深 圳 大 学 实 验 报 告
课程名称： 大学物理实验（三）
实验名称： 阿贝成像原理和空间滤波
学院： 物理科学与技术学院
组号 指导教师：
报告人： 学号：
实验地点： 科B108 实验时间：
实验报告提交时间：
得分 教师签名 批改日期
课程编号
题目类型 综合实验
一、实验设计方案
㈠、实验目的
1．了解透镜孔径对成像的影响和两种简单的空间滤波。 2．掌握在相干光条件下调节多透镜系统的共轴。
3．验证和演示阿贝成像原理，加深对傅里叶光学中空间频谱和空间滤波概念的理解。 4．初步了解简单的空间滤波在光信息处理中的实际应用。 ㈡、实验原理 1．阿贝成像原理
1873年，阿贝(Abbe)在研究显微镜成像原理时提出了一个相干成像的新原理，这个原理为当今正在兴起的光学信息处理奠定了基础。
如图1-1所示，用一束平行光照明物体，按照传统的成像原理，物体上任一点都成了一次波源，辐射球面波，经透镜的会聚作用，各个发散的球面波转变为会聚的球面波，球面波的中心就是物体上某一点的像。一个复杂的物体可以看成是无数个亮度不同的点构成，所有这些点经透镜的作用在像平面上形成像点，像点重新叠加构成物体的像。这种传统的成像原理着眼于点的对应，物像之间是点点对应关系。
图1-1 阿贝成像原理
阿贝成像原理认为，透镜的成像过程可以分成两步：第一步是通过物的衍射光在透镜后焦面(即频谱面)上形成空间频谱，这是衍射所引起的“分频”作用；第二步是代表不同空间频率的各光束在像平面上相干叠加而形成物体的像，这是干涉所引起的“合成”作用。成像过程的这两步本质上就是两次傅里叶变换。如果这两次傅里叶变换是完全理想的，即信息没有任何损失，则像和物应完全相似。如果在频谱面上设置各种空间滤波器，挡去频谱某一些空间频率成份，则将会使像发生变化。空间滤波就是在光学系统的频谱面上放置各空间滤波器，去掉(或选择通过)某些空间频率或者改变它们的振幅和相位，使二维物体像按照要求得到改善。这也是相干光学处理的实质所在。 以图l-l 为例，平面物体的图像可由一个二维函数g(x,y)描述，则其空间频谱G(f x ，f y )即为g(x ，y)的傅里叶变换：
2(,)
(,)(,)x y i f x f y x y G f f g x y e
dxdy
π∞
-∞-=?? （1-1）
设,x y ''为透镜后焦面上任一点的位置坐标，则式中为
x x f F λ'=
，y y f F λ'
=
（1-2）
方向的空间频率，量纲为L -1, F 为透镜焦距，λ为入射平行光波波长。再进行一次傅里叶变换，将
(,)G fx fy 从频谱分布又还原到空间分布(,)g x y '''''。
为了简便直观地说明，假设物是一个一维光栅，光栅常数为d ，其空间频率为f 0(f 0=1/d)。平行光照在光栅上，透射光经衍射分解为沿不同方向传播的很多束平行光，经过物镜分别聚焦在后焦面上形成点阵。我们知道这一点阵就是光栅的夫琅和费衍射图，光轴上一点是0级衍射，其他依次为±1，±2，…级衍射。从傅里叶光学来看，这些光点正好相应于光栅的各傅里叶分量。0级为“直流”分量，这分量在像平面上产生一个均匀的照度。±l 级称为基频分量，这两分量产生一个相当于空间频率为f 0余弦光栅的像。±2级称为倍频分量，在像平面上产生一个空间频率为2f 0的余弦光栅像，其他依次类推。更高级的傅里叶分量将在像平面上产生更精细的余弦光栅条纹。因此物镜后焦面的振幅分布就反映了光栅(物)的空间频谱，这一后焦面也称为频谱面。在成像的第二步骤中，这些代表不同空间频率的光束在像平面上又重新叠加而形成了像。只要物的所有衍射分量都无阻碍地到达像平面，则像就和物完全一样。
但一般说来，像和物不可能完全一样，这是由于透镜的孔径是有限的，总有一部分衍射角度较大的高频信息不能进入到物镜而被丢弃，所以像的信息总是比物的信息要少一些。高频信息主要反映物的细节。如果高频信息受到了孔径的阻挡而不能到达像平面，则无论显微镜有多大的放大倍数，也不可能在像平面上分辨这些细节。这是显微镜分辨率受到限制的根本原因。特别当物的结构是非常精细(例如很密的光栅)，或物镜孔径非常小时，有可能只有0级衍射(空间频率为0)能通过，则在像平面上虽有光照，但完全不能形成图像。
波特在1906年把一个细网格作物(相当于正交光栅)，并在透镜的焦平面上设置一些孔式屏对焦平面上的衍射亮点(即夫琅和费衍射花样)进行阻挡或允许通过时，得到了许多不同的图像．设焦平面上
坐标为ξ，那么ξ与空间频率
sin θ
λ相应关系为
sin f θ
