式识别
三、空间域图像增强部分 （一）概念解释 1、图像增强。 2、均值滤波器。 3、统计排序滤波器。 （二）简答题 1、简述空间域图像增强的三种增强方法。 2、简述图像反转、对数变换、幂次变换、分段线性变换等增强方法的特点及其适用范围。 2、简述直方图均衡化的实现步骤。 3、简述均值滤波器的工作原理和优缺点。 4、简述中值滤波器的工作原理和优缺点。 5、与Laplacian 算子相比，LOG 算子有什么优点？ （三）分析题 1、计算下图的归一化直方图。 5 577666654444444544333333333333332222222322111113211000021110000 2、对下图进行直方图均衡化处理，并画出均衡后的图像及其直方图。 5 577666654444444544333333333333332222222 32211111 3211000021110000 3、对下面两幅图像进行异或运算。 4、对下列图像分别进行3*3均值滤波和3*3中值滤波，并比较它们的结果。
图像处理基础知识
网络域名及其管理 【教材分析】 本节课是浙江教育出版社出版的普通高中课程标准实验教科书《信息技术基础》第三章第三节的内容。教材内容分图像的几个基本概念和图像的编辑加工两部分。基本概念有：像素、分辨率、位图和矢量图、颜色、图形与图像、文件格式。其中“像素和分辨率”旨在让学生了解描述数字图像的基本概念；“位图和矢量图，图形和图像”重在要求学生分清这两组概念；“颜色”阐述了用计算机三原色描述和存储数字图像颜色的原理，学生应该学会计算一幅图像的存储空间。“文件格式和图像的编辑加工”旨在让学生了解常见的图像文件格式及简单的图像编辑加工。因此不作为教学的重点。由此可见，本节课内容重在概念原理和技术深层思想的探析，为学生今后进一步学习图像的编辑加工奠定了基础。同时，这部分知识也是对第一章“信息的编码”学习的一个承接，在内容上强化了多媒体信息的编码与二进制编码的对应关系。当然，在这些概念的学习中都体现了“由简单到复杂”这一人类认识事物的基本规律和“逐步细化”这一信息技术解决问题的基本思路，都体现了问题解决与“技术更好地为人服务”的基本思想。 【学情分析】 本节课的学习对象为高一学生。通过第一章的学习，他们已经能够掌握信息的编码及二进制的相关知识。但调查发现，对于具体的图像在计算机市如何表示的，学生还只是有一个大概的了解，知道是用二进制表示的。作为必修课的学习，学生对于信息技术不仅要“知其然”，更重要的是“知其所以然”，也即要理解相关技术原理，技术思想以及研究问题的方法。而理解的目的则是为了更好联系日常生活，更好的的应用。基于上述分析，引领他们探究数字图像的基础知识、训练解决信息技术问题的方法。 【课时安排】一课时 【教学目标】 （一）知识与技能 1.了解像素掌握图像分辨率的概念。 2.掌握数字图像颜色的表示方法及存储空间的大小。 3. 了解位图和矢量图，图像和图形的不同。 4. 了解图像文件的文件格式。 5. 在操作体验的基础上理解像素及颜色的表示。 （二）过程与方法 通过教师讲解、自主探究、讨论交流和操作实践，掌握像素、分辨率、数字图像的颜色的表示方式，进而能够运用这些知识分析、解决现实生活中碰到的实际问题。 （三）情感态度与价值观 结合ps图像的讲解训练，培养灌输学生的法制观念提高学生的网络道德水平。 【教学重点】 分辨率的定义及现实生活中的分辨率的使用；。 【教学难点】 数字图像颜色的表示及存储方法 【教学策略】
(参考资料)数字图像的基本概念
数字图像的基本概念： 分辨率： 指单位区域内包含的像素数目。 常见的分辨率: 1.图像分辨率 2.显示分辨率 3.输出分辨率 4.位分辨率 分辨率单位： 1.像素/英寸(通用),简写为 ppi 2.像素/厘米 常接触到的分辨率： 网页图像分辨率：72 ppi 96 ppi 报纸图像分辨率：120 ppi 150 ppi 打印图像分辨率：150 ppi 彩板印刷分辨率：300 ppi 常用的显示器分辨率： 1024*768 (水平方向上1024个像素，垂直方向上分布了768个像素) 800*600，640*480 常用打印机分辨率： 24针针式打印机180 ppi 喷墨打印机：300ppi 激光打印机：600ppi 色彩学基础知识： 图形的动态显示： 指在显视器上的图像图形以不同位置，不同大小，不同灰度的动态显示，多幅不同的图形图像序列的连续显示。 色彩的产生 可见光的种类： （1）直射光：发光物体产生的光（照明光，日光，） （2）透射光：直射光到透明或半透明物体上，通过物体投射的光 （3）反射光：直射光射到别的物体上产生的光 色彩属性： (1) 色相：红，橙，黄，绿，靛，蓝，紫（色彩成分） (2) 亮度：色彩的纯度（彩色光越大，亮度越大）
