第四章图像处理作业.doc

医学图像处理作业
学院
生物工程学院
年级、专业、班
12生医01班
姓名
高雪梅
学号
20126463
课程
名称
《医学图像处理》第四章作业
指导教师
罗洪艳
教师评语

教师签名：
年 月 日
1. 视觉基础可分为哪三个方面的内容?
答：①视觉生理：视觉的产生过程，视觉细胞得到光转化为电子产生图像。其中又包含了人眼的结构：外层由角膜和巩膜组成（角膜是光线的入口）。中间层由虹膜和脉络膜组成。虹膜中的瞳孔用来控制进入眼睛的光通量大小。内层：视网膜。其表面有大量的感光细胞。眼睛中图像的形成：成像的几何原理、视觉信息的产生、视觉信息的传递视觉信息的加工处理；
②视觉模型：亮度视觉模型和彩色视觉模型；
③视觉特性：两眼有视觉差，产生立体感。其中包含：亮度适应与鉴别、分辨力、对比灵敏度、同时对比效应、主观亮度感受特、马赫带效应等。
2. 图像质量的含义包括哪两个方面?
答：对图像质量的最终评价是由人的感觉器官和心理状态来决定的。与图像内容以及观察者的心理因素有关。但主要还是包含分辨率与灰度级两个方面的。客观评价（信噪比等、缺点是不容易取得客观评价指标的计算，不能反映视觉心理）；主观评价（根据视觉效果进行评分一般方法）。
3. 人眼的视野范围有多大?
答：视野是指眼球不动时所能见到的范围。如果把注视点作为中心，可见的范围上方约65°，下方约75°，左右视角约为104°，但视力好的部位仅限于中央2°到3°左右。
4. 人眼视网膜上有几种光接受细胞? 它们在数量、分布、作用、分辨力等方面有什么不同？
答：感光细胞按照形状分为可以两类：锥状细胞和杆状细胞。锥状细胞数量较多，分布在视网膜的黄斑区较多周围部较少，可以感受强光和辨色，与明视觉有关，可以再白天感觉图像色彩。杆状细胞数量较少，分布在视网膜的周围部，灵敏度高于锥状细胞，可感受弱光，不能辨色，主要与夜视觉有关。
5. 人眼是怎样成像的？如何计算成像尺寸？
答：成像如图：是光线经过瞳孔，在晶状体的折射下在视网膜上面形成一个倒立的缩小的图像。
再经人的大脑把图像处理成正立的图像。