ξ
λ
λ=
（1-3）
(这适用于角度较小时sin θ≈tg θ=ξ/f ，f 为焦距)．焦平面中央亮点对应的是物平面上总的亮度(称为直流分量)，焦平面上离中央亮点较近(远)的光强反映物平面上频率较低(高)的光栅调制度(或可见
度)．1934年译尼克在焦平面中央设置一块面积很小的相移板，使直流分量产生2π
位相变化，从而
使生物标本中的透明物质不须染色变成明暗图像，因而可研究活的细胞，这种显微镜称为相衬显微
镜。为此他在1993年获得诺贝尔奖。在20世纪50年代，通信理论中常用的傅里叶变换被引入光学，60年代激光出现后又提供了相干光源，一种新观点(傅里叶光学)与新技术(光学信息处理)就此发展起来。
2．光学空间滤波
上面我们看到在显微镜中物镜的有限孔径实际上起了一个高频滤波的作用。它挡住了高频信息，而只使低频信息通过。这就启示我们：如果在焦平面上人为地插上一些滤波器(吸收板或移相板)以改变焦平面上的光振幅和相位，就可以根据需要改变频谱以至像的结构，这就叫做空间滤波。最简单的滤波器就是把一些特种形状的光阑插到焦平面上，使一个或几个频率分量能通过，而挡住其他的频率分量，从而使像平面上的图像只包括一种或几种频率分量。对这些现象的观察能使我们对空间傅里叶变换和空间滤波有更明晰的概念。
阿贝成像原理和空间滤波预示了在频谱平面上设置滤波器可以改变图像的结构，这是无法用几何光学来解释的。前述相衬显微镜即是空间滤波的一个成功例子。除了下面实验中的低通滤波、方向滤波及θ调制等较简单的滤波特例外，还可以进行特征识别、图像合成、模糊图像复原等较复杂的光学信息处理．因此透镜的傅里叶变换功能的涵义比其成像功能更深刻、更广泛。
㈢选用仪器：
仪器名称型号主要参数用途
白炽灯光源S-- -- 提供光源
准直镜L1-- f1=225mm使光线变为平行光
θ调制板（三维光
-- -- --
栅）
傅里叶透镜L2，L3 -- f 2 =150mm ，f 3=150mm 成像
θ调制滤波器S2—40 -- --
光屏-- -- 呈现图像㈣实验内容及具体步骤：
①按照下面的装置图安装仪器。
②打开光源，调整各个仪器的位置，直到光屏上面出现清晰的像——天安门。
③继续调整θ调制滤波器，使得光屏上的天安门呈红色，天空呈蓝色，草地上呈绿色。
④拍下此时所成的像，并记录此时各仪器的位置。
⑤关掉光源及电源，整理仪器。
⑥进行数据处理及实验总结。
二、数据记录与处理
实验所得的像如下：
三、实验结果：
1. 所得图像如上所示,图中的天安门呈红色，天空呈蓝色，草地上呈绿色，是一幅美丽的图案。
2. 各个仪器的位置如下：
白炽灯光源与准直镜L1之间的距离：136cm
准直镜L1与θ调制板（三维光栅）之间的距离：310cm
θ调制板（三维光栅）与傅里叶透镜L2之间的距离：95cm
傅里叶透镜L2与θ调制滤波器之间的距离：115cm
θ调制滤波器与傅里叶透镜L3之间的距离：112cm
傅里叶透镜L3与光屏之间的距离：502cm
四、实验总结：
1. 在这次实验中，刚开始由于对实验仪器不够熟悉，导致实验结果不理想，实验进程缓慢。
2．通过实验，我了解光学平台、白炽灯光源S、准直镜L1、θ调制板（三维光栅）、傅里叶透镜、θ调制滤波器S2—40等的使用及其原理，也了解了透镜孔径对成像的影响和两种简单的空间滤波，掌握在相干光条件下调节多透镜系统的共轴，并验证和演示阿贝成像原理，加深对傅里叶光学中空间频谱和空间滤波概念的理解，初步了解简单的空间滤波在光信息处理中的实际应用，真是受益匪浅。
指导教师批阅意见：
成绩评定：
实验总结（30分）总分实验设计方案40分实验操作及数据记录、数据处理
实验结果（30分）
A卷参考答案要点 名词解释 1．绝对黑体：指能够全部吸收而没有反射电磁波的理想物体。 2．大气窗口：大气对电磁波有影响，有些波段的电磁波通过大气后衰减较小，透过率较高的波段。3．图像融合：由于单一传感器获取的图像信息量有限，难以满足应用需要，而不同传感器的数据又具有不同的时间、空间和光谱分辨率以及不同的极化方式，因此，需将这些多源遥感图像按照一定的算法，在规定的地理坐标系，生成新的图像，这个过程即图像融合。 4．距离分辨力：指测视雷达在发射脉冲方向上能分辨地物最小距离的能力。它与脉冲宽度有关，而与距离无关。 5．特征选择：指从原有的m个测量值集合中，按某一规则选择出n个特征，以减少参加分类的特征图像的数目，从而从原始信息中抽取能更好的进行分类的特征图像。即使用最少的影像数据最好的进行分类。 