(3) 彩度：色彩的饱和度（饱和度越高，颜色越深） 色光三原色（色光三原色，三基色）：红，绿，蓝 色料三原色：黄，品红，青 颜色模式 Rgb模式：红，绿，蓝，组成，显示器采用 Cmyk模式：青，洋红，黄，黑组成，彩色印刷利用 Hsb模式：色相，饱和度，亮度组成 索引颜色模式：像素8位，256颜色 位图模式：黑白组成 Lab模式：ps标准模式， 双色调模式：八位的灰度模式 彩色与位数 彩色及其基本参数： （1）亮度：彩色光引起的视觉强度（明暗程度） （2）色相：光谱在不同波长的辐射在视觉上的表现（颜色类别） （3）饱和度：同色的饱和度越高，颜色越深（颜色深浅）彩色显示器分类： (1)crt显示器 (2)液晶显示器 彩色的位数 色彩深度：一幅图像的颜色数量 常用色彩深度：1位(2种颜色)，8位（256种颜色）16位（65536种颜色）还有24位和32位
第一章 几何光学基本定律与成像概念习题
一：选择题（可以有多选） 1、下面关于几何光学的几本定律陈述正确的是（BCD ） A、光是沿直线传播方向传播的，“小孔成像”即是运用这一定律的很好例子。 B、不同光源发出的光在空间某点相遇时，彼此不影响各光束独立传播。 C、在反射定律中，反射光线和入射光线位于法线两侧，且反射角与入射角绝对值相等。D：光的全反射中，光线是从光密介质向光疏介质入射。 2、下列关于单个折射面成像，说法错误的是（D ） A、垂轴放大率仅取决于共轴面的位置。 B、折射球面的轴向放大率恒为正。 C、角放大率表示折射球面将光束变宽或是变细的能力。 D、α、γ、β三者之间的关系为γβ=α。 3、一个物体经单个折射球面成像时，其垂轴放大率β>1，且已知n
图像处理技术的一些基本概念期末考试
什么是图像：“图”是物体透射或反射光的分布，是客观存在的。 “像”是人的视觉系统对图在大脑中形成的印象或认识，是人的感 觉。图像（image）是图和像的有机结合，既反映物体的客观存 在，又体现人的心理因素；是客观对象的一种可视表示，它包含 了被描述对象的有关信息。 图像分类：根据图像空间坐标和幅度（亮度或色彩）的连续性可分为模拟（连续）图像和数字图像。 模拟图像是空间坐标和幅度都连续变化的图像，而数字图像是空间坐标和幅度均用离散的数字（一般是整数）表示的图像。 图像处理（image processing）就是对图像信息进行加工处理和分析，以满足人的视觉心理需要和实际应用或某种目的（如压缩编码或机器识别）的要求。图像处理可分为以下3类：▓模拟图像处理（analogue image processing）； ▓数字图像处理（digital image processing）； ▓光电结合处理（optoelectronic processing）。 模拟图像处理：也称光学图像处理，它是利用光学透镜或光学照相方法对模拟图像进行的处理，其实时性强、速度快、处理信息量法对模拟图像进行的处理，其实时性强、速度快、处理信息量大、分辨率高，但是处理精度低，灵活度差，难有判断功能。 数字图像处理：即利用计算机对数字图像进行处理，它具有精度高、处理内容丰富、方法易变、灵活度高等优点。但是它的处理速度受到计算机和数字器件的限制，一般也是串行处理，因此处理速度较慢。 光电结合处理：用光学方法完成运算量巨大的处理（如频谱变换等），而用计算机对光学处理结果（如频谱）进行分析判断等处理。该方法是前两种方法的有机结合，它集结了二者的优点。光电结合处理是今后图像处理的发展方向，也是一个值得关注的研究方向。 图像的数学表示：一幅图像所包含的信息首先表现为光的强度（intensity ）,即一幅图像可看成是空间各个坐标点上的光强度I 的集合，其普遍数学表达式为：I = f (x ，y，z，λ，t) 式中(x,y,z )是空间坐标，λ是波长，t 是时间，I是光点( x,y,z ) 的强度（幅度）。上式表示一幅运动的(t)、彩色/多光谱的(λ) 、立体的( x,y,z )图像。 图像的特点： （1）空间有界:人的视野有限，一幅图像的大小也有限。 （2）幅度（强度）有限：即对于所有的x，y都有0≤f(x,y) ≤Bm 其中B m 为有限值。 数字图像处理的基本步骤 ▓图像信息的获取：采用图像扫描仪等将图像数字化。 ▓图像信息的存储：对获取的数字图像、处理过程中的图像 信息以及处理结果存储在计算机等数字系统中。 ▓图像信息的处理：即数字图像处理，它是指用数字计算机 或数字系统对数字图像进行的各种处理。 ▓图像信息的传输：要解决的主要问题是传输信道和数据量 的矛盾问题，一方面要改善传输信道，提高传输速率，另外要 对传输的图像信息进行压缩编码，以减少描述图像信息的数据 量。 ▓图像信息的输出和显示：用可视的方法进行输出和显示。