当晶状体的折射能力由最小变到最大时，晶状体的聚焦中心与视网膜之间的距离由17mm缩小到14mm。当眼睛聚焦到远于3m的物体时，晶状体的折射能力最弱，当聚焦到非常近的物体时，其折射能力最强。
成像尺寸：观测者看一个距离100m，高15m的树。设x表示视网膜上形成的图像的大小，单位mm，有:15/100=x/17, x=2.55mm
6. 视觉信息的产生分为哪几个过程？各自的作用是什么？
答：分为光学过程、化学过程和电过程。
① 光学过程是物体在视网膜上经过晶状体折射的成像过程，决定了成像的大小；
②化学过程是经过一系列的化学变化将光信号转换为亮度和颜色的过程图像的，决定了图像的颜色和亮度。
③电过程是产生的亮度和颜色的信息在神经中传导的过程。
7. 物体的色彩是怎样产生的？
答：在视网膜上有三种不同频率响应的锥状细胞，各对红、绿、蓝具有最强的响应，彩色的识别功能，产生了对光波的吸收程度不同，使得人眼可以识别彩色。
8. 色觉理论中的三色说的内容是什么？
答：视网膜上有3种神经纤维，每种神经纤维的兴奋引起一种原色的感觉。光谱每一波长的光刺激都能引起 3种神经纤维强度各不相同的兴奋。如果其中有一种纤维兴奋最强烈，例如，光谱长波端的光同时刺激红、绿、蓝3种纤维时，只有红纤维的兴奋最强烈，就会产生红色的感觉，同理别的也一样。若一定波长的光能使一种纤维兴奋最强，而其他两种纤维虽也同时兴奋，但没有第1种纤维兴奋的强度大，那么3种纤维的共同活动便引起带有颜色的白光感觉。
根据三色说，神经纤维的疲劳是产生负后象（见视觉）的原因。例如，眼睛注视绿色一段时间后再看背景，由于绿纤维疲劳不再发生反应，而红和蓝纤维仍对白光中的红和蓝起反应，因而产生红、蓝混合色──紫色的后象。这个学说认为缺乏1种甚至3种纤维会造成单色盲或全色盲。
9. 人眼对亮度的适应性主要分为哪两种？各自的含义及特点是什么？
答：人眼对亮度的适应性分为明适应和暗适应。暗适应是指人由明亮环境突然进入暗处时，最初任何物体都看不到，一段时间后，视敏感才逐渐提高，能逐渐看到暗处的物体；特点是是从明处突然进入暗处。明适应是指人体由暗处突然进入明亮处时，最初感到一片耀眼的光亮，难以看清物体，稍待片刻后才能恢复视觉；特点是从暗处突然进入明处。
10.从一个物体表面感受到的主观亮度收到哪些因素的影响？图像有哪些特点？
答：从一个物体表面感受到的主观亮度受到背景光强的影响。在不同的亮度适应级人眼的分辨力不同。
11.同时对比效应和马赫带效应分别是指什么？
答：同时对比效应：同一刺激因背景不同而产生的感觉差异的现象。如同一种颜色把它放在较暗的
背景上看起来明亮些，放在较亮的背景上看起来暗些。
马赫带效应：指视觉的主观感受在亮度有变化的地方出现虚幻的明亮或黑暗的条纹，马赫带效应的出现是人类的视觉系统造成的。生理学对马赫带效应的解释是：人类的视觉系统有增强边缘对比度的机制。
12.颜色有哪三种基本特征量？各自的含义是什么？
答：颜色的三种基本量是红、绿、蓝。国际照明委员会将红定义为波长为700nm的波，绿定义为波长为546.1nm的波，蓝为波长为435.8nm的波。
13.如何用方程式表示颜色？
答：组成红绿蓝三个颜色的刺激量分别用R、G、B表示，C[C]=R[R]+G[G]+B[B]
14.如何解读色度图？它有哪些含义及实用意义？
答：色度图是舌形的，用组成某种颜色的三原色的比例来规定各种颜色。图中横轴对应红色系数r，纵轴对应绿色系数g，蓝色在与纸面垂直的方向上,系数由1减去红色系数与蓝色系数之和得到。
含义：①在色度图中每点都对应一种可见的颜色，任何可见的颜色都在色度图中占据确定的位置，在这个三角形外和三角形顶点对应不可见的颜色。
②在色度图中边界上的点代表纯颜色，移向中心表示混合的白光增加而纯度减少。到中心点处各种光谱能量相等而显示为白色，此处纯度为零。某种颜色的纯度称为该颜色的饱和度。
③在色度图中连接任意两端点的直线上的各点表示将这两端所代表的颜色相加可组成的一种颜色。
实用意义：例如有某点P，红色度坐标r=0.48，绿色度坐标g=0.40。由中心点通过P画一条至边界上的Q点，可以求出对应的颜色及其波长。说明P点位于中心点距离Q点距离的x%上，说明它的色纯度是x%。
15.根据色度图的含义，为实际应用选择三原色应考虑哪些因素？
答：①任何彩色可以用不多于三个基色配成；②混合色的光亮度等于各分量亮度之和；③人眼不能分解混合彩色的各个分量；④在某一亮度等级上的彩色匹配可适用于较宽的亮度范围；
16.从应用角度看，彩色模型可分为哪两类？各自的代表性模型是什么？
答：面向硬设备的彩色模型:诸如彩色显示器或打印机之类的硬设备(RGB模型，CMY模型)
面向视觉感知的彩色模型:以彩色处理为目的的应用(HSI模型，HSV模型)
RGB模型是面向硬设备的常用颜色模型，HIS模型是常用的面向彩色处理的的模型，H表示色调，S表示饱和度，I表示密度。
17. RGB模型是怎么样构建的？
答：在笛卡尔坐标系中，3个轴分别为R、G、B。整个模型是正方体，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。这个模型将彩色分解到了3个平面上了。
18. HSI模型是怎么样构建的？
答：I分量与图像的彩色信息无关，H和S分量与人感受颜色的方式紧密相连。HSI模型各分量定义在双棱锥中。对其中任一个色点的H值对应指向该点的矢量与R轴的夹角。这个点的S与指向该点的矢量长成正比，越长越饱和。I是沿一根通过三角形中心并垂直与三角形平面的直线来测量的，从纸面出来的颜色越白，进入纸面越多颜色越黑。
19. 数字化图像的空间分辨率、幅度分辨率分别是怎样表示的？如何计算其数据量？
答：空间分辨率指矩阵M*N，灰度分辨率指图片能表示的灰度级2k。
20. 数字化灰度图像与真彩色图像分别是如何表述的？
答：数字化灰度图像：指每个像素由一个量化灰度来描述的图像，没有彩色信息。若图像像素灰度只有两级（通常取0（黑色）或1（白色）），这样的图像称为二值图像。
真彩色图像：指每个像素由红、绿、蓝（分别用R、G、B表示）3原色构成的图像，其中R、G、B是由不同的灰度级描述的。