二、简答题（45） 1．分析植被的反射波谱特性。说明波谱特性在遥感中的作用。 由于植物进行光合作用，所以各类绿色植物具有相似的反射波谱特性，以区分植被与其他地物。 （1）由于叶绿素对蓝光和红光吸收作用强，而对绿色反射作用强，因而在可见光的绿波段有波峰，而在蓝、红波段则有吸收带； （2）在近红外波段（0.8-1.1微米）有一个反射的陡坡，形成了植被的独有特征； （3）在近红外波段（1.3-2.5微米）受绿色植物含水量的影响，吸收率大增，反射率大大下降；但是，由于植被中又分有很多的子类，以及受到季节、病虫害、含水量、波谱段不同等影响使得植物波谱间依然存在细部差别。 波谱特性的重要性： 由于不同地物在不同波段有着不同的反射率这一特性， 1使得地物的波谱特性成为研究遥感成像机理，选择遥感波谱段、设计遥感仪器的依据； 2在外业测量中，它是选择合适的飞行时间和飞行方向的基础资料； 3有效地进行遥感图像数字处理的前提之一； 4用户判读、识别、分析遥感影像的基础；定量遥感的基础。 2．遥感图像处理软件的基本功能有哪些？ 1）图像文件管理——包括各种格式的遥感图像或其他格式的输入、输出、存储以及文件管理等；2）图像处理——包括影像增强、图像滤波及空间域滤波，纹理分析及目标检测等； 3）图像校正——包括辐射校正与几何校正； 4）多图像处理——包括图像运算、图像变换以及信息融合； 5）图像信息获取——包括直方图统计、协方差矩阵、特征值和特征向量的计算等； 6）图像分类——非监督分类和监督分类方法等； 7）遥感专题图制作——如黑白、彩色正射影像图，真实感三维景观图等地图产品； 8）三维虚拟显示——建立虚拟世界； 9）GIS系统的接口——实现GIS数据的输入与输出等。
《医学影像成像原理》名词解释 第一章 1．X 线摄影（radiography）：是X 线通过人体不同组织、器官结构的衰减 作用，产生人体医疗情报信息传递给屏-片系统，再通过显定影处理，最终以X 线平片影像方式表现出来的技术。 2．X 线计算机体层成像（computed tomography，CT）：经过准直器的X 线束穿透人体被检测层面；经人体薄层内组织、器官衰减后射出的带有人体信息的X 线束到达检测器，检测器将含有被检体层面信息X 线转变为相应的电信号；通过对电信号放大，A/D 转换器变为数字信号，送给计算机系统处理；计算机按 照设计好的方法进行图像重建和处理，得到人体被检测层面上组织、器官衰减系数（|）分布，并以灰度方式显示人体这一层面上组织、器官的图像。 3．磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）：通过对静磁场（B0）中的人体施加某种特定频率的射频脉冲电磁波，使人体组织中的氢质子（1H）受到激励而发生磁共振现象，当RF 脉冲中止后，1H 在弛豫过程中发射出射频信号 （MR 信号），被接收线圈接收，利用梯度磁场进行空间定位，最后进行图像重建而成像的。 4．计算机X 线摄影（computed radiography，CR）：是使用可记录并由激光读出X 线影像信息的成像板（IP）作为载体，经X 线曝光及信息读出处理，形成数字式平片影像。 5．数字X 线摄影（digital radiography，DR）：指在具有图像处理功能的计算机控制下，采用一维或二维的X 线探测器直接把X 线影像信息转化为数字信号的技术。 6．影像板（imaging plate，IP）：是CR 系统中作为采集（记录）影像信息 的接收器（代替传统X 线胶片），可以重复使用，但没有显示影像的功能。7．平板探测器（flat panel detector，FPD）：数字X 线摄影中用来代替屏- 片系统作为X 线信息接收器（探测器）。 8．数字减影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）：是计算机与常规X 线血管造影相结合的一种检查方法，能减去骨骼、肌肉等背景影像，突出显示血管图像的技术。 9．计算机辅助诊断（computer aided diagnosis，CAD）：借助人工智能等技术对医学影像作图像分割、特征提取和定量分析等增加诊断信息，用以辅助医生对各种医学影像进行诊断的技术。 第二章 1．X 线强度（X-ray intensity）：指在垂直于X 线传播方向单位面积上、单 位时间内通过光子数量（N）与能量（hν）(hv)乘积的总和。常用X 线强度表 示X 线的量与质。 2．光学密度（density，D）：又称黑化度。指X 线胶片经过曝光后，通过 显影等处理在照片上形成的黑化程度。