第一章 几何光学基本定律与成像概念
第一章几何光学基本定律与成像概念 1.试由折射定律证明光线的可逆性原理。 2.试对几何光学的每条基本定律提出一个实验来证明它。 3.弯曲的光学纤维可以将光线由一端传至另一端，这是否和光在均匀介质中直线传播 定律相违背？ 4.证明光线通过置于空气中的几个平行的玻璃板时，出射光线和入射光线的方向永远 平行。 5.试说明，为什么远处灯火在微波荡漾的湖面形成的倒影拉得更长？ 6.弯曲的光学纤维可以将光线由一端传至另一端，这是否和光在均匀介质中直线传播 定律相违背 7.证明光线通过几个平面的玻璃板时，出射光线和入射光线的方向永远平行。 8.太阳的高度恰好使它的光线和水平面成40°角，问镜子需怎样放置，才能使反光镜 的阳光垂直射入井底？ 9.水的折射率是1.33，光线从空气射入水中，入射角是30°，问：折射角是多大？如 果光线从正入射连续改变到掠入射时，折射角相应地有多大的改变？ 10.光以60°的入射角射到玻璃板上，一部分光被反射，一部分光被折射，若反射光线 和折射光线互成90°，玻璃的折射率是多少？ 11.光从水射到某种玻璃时的相对折射率是1.18，从水射到甘油时的相对折射率是1.11， 光线从这种玻璃入射到甘油时的相对折射率是多少？ 12.给出水（折射率1.33）和玻璃（折射率1.55）的分界面，求一束光在水中以45°角 入射到分界面上时透射光线的折射角，若现在倒过来光线沿此透射光方向返回从玻璃投射倒分界面上，证明其折射角为45°。 13.有一折射率为1.54的等腰直角棱镜，求入射光线与该棱镜直角边法线成什麽角度时， 光线经斜面反射后其折射光线沿斜边出射。 14.有一个玻璃球，其折射率为1.5163，处于空气中，今有一光线射到球的前表面，若 入射角为60°，求在该表面上此反射光线和折射光线之间的夹角。 15.折射率n1=1.4，n1′=n2=1.6，n2=1的三种介质，被二平行界面分开，试求在第二介 质中发生全反射时，光线在第一分界面上的入射角。 16.一条位于空气中的光学纤维，其芯线和包层的折射率分别为1.62和1.52，试计算该 光学纤维的数值孔径。 17.一个截面为等边三角形的棱镜，用光学玻璃ZF6制成，其折射率nc=1.7473（红光）， nD=1.7550（黄光），nh=1.8061（紫光），若D光经第一折射面折射后与截面底边平行，而C光、F光在第一面的入射角与D光相同，求三色光经第二折射面后的折射角各为多少，并用示意图表示出三色光的位置。 18.试利用符号规则查出下列光组及光线的实际位置。（1）r=-30mm，L=-100mm，U=-10°； （2）r=30mm，L=-100mm，U=-10°；（3）r1=100mm，r2=-200mm，d=5mm，L=-200mm，U=-20°；（4）r=-40mm，L′=200MM，U′=-10°；（5）R=-40MM，L=-100mm，U=-10′，L′=-200mm。 19.试用符号规则画出几个图形，以表示公式h=rsinΦ，式中h为光线与球面交点到光轴 的距离（称入射高度），r为折射球面半径，Φ为光线入射点处法线与光轴的夹角。 20.试证明一个垂直于光轴的平面物体，即使用细光束成像，其像仍是一个曲面。 21.当要求允许相对误差为万分之一时，其近轴区的范围为多少？ 22.与光轴成U=-3°32′46″的光线，自折射率n=1的介质射到r=100mm、折射率n′=1.6248
第二章 数字图像处理的基本概念
第二章数字图像处理的基本概念 1.什么是图像对比度？人眼感受的亮度与哪些因素有关？ 图像对比度是图像中最大亮度B max与最小亮度B min之比。即C1=B max/B min 2.图像数字化包括哪两个过程？它们对数字化图像质量有何影响？ 采样和量化。 采样间隔越大，所得图像像素数越少，空间分辨率低，质量差，严重时出现像素呈块状的国际棋盘效应；采样间隔越小，所得图像像素越多，空间分辨率高，质量好，但数据量大。 量化等级越多，所得图像层次越丰富，灰度分辨率越高，质量越好，但数据量大；量化等级越少，图像层次欠丰富，灰度分辨率低，质量变差，会出现假轮廓现象，但数据量小。 3.数字化图像的数据量与哪些因素有关？ 采样间隔越大，量化等级越小，数据量越小；采样间隔越小，量化等级越多，数据量越大。 4.连续图像f(x,y)与数字图像I(r.c)中各量的含义是什么？它们有何联系和区别？ 5.图像处理按功能分有哪几种形式？ 按图像处理的输出形式，图像处理的基本功能可分为三种形式。 (1)单幅图像→单幅图像； (2)多福图像→单幅图像； (3)单(或多)幅图像→单幅图像。 