双目视觉成像原理 1.引言 双目立体视觉(Binocular Stereo Vision)是机器视觉的一种重要形式，它是基于视差原理并利用成像设备从不同的位置获取被测物体的两幅图像，通过计算图像对应点间的位置偏差，来获取物体三维几何信息的方法。融合两只眼睛获得的图像并观察它们之间的差别，使我们可以获得明显的深度感，建立特征间的对应关系，将同一空间物理点在不同图像中的映像点对应起来，这个差别，我们称作视差(Disparity)图。 双目立体视觉测量方法具有效率高、精度合适、系统结构简单、成本低等优点，非常适合于制造现场的在线、非接触产品检测和质量控制。对运动物体（包括动物和人体形体）测量中，由于图像获取是在瞬间完成的，因此立体视觉方法是一种更有效的测量方法。双目立体视觉系统是计算机视觉的关键技术之一，获取空间三维场景的距离信息也是计算机视觉研究中最基础的内容。 2.双目立体视觉系统 立体视觉系统由左右两部摄像机组成。如图一所示，图中分别以下标L和r标注左、 右摄像机的相应参数。世界空间中一点A(X，Y，Z)在左右摄像机的成像面C L 和C R 上的像点 分别为al(ul，vl)和ar(ur，vr)。这两个像点是世界空间中同一个对象点A的像，称为“共轭点”。知道了这两个共轭像点，分别作它们与各自相机的光心Ol和Or的连线，即投影线alOl和arOr，它们的交点即为世界空间中的对象点A(X，Y，Z)。这就是立体视觉的基本原理。 图1：立体视觉系统 3.双目立体视觉相关基本理论说明
3．1 双目立体视觉原理 双目立体视觉三维测量是基于视差原理，图2所示为简单的平视双目立体成像原 理图，两摄像机的投影中心的连线的距离，即基线距为b 。摄像机坐标系的原点在摄像机镜头的光心处，坐标系如图2所示。事实上摄像机的成像平面在镜头的光心后，图2中将左右成像平面绘制在镜头的光心前f 处，这个虚拟的图像平面坐标系O1uv 的u 轴和v 轴与和摄像机坐标系的x 轴和y 轴方向一致，这样可以简化计算过程。左右图像坐标系的原点在摄像机光轴与平面的交点O1和O2。空间中某点P 在左图像和右图像中相应的坐标分别为P1(u1,v1)和P2(u2,v2)。假定两摄像机的图像在同一个平面上，则点P 图像坐标的Y 坐标相同，即v1=v2。由三角几何关系得到: c c 1z x f u = c c 2z ）b -x （f u = v 1 c c 21z y f v v == 上式中（x c ，y c ，z c ）为点P 在左摄像机坐标系中的坐标，b 为基线距，f 为两个摄 像机的焦距，（u1，v1）和（u2，v2）分别为点P 在左图像和右图像中的坐标。 视差定义为某一点在两幅图像中相应点的位置差: 图2：双目立体成像原理图 由此可计算出空间中某点P 在左摄像机坐标系中的坐标为: 因此，只要能够找到空间中某点在左右两个摄像机像面上的相应点，并且通过摄像机标定获得摄像机的内外参数，就可以确定这个点的三维坐标。 双目立体视觉的系统结构以及精度分析 由上述双目视觉系统的基本原理可知，为了获得三维空间中某点的三维坐标，需要在
㈠名词解释 ⒈CT值：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。CT值定义为 将人体被测组织的吸收系数与水的吸收系数的相对值 ⒉TR（重复时间）：从90°脉冲开始至下一次90°脉冲开始的时间间隔。 ⒊SNR（信噪比）：图像中的信号能量与噪声能量之比。 ⒋PACS（图像存档与传输系统）：是适应医学影像领域数字化、网络化、信息化发展势的要求，一数字成像、计算机技术和网络技术为基础，以全面解决医学影像获取、显示、处理、储存、 传输和经管为目的的综合性规划方案及系统。 ⒌螺距：（pitch,P）有关螺旋CT的一个概念。对单层螺旋CT，各厂家对此定义是统一的, 即螺距=球管旋转360度的进床距离/准直宽度。也即扫描时床进速度与扫描层厚之比。 ⒍阳极效应：又称足跟效应，是指在通过X线管长轴且垂直于有效焦点平面内，近阳极端X线 强度弱，近阴极端强，最大值约在10°处，其分布是非对称性的，这种现象称为阳极效应。阳极倾角越小，阳极效应越明显。 ⒎自旋-晶格弛豫：又称纵向弛豫(longitudinal relaxation)或T1弛豫。指平行于外磁场Bo方向的磁化矢量的指数性恢复的过程。 ⒏灵敏度：（Sensitivity）也称敏感度，在MR范畴内，是反映磁性核的MR信号可检测程 度的指标。 ㈡简答与分析论述题 ⒈分析CR成像基本原理 答：X射线入射基于光激励荧光粉（PSP）的成像板（IP）产生一帧潜影（latent image），潜影存储于成像板中。用激光激励成像板，成像板会发射出和潜影能量分布一致的光，这些光 被捕捉后被转换成电信号，从而潜影被转换成可以传输和存储的数字图像。 ⒉分析MRI空间分辨力优化的方法与作用 答：⑴调整扫描矩阵、FOV 扫描矩阵的大小决定序列中相位编码梯度的步数及频率编码步数，即数据的采样点数。FOV一定时，相位编码步数越多，体素的尺寸就越小，图像分辨力就越高。 ⑵调整层面厚度为了尽量减小部分容积效应的影响，一般应该选择较薄的层面进行扫描。 ⑶增加NEX ⒊简述MRI成像过程 答：通过对静磁场(Bo)中的人体施加某种特定频率的射频脉冲(RF)电磁波，使人体组织中的 氢质子受到激励而发生磁共振现象，当RF脉冲中止后，氢质子在弛豫过程中发射出射频信号，被接收线圈接收，再利用梯度磁场进行空间定位，最后进行图像重建而成像。 ⒋磁共振成像系统主要有哪几部分组成？ 答：磁体、梯度系统、射频系统和计算机系统组成。 ⑴磁铁系统 ①静磁场：又称主磁场。 ②梯度场：用来产生并控制磁场中的梯度，以实现NMR信号的空间编码。这个系统有三组线圈，产生x、y、z三个方向的梯度场，线圈组的磁场叠加起来，可得到任意方向的梯度场。 ⑵射频系统 ①射频（RF）发生器：产生短而强的射频场，以脉冲方式加到样品上，使样品中的氢核产生NMR现象。 ②射频（RF）接收器：接收NMR信号，放大后进入图像处理系统。 ⑶计算机图像重建系统 由射频接收器送来的信号经A/D转换器，把模拟信号转换成数学信号，根据与观察层面各体 素的对应关系，经计算机处理，得出层面图像数据，再经D/A转换器，加到图像显示器上， 按NMR的大小，用不同的灰度等级显示出欲观察层面的图像。 ⒌何为薄层扫描，其优点是什么？
第三章遥感成像原理与遥感图像特征 目的与要求：掌握可见光、近红外、热红外和SAR成像机理，遥感器的类型及其特性对遥感影像的影响，评价遥感影像的主要指标等。 重点及难点：遥感器与遥感成像特性，评价遥感影像的主要指标；遥感成像机理。教学法：讲授法、演示法 教学过程： 第一节传感器 一、传感器的定义和功能 传感器是收集、探测、记录地物电磁波辐射信息的工具。 它的性能决定遥感的能力，即传感器对电磁波段的响应能力、传感器的空间分辨率及图像的几何特征、传感器获取地物信息量的大小和可靠程度。 二、传感器的分类 按工作方式分为： 主动方式传感器：侧视雷达、激光雷达、微波辐射计。 被动方式传感器：航空摄影机、多光谱扫描仪（MSS）、TM、ETM、HRV、红外扫描仪等。 三、传感器的组成 收集器：收集地物的辐射能量。 探测器：将收集的辐射能转变成化学能或电能。 处理器：将探测后的化学能或电能等信号进行处理。 输出器：将获取的数据输出。 四、传感器的工作原理 收集、量测和记录来自地面目标地物的电磁波信息的仪器，是遥感技术的核心部分。 ?根据传感器的工作方式分为：主动式和被动式两种。 主动式：人工辐射源向目标物发射辐射能量，然后接收目标物反射回来的能量，如雷达。 被动式：接收地物反射的太阳辐射或地物本身的热辐射能量，如摄影机、多光谱扫描仪（MSS、TM、ETM、HRV）。 ?传感器按照记录方式 1）非成像方式：探测到地物辐射强度，以数字或者曲线图形表示。 如：辐射计、雷达高度计、散射计、激光高度计等。 2）成像方式：地物辐射（反射、发射或两个兼有）能量的强度用图象方式表示。如：摄影机、扫描仪、成像雷达。 五、摄影型传感器 1、航空摄影机：是空中对地面拍摄像片的仪 器，它通过光学系统采用感光材料记录地物 的反射光谱能量。记录的波长范围以可见光~ 近红外为主。 2、成像原理：由于地物各部分反射的光线强 度不同，使感光材料上感光程度不同，形成 各部分的色调不同所致。 涉及的概念
一、选择题 1.下列常用的临床检查方法中无电离辐射的是(c） A、CT和PET B、超声和CT C、超声和MRI D、CT和MRI E、PET和MRI 2.X线信息影像传递过程中，作为信息源的是（b） A、X线 B、被照体 C、增感屏 D、胶片 E、照片 3.X线胶片特性曲线组成，不包括（d） A、趾部 B、直线部 C、肩部 D、顶部 E、反转部 4.摄影时，可以人为控制的运动模糊是（a） A、呼吸 B、痉挛 C、胃蠕动 D、肠蠕动 E、心脏搏动 5.与散射线量产生无关的因素是（c） A、被照体厚度 B、被照体密度 C、被照体姿势 D、照射野面积 E、被照体体积 6.影响散射线因素的叙述，错误的是（a） A、物体越厚，产生散射线越少 B、管电压越高，产生散射线越多 C、物体受照面越大，产生散射线越多 D、X线波长越短，产生散射线越多 7.X线照片上相邻两点之间的密度差是（b） A、密度 B、对比度 C、清晰度 D、锐利度 E、失真度 8.减小运动模糊的叙述，错误的是（c） A、需固定肢体 B、缩短曝光时间 C、尽量缩短焦-片距 D、将肢体尽量移近胶片
E、选择运动小的机会曝光 9.使用增感屏摄影的论述，错误的是（b） A、影像颗粒性变差 B、增加影像的清晰度 C、增加影像的对比度 D、减少X线照射量 E、降低影像的清晰度 10.X线影像的转换介质，不包括（e） A、屏-片系统 B、影像增强器 C、成像板（IP） D、荧光屏 E、滤线栅 11.构成照片影像的几何因素是（a） A、失真度 B、对比度 C、颗粒度 D、锐利度 E、密度 12.胶片密度与曝光量成正比关系的是（c） A、足部 B、肩部 C、直线部 D、反转部 E、全部 13.屏-片系统X线信息影像传递过程中，作为信息载体的是（a） A、X线 B、胶片 C、被照体 D、增感屏 E、显影液 14.下到哪个不是影响X线照片对比度的因素（c） A、胶片γ值 B、X线质和量 C、被照体形态 D、增感屏的使用 E、冲洗技术 15.X线检查程序可以简化为（a） A、X线→被照物→信号→检测→图像形成 B、被照物→X线→信号→检测→图像形成 C、X线→被照物→检测→图箱像成→信号 D、被照物→X线→检测→信号→图像形成 E、X线→被照物→检测→信号→图像形成 16.增感屏的核心结构是（b）
1.电磁波：变化的电场和磁场交替产生，以有限的速度由近及远在空间内传播的过程。 2.干涉:由两个（或两个以上）频率、振动方向相同、相位相同或相位差恒定的电磁波在空间叠加时，合成波振幅为各个波的振幅的矢量和。因此会出现交叠区某些地方振动加强，某些地方振动减弱或完全抵消的现象。 3.衍射:光通过有限大小的障碍物时偏离直线路径的现象。 4偏振:指电磁波传播的方向性。 5电磁波谱：按电磁波在真空中传播的波长或频率递增或递减顺序排列。 6绝对黑体：对任何波长的电磁辐射都全部吸收的物体，称为绝对黑体。绝对白体则能反射所有的入射光。与温度无关。 7等效温度：为了便于分析，常常用一个最接近灰体辐射曲线的黑体辐射曲线作为参照，这时的黑体辐射温度称为等效黑体辐射温度（或称等效辐射温度）。 8大气窗口：通过大气后衰减较小，透过率较高，对遥感十分有利的电磁辐射波段通常称为大气窗口。而透过率很小甚至完全无法透过的电磁波称为“大气屏障”。 9遥感：即遥远的感知，是在不直接接触的情况下，对目标或自然现象远距离探测和感知的一种技术。 10光谱发射率：实际物体与同温度的黑体在相同条件下辐射功率之比。 11光谱反射率：物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比，它是波长的函数。12波谱特性：指各种地物各自所具有的电磁波特性（发射辐射或反射辐射）。13反射波谱特性：物体反射率（或反射辐射能）随波长变化而改变的特性。 14方向反射：具有明显方向性的反射。 15漫反射：入射能量在所有方向均匀反射。 16镜面反射：当入射能量全部或几乎全部按相反方向反射，且反射角等于入射角。 17波谱特性曲线：以波长为横坐标，反射率为纵坐标所得的曲线。 18散射：电磁波在传播过程中遇到小微粒而使传播方向发生改变，并向各个方向散开。 1近极地轨道：卫星从南向北或从北向南通过两极运行。 2太阳同步轨道：指卫星轨道面与太阳地球连线之间在黄道面内的夹角不随地球绕太阳公转而改变。 3.赤道轨道：i=0度，轨道平面与赤道平面重合。 4.地球静止轨道：i=0度且卫星运行方向与地球自转方向一致，运行周期相等。 5重复周期：指卫星从某地上空开始，经过若干时间的运行后，回到该地上空时所需要的时间。 6星下点：卫星质心与地心连线同地球表面的交点。 7春分点：黄道面与赤道面在天球上的交点。 8升交点：卫星由南向北运行时与赤道面的交点。