6.什么是点处理？你所学算法中有哪些属于点处理？试举3种不同作用的点运算。 在局部处理中，当输出值JP(i,j)值仅与IP(i,j)像素灰度有关的处理称为点处理。 图像对比度增强、图像二值化、灰度的线性变换、线性拉伸等属于点处理。 7.什么是局部处理？你所学算法中有哪些属于局部处理？试举3种不同作用的局部运算。 在对输入图像进行处理时，计算某一像素的小邻域N[IP(i,j)]中的像素值确定，这种处理称为局部处理。 图像的移动平均平滑法、空间域锐化属于局部处理。 8.图像特性包括哪些类型？ 自然特征：亮度、对比度； 人工特征：直方图、频率。 9.什么是窗口处理和模板处理？二者有何区别与联系？ 对图像中选定矩形区域内的像素进行处理叫做窗口处理； 预先准备一个和输入图像IP相同大小的二维数组，存储该区域的信息，然后参照二维数组对输入图像处理，叫做模板处理。 模板处理中若模板为矩形区域，则与窗口处理具有相同的效果，但窗口处理与模板处
图像基本概念
一、图像和像素点 一幅图像由若干个像素点组成。每个像素点的明暗程度/亮度信息都可以用灰度级（0~255）来表示。不同的明暗程度的若干个像素点就组成了一幅完整的图像。一张320*240的灰度图像，表示该图像有320行，每行有240个像素点。 （a）原始图像（b）图a局部放大（c）图b局部放大 在c语言中，用一个数组才保存一张图像，如unsigned int dbimage[80*80]表示‘一张6400个像素点（即：80*80）的灰度图像’。而数组元素dbimage[1]表示‘第二个像素点的灰度级’。 在.bmp文件中，开始1078个字节是用来设置‘bmp格式’，1078个字节之后的数据才是图像像素点的‘灰度级’信息，并且先存图片的最后一行，最后存图片的第一行。 二、直方图 实验原理
直方图是图像的一种统计表达，由一系列高度不等的纵向条纹表示数据分布的情况。灰度直方图是灰度级的函数，它表示图象中具有每种灰度级的象素的个数，反映图象中每种灰度出现的频率。 灰度直方图描述了图像中各种灰度(对于像素深度为8 位的图像，共为0-255 共256 种取值)在整个图像中占有的比例。 如下图所示，灰度直方图的横坐标是灰度级，纵坐标是该灰度级出现的频率，是图象的最基本的统计特征。 图：MATLAB中的直方图
图：直方图表示 在c 语言中，也用一个数组来存储直方图。如：float fhistogram[256]；数组中的元素fhistogram[1]表示‘灰度级为1的像素点的频数’即[1](n ) k k k n fhistogram n n k n 表示‘该图片中有个像素点的灰度级为’，表示‘该图片中像素点的总个数’
CT成像-基本概念
《医学影像成像原理》 试题库 李月卿 第三章 CT 成像 一、专业名词解释与翻译 1．窗口技术：window technology 是显示数字图像的一种重要方法。即选择适当的窗宽和窗位来观察图像，使病变部位明显地显示出来。 2．窗宽：window width ，WW 表示数字图像所显示信号强度值的范围。 (图像显示过程中代表所显示信号强度值的范围。) 3．窗位：window level ，WL 又称窗水平，是图像显示过程中代表图像灰阶的中心位置。(放大的灰度范围的平均值，所放大灰度范围的灰度中心值，即显示器所显示的中心CT 值。) 4．投影：projection 检测器接收透过受检层面后出射的X 线束的强度（I ）称为投影。（CT 扫描装置扫描完一个层面后，获得一个方向上的一组吸收系数之和的数值与X 线束扫描位置的曲线，这个曲线称作X 线束经被测人体吸收后在该方向上的投影，投影上各点数值称为投影值。） 5．CT 值：computed tomography number CT 影像中每个像素所对应的物质对X 线线性平均衰减量大小的表示。以水的衰减系数作为基准，CT 值定义为将人体被测组织的吸收系数x μ与水的吸收系数w μ的相对值，用公式表示为： K CT w w x ?-= μμμ值 6．采集时间：acquisition time 即成像时间或扫描时间，指获取一幅图像所花费的时间。 7．半程扫描时间：half-scan time 是指X 线管扫描移动角度在210°～240°时的扫描时间。 8．全程扫描：full-scan 是指为了获取比较高质量的CT 图像进行360°的扫描。 9．最大密度投影：maximum intensity projection ，MIP 是将径线所通过的容积组织或物体中每个像素的最大强度值进行投影，最大强度代表最大CT 值，故一般称为最大密度投影。 10．最小密度投影：minimum intensity projection ，MinIP 是在某一平面方向上对所选取的三维组织层块中的最小密度进行投影重建图像。 11．空间分辨力：spatial resolution 是指在某物体间对X 线吸收具有高的差异、形成高对比的条件下，鉴别其微细结构的能力。 12．对比度分辨力：contrast resolution 是在ROI 内观察细节与背景之间具有低对比度时，将一定大小的细节部分从背景中鉴别出来的能力。 13．密度分辨力：density resolution 分辨人体组织密度差异的能力(分辨人体内组织密度细小的变化的能力)。 14．多层螺旋C T ：multislice CT ，MSCT 多层面螺旋CT 机X 线管旋转一圈可以同时获得多幅图像，检测器在Z 轴方向的数目已从一排增加到几排
图像的基本概念
图像的基本概念 1 、图像的种类：计算机的图像分为两大类，即位图图像和矢量图形。 2、位图：采用点阵方式构成图像，可以表现丰富的图像色彩，但是文件占用存储空间较大。 3 、矢量图：以数学矢量方式记录图像，适合表示色彩较少的图像，但是可以表现和保持清晰的图像曲线，缩小、放大不会失真，文件占用存储空间较小。 5、像素：位图图像是由许多个离散的点组成，它们是组成图像的基本单元，被称为像素。 6、色彩深度：指图像中可用的颜色数量，用来度量图像中有多少颜色信息可以用来显示或打印。（在计算机中，是以位作为基本单位来存储图像数据的，所以色彩深度以“位”定义每个像素的颜色。） 7、像素尺寸：位图图像的高度与宽度的像素数目。 8、图像分辨率：指图像中单位打印长度所显示的像素数目，通常用像素/英寸（ppi）表示. 9、图像在屏幕上的显示大小：取决于图像的像素尺寸、显示缩放比例、显示器尺寸、显示器分辩率设置等因素。 10、显示器/打印机分辨率：每单位显示/打印的像素点的数目，单位是：点每英寸（dpi）。 11、图像文件的大小：与像素尺寸、图像分辨率、色彩深度成正比。 12、图像的色彩模式：色彩深度给出了存储色彩的空间，如何利用存储空间的“0、1”代码的不同组合来表示色彩即色彩模式。它是我们
表示色彩的算法。 思考：在进行平面设计和处理图像时，“分辨率”的设置是越高越好吗？ 常见的色彩模式 1、RGB模式： 1-1、以色光三原色红、绿、蓝为基础建立的色彩模式。 1-2、该模式的图像以24位色彩深度来表示图像，R、G、B每种颜色的量的多少都用8位来表示；R、G、B的变化范围都是0到255，其中0表示亮度最小，255表示亮度最大；当不等量的三种色光进行叠加混合时，即可以产生自然界的各种色彩，其总量为1680万（224）种。 1-3、当三原色的值相等时，则会形成一系列的灰色，当R=G=B=0时，产生黑色；当R=G=B=255时，产生纯白色；由于颜色的形成是由3种色光混合形成的，这种呈色方式称为色光加色法。 1-4、RGB色彩模式的图像的应用十分广泛，如电影、电视、显示器等设备都是以该模式为呈色机理表现丰富的色彩世界 2、CMYK模式： 2-1 、该模式是一种印刷模式，C指青色，M指洋红，Y指黄色，K 指黑色；在印刷中代表4种颜色的油墨。 2-2 、该模式的呈色机理是：光线照到有不同比例的C、M、Y、K 油墨的纸上，部分色光被油墨吸收，反射入眼睛的色光形成彩色。这
第一章几何光学基本定律与成像概念
第一章几何光学基本定律与成像概念 第一章几何光学基本定律和成像概念 1.尝试用折射定律证明光的可逆性原理。 2.尝试用实验证明几何光学的每一个基本定律。 3.弯曲的光纤可以将光从一端传输到另一端。在均匀介质中，这种光是线性传播的吗 这违反法律吗？ 4.证明当光线穿过几块放置在空气中的平行玻璃板时，出射光和入射光的方向总是相同的 平行。 5.试着解释为什么远处的灯光在荡漾的湖面上反射的时间更长。 6.弯曲的光纤可以将光从一端传输到另一端。在均匀介质中，这种光是线性传播的吗 违反法律 7.证明当光穿过几块平板玻璃时，出射光和入射光的方向总是平行的。8.太阳的高度正好使它的光和水平面形成40度角。询问如何放置镜子来制作镜子 阳光直射到井底？ 9.水的折射率是1.33。光从空气进入水中的入射角是30度。问:折射角是多少？诸如 如果光连续地从垂直入射变为掠入射，那么折射角会相应地改变多少？10.光线以60度的入射角入射到玻璃板上。一些光被反射，一些