《数字图像成像原理》教学大纲 Principles of Digital Imaging 第一部分大纲说明 1. 课程代码： 2. 课程性质：专业非学位课 3. 学时/学分：20/2 4. 课程目标：《数字图像成像原理》课程旨在培养信息与通信工程相关专业研究生对于图像成像原理的理解，本课程将以医学图像成像为例，介绍X线机、CT、磁共振、超声和核医学等相关医学成像设备的发展历程和基本成像原理，使得学生通过本课程的学习，掌握基本的医学图像成像方式和原理，为学习其他相关课程和将来从事相关图像处理课题研究准备必要的知识。 5. 教学方式：课堂讲授、自学与讨论相结合 6. 考核方式：考查 7. 先修课程： （一）教材： 《医学图像配准技术与应用》科学出版社主编吕晓琪 （二）教学参考资料： [1]《医学影像设备学》人民卫生出版社主编徐跃 [2]《医学影像成像原理》高等教育出版社主编黄泉荣 第二部分教学内容和教学要求 第一章医学成像设备综述 教学内容： 1.1 医学影像发展简史 1.2 生物医学工程领域概述
1.3医学成像设备简介 教学要求： 了解相关医学成像设备的发展历程，同时对于计算机和医学相关交叉领域最新的发展和成果进行基本介绍，熟悉现代医学影像学建立的过程。掌握X线的发现、X线产生的原理、CT的发明、磁共振现象的发现；掌握各种成像设备的成像特点及临床应用；了解其它成像设备的应用及影像治疗设备的发展应用。 第二章X射线成像和CT成像 教学内容： 2.1 X射线成像 2.2 X射线的医学应用 2.3 CT成像 教学要求：熟练掌握X射线产生原理，了解X射线的强度和硬度的概念和计算方法，掌握不同密度组织与成像的关系，了解其在医学领域应用的类型，掌握X-CT成像原理及几种投影重建算法，了解CT硬件组成及各代的特点，了解质量评价方式和新的进展与应用。 第三章磁共振设备成像 教学内容： 3.1 磁共振的发展简史 3.2 MRI图像特点及临床应用 3.3 MRI的成像原理 3.4 MRI新技术进展与应用 教学要求： 熟悉磁共振现象的发现及MRI的发展史，了解磁共振成像的原理，了解磁体的类型及优缺点，熟悉梯度磁场的类型和作用，熟悉射频系统的组成及作用，熟悉磁共振成像序列及图像特点，了解fMRI等新技术的发展应用。 第四章视觉假体 教学内容： 4.1视觉产生的原理和视知觉 4.2 视觉假体的基本原理和硬件组成 4.3 仿真假体视觉研究中的最小信息需求研究 教学要求： 掌握视觉产生的基本原理和常见的视知觉现象，了解视觉假体的研究背景，掌握现有假体的分类和基本组成情况，了解不同研究方面已取得的阶段性成果，对现有研究工作有基本认识。 第五章其他成像设备成像
《医学影像成像原理》考试（附答案） 一、A型题（每小题1 分） （D）1.X线由德国科学家伦琴发现于 A.1800年 B.1840年 C.1890年 D.1895年 （C）2.在产生通常诊断条件下的X线时，大部分的能量都转化为热能，产生X线的能量只占 A.1% B.5% C.0 .2% D.0.1% （A）2.透视主要利用了X线的 A. 荧光作用 B. 感光作用 C.生物作用 D.电离作用 （C）3.孕妇需避免X线检查，是因为X线的 A.光化学效应 B.荧光作用 C.生物作用 D.感光效应 （A）4.X线吸收量主要取决于 A.密度 B.厚度 C.形状 D.靶片距 （C）5.吸收X线能力最强的组织结构是 A.肌肉 B.脂肪 C.骨骼 D.肺组织 （D）6.增感屏的作用是: A.增加X线用量 B.延长曝光时间 C.提高图像清晰度 D..提高胶片感光量 （A）7.影响X线强度的因素，正确的是X线强度与: A.管电压成正比 B.管电压成反比 C.靶物质原子序数成反比 D. X线波长成正比 （D）8.下列成像方法中，哪一种较少用于胸部? A.平片 B.CT C.MR https://www.doczj.com/doc/c215353309.html, （D）9.与平片相比，哪一项不是CT的优势 A.横断面成像 B.解剖分辨率高 C.密度分辨率高 D.空间分辨率高（A）10.相对CT而言，哪一项不是MRI的特点 A.对钙化和骨质结构敏感 B.无射线损伤 C.造影剂安全系数较大 D.直接多轴面成像 （C）11.磁场强度单位是 A.伦琴 B.戈瑞 C.特斯拉 D.居里 （A）12.人体 MRI最常用的成像原子核是 A.氢核 B.钠核 C.钙核 D. 碘核 （A）13.下列哪一组放射性核素需加速器生产: A .11C、13N、18F B .3H、12C、16O C .12C、13N、16O D .11C、16O、18F （C）14.PET探测原理是基于 A.光电效应 B.康普顿效应 C.湮没辐射 D.电子对生成效应 （C）15.若2MHz声波用于检查人体软组织，则其波长接近 A.0.01mm B.0.5mm C.0.75mm D.10mm （B）16. Doppler超声在诊断中居有重要地位，其原因是: A.可用于各个区域的检查 B.能发现组织界面的运动 C.不引起生物效应 D.用于小器官的检查 （A）17.低频探头的特点是 A.波较长和穿透力较大 B.波较短和穿透力较大 C.波较短和穿透力较弱 D.波较短和穿透力较弱