光被折射。如果反射光 玻璃的折射率是多少？11.光从水到某种玻璃的相对折射率是 1.18，从水到甘油的相对折射率是1.11。 从这个玻璃入射到甘油上的光的相对折射率是多少？ 12.给出了水(折射率为1.33)和玻璃(折射率为1.55)之间的界面，并在水中以45°角计算出一束光。 入射到界面上的透射光的折射角。如果反向光现在返回到从玻璃沿透射光方向投射的反向界面，则证明折射角为45°。13.有一个折射率为1.54的等腰直角棱镜。当找到入射光和棱镜直角边法线之间的角度时， 光被斜面反射后，折射光沿斜面射出。 14.空气中有一个折射率为1.5163的玻璃球。今天，一束光线击中了球的前表面。如果 入射角为60°，计算表面上反射光和折射光之间的角度。 15.折射率n1=1.4、n1’= n2=1.6、N2 = 1的三种介质被两个平行的界面分开，试着寻找第二种介质 当物质发生全反射时，光在第一界面上的入射角。 16.一根光纤位于空气中，它的纤芯和包层折射率分别为1.62和1.52，试着计算一下 光纤的数值孔径。 17.等边三角形截面的棱镜由光学玻璃ZF6制成，其折射率nc=1.7473(红光)。
图像处理基础概念
2.2 图像基本概念 2.2.1 像素与灰度 像素和分辨率在计算机中，有两个大家都熟悉的概念：像素（pixel）和分辨率（resolution）。我们将图像进行采样的单位称为像素，像素是是组成图像的最基本元素，是数字图像显示的基本单位。像素是一个逻辑尺寸单位，比如一台计算机，其屏幕大小为17英寸，可以用800行*1280列个像素（格子）来显示桌面的图像，也可以用768行*1024列来显示桌面图像，不过显示的图像的清晰度会有差别。在计算机编程中，由像素组成的图像也通常叫“位图”或“光栅图像”。而分辨率狭义的是指显示器所能显示的像素的多少，当用户设置桌面分辨率为1280*800时，表示的意思就是在这个屏幕大小的物理尺寸上，显示器所显示的图像由800行*1280列个像素组成；可以看出，在同样大小的物理尺寸上，分辨率越高的图像，其像素所表示的物理尺寸越小，画面也就越精细，整个图像看起来也就越清晰。广义的分辨率是指对一个物体成像数字时化时进行采样的物理尺寸的大小，比如我们嫦娥一号卫星拍摄的月亮的照片，其分辨率是个很大的数（通常称分辨率很低），如几千平方公里，意思是说，在拍摄的月球的照片上，一个像素点相当于月球上几千公里见方。 2.2.2 采样量化 将空间上连续的图像变换成离散点的操作称为采样。采样间隔和采样孔径的大小是两个很重要的参数。当对图像进行实际的抽样时，怎样选择各抽样点的间隔是个非常重要的问题。关于这一点，图像包含何种程度的细微的浓淡变化，取决于希望忠实反映图像的程度。 经采样图像被分割成空间上离散的像素，但其灰度是连续的，还不能用计算机进行处理。将像素灰度转换成离散的整数值的过程叫量化。表示像素明暗程度的整数称为像素的灰度级（或灰度值或灰度）。一幅数字图像中不同灰度级的个数称为灰度级数，用G表示。灰度级数就代表一幅数字图像的层次。图像数据的实际层次越多视觉效果就越好。一般来说，G=2g，g就是表示存储图像像素灰度值所需的比特位数。若一幅数字图像的量化灰度级数G=256=28级，灰度取值范围一般是0~255的整数，由于用8bit就能表示灰度图像像素的灰度值，因此常称8 bit 量化。从视觉效果来看，采用大于或等于6比特位量化的灰度图像，视觉上就能令人满意。一幅大小为M×N、灰度级数为G的图像所需的存储空间，即图像的数据量，大小为M×N×g （bit）。 图2.4 分辨率与图像清晰度图2.5 量化等级与图像清晰度 一般来说，采样间隔越大，所得图像像素数越少，空间分辨率低，质量差，严重时出现像素呈块状的国际棋盘效应；采样间隔越小，所得图像像素数越多，空间分辨率高，图像质量好，但数据量大，如图2.4所
图像的基本概念
图像的基本概念 Keyword：数字图像处理图像通道格式 1、数字图像数字图像又称数码图像或数位图像，是二维图像用像素值的表示。在数学的领域，图像以矩阵的形式进行定义，在计算机的内存当中使用内存块来存储数字图像。以下就是数字图像在计算内存中的存储示意图： 2、像素像素又叫像元，是数字图像的基本元素。像素在图像中有两个基本属性，像素值和坐标。像素值对应着像素的灰度值或者颜色值，坐标对应着像素在数字图像中的位置。 3、几个重要的概念 （1）、图像坐标在解析几何当中，通常我使用左下角为原点建立二维笛卡尔坐标系，但是，在数字图像中，我们通常以图像的左上角为原点建立图像坐标系，对像素位置进行描述。 （2）、位宽在图像处理中我们经常遇到几位几位图像这一说，它的意思是说，一个像素我们使用多少个比特位进行描述。比如，灰度图像经常使用8位进行存储，那么它的每一个像素在内存中对应着8个比特位。 （3）、通道又叫颜色通道，表明一个像素对应着多少个像素值。比如，8位灰度图像，就是一（单）通道图像，它的每一个像素对应着一个0-255的灰度值；24位真彩图像，就是3通道图像，它的每一个像素需要（R,G,B）三个颜色值进行描述。