《医学影像成像原理》思考题及参考答案 第一章 1．医学影像技术不包括（E） A、X 线摄影 B、X 线计算机体层成像 C、磁共振成像 D、超声成像 E、心电图成像 2．医学影像技术发展历程叙述，错误的是（A ） A、1895 年11 月8 日，伦琴发现X 线为放射技术伊始 B、1895 年12 月22 日第一张X 线照片诞生为放射技术伊始 C、20 世纪10～20 年代为医技一体阶段 D、随着X 线设备的发展出现医技分家阶段 E、1959 年慕尼黑国际放射学会议形成独立学科阶段 3．X 线成像的因素不包括（D ） A、组织的密度（ρ） B、组织的原子序数（Z） C、组织的厚度（d） D、组织的形状 E、X 线的衰减系数4．人体组织对X 线的衰减，由大到小的顺序是（B） A、骨、脂肪、肌肉、空气 B、骨、肌肉、脂肪、空气 C、脂肪、骨、肌肉、空气 D、肌肉、骨、脂肪、空气 E、肌肉、脂肪、骨、空气 5．下列人体组织中，对X 线衰减最大的是（B ） A、肌肉 B、骨骼 C、脂肪 D、软骨 E、血液 6．人体组织对X 线的衰减，形成图像的（C） A、清晰度 B、灰雾度 C、对比度 D、灰度 E、密度 7．与传统X 线诊断原理相同的成像方式有（ACE ） A、CR B、MRI C、DR D、PET E、CT 8．不属于数字化成像技术的成像方法是（C） A、超声 B、磁共振成像 C、屏-片系统X 线摄影 D、计算机体层摄影 E、计算机X 线摄影 9．CT 成像优势不包括（D ） A、获得无层面外组织结构干扰的横断面图像 B、密度分辨力高 C、可进行各种图像的后处理 D、空间分辨力比屏-片影像高 E、能够准确地测量各组织的X 线吸收衰减值 10．CT 技术的发展的叙述，错误的是（A ） A、1953 年生产出我国第一台X 线机 B、1989 年螺旋CT 问世 C、1998 年多层面CT 诞生 D、2004 年推出容积CT E、2005 年双源CT 研制成功 11．磁共振成像特点的叙述，错误的是（A ） A、以X 线作为成像的能量源
1.医学影像成像方法的三要素，下列说法错误的（D） A. X线接收器 B.被检体 C.信息源 D.信息处理器 E.信息载体 2.成像过程中，人体组织结构信息的载体是（B） A .射频电磁波 B .X线 C.超声波 D. FPD E.IP 3.X线摄影过程的信息接收器是（B） A. 影像增强器-X线电视 B. 屏-片系统 C .成像板 D. 平板探测器 E. 探测器 4.像素说法是错误的是（C） A 像素是组成数字图像矩阵的基本单位 B 像素是构成图像的最小元素 C 像素越大，空进分辨率越高 D 像素大小决定于图像的空间分辨率 E 是一个二维的概念 5.灰阶是指（A） A 在图像上或显示器上所显示的各点不同的灰度层次 B 表现相同的亮度（灰度）信号 C 信息量的大小 D 亮度强度的差别 E 杂波强度的差别 6.X线检查程序可简化为（A） A X线→被照物→信号→检测→图像形成
B被照物→X线→信号→检测→图像形成 C X线→被照物→检测→信号→图像形成 D被照物→X线→检测→信号→图像形成 E X线→被照物→检测→信号→图像形成 7.透过被照体后形成的X线强度差异，称为（C） A 人工对比度 B 天然对比度C射线对比度 D 胶片对比度 E 照片对比度 8.组织对X线的衰减，由大变小的顺序是（B） A 骨、脂肪、肌肉、空气 B 骨、肌肉、脂肪、空气 C 脂肪、骨、肌肉、空气 D 肌肉、骨、脂肪、空气 E 肌肉、脂肪、骨、空气 9.胶片密度与曝光量成正比关系的是（C） A 足部 B 肩部C直线部 D 反转部 E 全部 10.X片上产生密度1.0所需曝光量的倒数定义定义为（A） A 感光度B最小密度 C 反差系数D宽容度 E 最大密度 11.CR工作流程不包括（A） A信息与处理 B 信息采集 C 信息转化 D信息处理 E 信息存储与输出 12.CR影像载体（B） A FPD B.IP https://www.doczj.com/doc/c215353309.html,D D PSL E.I.I