4、常见的数字图像文件 （1）、BMP是英文Bitmap（位图）的简写，它是Windows操作系统中的标准图像文件格式。 （2）、GIF是英文Graphics Interchange Format（图形交换格式）的缩写。是一种常见的网络图片格式。 （3）、JPEG也是常见的一种图像格式，它由联合照片专家组（Joint Photographic Experts Group）开发并以命名。JPEG文件的扩展名为.jpg或.jpeg。 （4）、TIFF（Tag Image File Format）是Mac中广泛使用的图像格式，它由Aldus和微软联合开发，最初是出于跨平台存储扫描图像的需要而设计的。 （5）、PNG是目前保证最不失真的格式，它汲取了GIF和JPG二者的优点，存贮形式丰富，兼有GIF和JPG的色彩模式 （6）、其他SWF、PSD、SVG、PCX、DXF、WMF等。 关注微信公众号：图像大师，更多干货。 扫一扫：
图像处理基本概念计算公式
1亮度处理—图像整体变亮或变暗 实现方法：加大或减小每个像素的三基色值 计算式：V=V'*(1+d) V —调整后颜色值 V'—原颜色值 d —亮度调整系数，-1<=d<=1 2. 对比度处理—图像亮处更亮暗处更暗 实现方法：以亮度的中间值为基准，加大较大的颜色值，减小较小的颜色值 中间值的取法：ⅰ固定取127；ⅱ取所有像素点各基色的平均值 计算公式：V=127+(V'-127)*(1+d) V —调整后颜色值 V'—原颜色值 d —对比度调整系数，-1<=d<=1 3. 色阶处理 将给定的输入范围映射到给定的输出范围，输出范围一般默认为[0,255] 公式：121'255)(d d d V V -?-= d 1——输入范围的下界值 d 2——输入范围的上界值 4. 图像平滑 目的：消除图像中的噪声 噪声即叠加在图像上的正负随机亮度值 均值平滑：取本身及周围9个像素点的颜色平均值 中值平滑：取本身及周围9个像素点的颜色中间值 5. 水平一阶微分法 求各像素点与左侧像素点颜色值的绝对值得到边缘强度值，以各点的边缘强度值为灰度形成一幅边缘检测结果灰度图像。 6. 垂直一阶微分法 像素点与上边像素点颜色差值的绝对值 7. 双向一阶微分法 水平、垂直分别求边缘值，取最大者 8. 锐化-即加大边缘处的颜色差异 9. 双向一阶微分锐化 对每个像素点的每种基色值，分别求与左侧和上侧点的差值，将两者均值叠加到当前值上。
10. 镜像（垂直翻转、水平翻转） 围绕图像中心点，像素进行左右置换或上下置换。 垂直翻转可逐行进行，水平翻转函数要逐行逐点进行处理。 11. 缩小 缩小：图像画面面积减小，像素减少，图像等比例缩小 裁剪：图像画面面积减小，像素减少，但图像不变，只是局部处于画面中，多出部分丢弃 宽度与高度方向的缩小比例可以不同 实现方法：抽点发—采样法 12. 放大 图像放大：图像画面增大，像素增多，图像等比例放大 画布放大：图像画面增大，图像不变，图像周围为空白画面 实现方法：插值法—线性插值、二次插值、三次插值 采样法 放大采样法的处理程序与缩小采样法程序完全相同 双向线性插值方法例子： 设dw=biWidth/dWidth=0.7，dh=0.7 则新图像中的点（6，8）对应于原图像中的位置为（4.2，5.6） 当采用采样法时，将取离该位置最近的点（4，6）填入新图像的（6，8）点。 当采用双向线性插值时，则取该位置周围的四个点，插值计算该点的值。如下图： V 1 V 3 34 则有：V12＝V1*(1－0.6)＋V2*0.6 V34＝V3*(1－0.6)＋V4*0.6 V ＝V12*(1－0.2)＋V34*0.2 ＝V1*(1－0.6)*( 1－0.2)＋V2*0.6*( 1－0.2) ＋V3*(1－0.6)*0.2＋V4*0.6*0.2
CT的概念及CT成像的基本步骤
CT的概念及CT成像的基本步骤 北京大学第一医院唐光健 本节课主要介绍影像新技术的基本概念，虽然这些新技术在大家日常的生活不一定能用得到，但是我们应该把眼光放向未来，我们的社区医院未来应该有一个较快的发展。所以很必要对影像的新技术大家有一个基本的了解，对概念应该是清楚。 一、 CT 的概念与其 X 线片影像的异同 CT 实际上是两个英文单词的两个首字母。 CT 的本质是 X 线成像，这个图是 CT 的图像，跟常规的 X 线片比起来，是真正意义上的断层影像，等于把人体从这里断开，我们看这个断面影像，完全没有了重叠，传统的 X 线片是重叠在一起的，所以我们看这个后侧的病变，在 X 线片上被挡住了，看不见。第三个特点是用了窗技术，窗技术使密度分辨率提高，而且也增大了不同密度之间的对比，使解剖结构看得更加明显。 二、体素与像素的概念及其之间的关系 CT 的构想其实非常简单，把我们想看的这个层面近似地看成底面积相同、高度相等的成行成列的体积单元，构成的一个平面。这个小体积我们叫像体。这个示意图是脑层面的图，所以我们需要把小体积的 X 线密度计算出来，把测量出来的密度值换算成灰度，再按这个坐标还原成二维的影像，就是 CT 看到的图像。 在实际扫描时选定的这个层次进行扫描，进行测量后，对每个像体计算出 X 线密度，也就是 X 线衰减值，然后按坐标位置换算成灰度的一个点，形成的二维影像，这个点就是像素，这个小体积就是像体。每一个像体对应影像里的一个小体积，就是一个像素值，像素灰度也就是 CT 值，代表了所有像体里对 X 线的衰减值。这里面有一个问题，我们看到的 CT 影像跟实际的解剖层次是点点对应的，我们看到的这个点不是简单的一个点，是解剖的一个剖面，代表了一定的厚度。因为这个像体里可能是单一的组织，比如是脂肪，或者是水，但也可以是多种组织或者是多种物质。计算机只能算它的平均值，算出小点的灰度，代表了所有像体里 X 线衰减值，这个就是像体和像素之间的关系。 三、 X 线密度与 CT 值的概念及其之间的关系 CT 扫面实际是把我们看到的这个层次看成相同大小的行成列的多个小像体，一个矩阵。我们对这些小像体测量它的 X 线衰减值，把它还原成一个灰度的二维图像。每一个像素，灰度的不同代表了相应层次上的 X 线的衰减值，这个衰减值与什么相关？主要是与像素里代表的物质或者组织的原子序数相关，原子序数越高，衰减值就越大。但是这个衰减值是一个非常麻烦的小数，我们看到的实际值都是零点零几几几，后面是五到六位的一个小数，这样用起来很不方便，也不利于比较，所以为了描述方便，就创建了一个相对值叫 CT 值。实际上是相对于水的一个衰减值的比值。是这样计算的，它的 X 线衰减值比上水的 X 线的衰减值，然后乘以一千倍。因为人体水的成分最多，所以以水为基准。 CT 值只是一个相对值，只能定性不能定量使用。 四、机体不同组织的正常 CT 值范围
数字图像处理每章课后题参考答案
数字图像处理每章课后题参考答案 第一章和第二章作业：1.简述数字图像处理的研究内容。 2.什么是图像工程？根据抽象程度和研究方法等的不同，图像工程可分为哪几个层次？每个层次包含哪些研究内容？ 3.列举并简述常用表色系。 1.简述数字图像处理的研究内容？ 答：数字图像处理的主要研究内容，根据其主要的处理流程与处理目标大致可以分为图像信息的描述、图像信息的处理、图像信息的分析、图像信息的编码以及图像信息的显示等几个方面， 将这几个方面展开，具体有以下的研究方向： 1.图像数字化， 2.图像增强， 3.图像几何变换， 4.图像恢复， 5.图像重建， 6.图像隐藏， 7.图像变换， 8.图像编码， 9.图像识别与理解。 2.什么是图像工程？根据抽象程度和研究方法等的不同，图像工程可分为哪几个层次？每个层次包含哪些研究内容？
答：图像工程是一门系统地研究各种图像理论、技术和应用的新的交叉科学。 根据抽象程度、研究方法、操作对象和数据量等的不同，图像工程可分为三个层次：图像处理、图像分析、图像理解。 图像处理着重强调在图像之间进行的变换。比较狭义的图像处理主要满足对图像进行各种加工以改善图像的视觉效果。图像处理主要在图像的像素级上进行处理，处理的数据量非常大。 图像分析则主要是对图像中感兴趣的目标进行检测和测量，以获得它们的客观信息从而建立对图像的描述。图像分析处于中层，分割和特征提取把原来以像素描述的图像转变成比较简洁的非图形式描述。 图像理解的重点是进一步研究图像中各目标的性质和它们之间的相互联系，并得出对图像内容含义的理解以及对原来客观场景的解释，从而指导和规划行为。图像理解主要描述高层的操作，基本上根据较抽象地描述进行解析、判断、决策，其处理过程与方法与人类的思维推理有许多相似之处。 第三章图像基本概念 1.图像量化时，如果量化级比较小时会出现什么现象？为什么？ 答：当实际场景中存在如天空、白色墙面、人脸等灰度变化比较平缓的区域时，采用比较低的量化级数，则这类图像会在画面上产生伪轮廓（即原始场景中不存在的轮廓）。图像的量化等级反映了采样的质量，数字图像的量化级数随图像的内容及处理的目的差别而不同，低的量化级数只满足于处理简单的线条而对于图像，若线条不明显时，则会产生伪轮廓。人眼对灰度误差有一个敏感度阈值，当灰度误差大于门限值时，即量化误差大于视觉阈值时，人眼看到的图像会出现伪轮廓。 2.为什么非均匀量化多用于量化级数少的场合，而在量化级数多的场合不用？ 答：①非均匀量化是依据一幅图像具体的灰度值分布的概率密度函数，，是按总的量化误差最小的原则进行量化的方法，通过对图像中像素灰度值频繁