B超圖像數(shù)據(jù)采集及其計算機(jī)圖像處理技術(shù)

曲濱鵬 繆佳 曲超毅

摘? 要：B超作為一種醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，具有較高的安全性和較低的成本，成為醫(yī)學(xué)四大影像技術(shù)之一，在醫(yī)學(xué)診斷中得到廣泛的應(yīng)用，具有良好的發(fā)展趨勢和應(yīng)用研究。文章立足B超圖像數(shù)據(jù)采集以及圖像處理技術(shù)對其進(jìn)行分析，詳細(xì)介紹了計算機(jī)圖像處理在B超圖像處理中的應(yīng)用，希望能夠為相關(guān)工作者提供參考。

關(guān)鍵詞：B超圖像;醫(yī)學(xué)影像;數(shù)據(jù)采集;圖像處理技術(shù)

中圖分類號：R614 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）10-0155-02

Abstract： As a medical imaging technology， B-ultrasound has become one of the four major medical imaging technologies because of its high security and low cost. It has been widely used in medical diagnosis and has a good development trend and application research. This paper analyzes it based on B-ultrasonic image data acquisition and image processing technology， and introduces in detail the application of computer image processing in B-ultrasonic image processing， in the hope of providing reference for related workers.

Keywords： B ultrasonic image; medical image; data acquisition; image processing technology

前言

B超診斷儀在很多疾病診斷中有著廣泛的應(yīng)用，并且表現(xiàn)出較大的優(yōu)勢，其無創(chuàng)、無痛、無放射線，并且能夠重復(fù)使用、價格低廉，在諸多領(lǐng)域成為影像檢查的首選方法。目前，我國市場上銷售的B超診斷儀難以滿足新技術(shù)的需求，而國外進(jìn)口的高檔B超診斷儀，雖然功能性強(qiáng)，但是價格昂貴。針對這種情況，計算機(jī)領(lǐng)域已經(jīng)有相應(yīng)的解決辦法對B超圖像進(jìn)行收集和整理，并通過使用圖像處理技術(shù)對圖像進(jìn)行有效處理，提升B超診斷儀的性能，提高診斷的科學(xué)性。

1 B超圖像采集

B超診斷儀采集的影像為數(shù)字圖像，采用數(shù)字化圖像處理技術(shù)能夠增強(qiáng)清晰度，對病灶邊緣進(jìn)行圖像清晰處理，醫(yī)生通過分析更加明確的影像圖片，能夠更準(zhǔn)確、更快速的做出診斷，結(jié)合病人自身實際情況制定科學(xué)合理的治療方案。B超診斷儀將采集的圖像有目的地存入計算機(jī)中，建立與病人相關(guān)的信息庫，形成醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，對數(shù)據(jù)庫中的信息進(jìn)行綜合性管理，提高B超圖像利用率，為臨床診斷奠定良好基礎(chǔ)。B超圖像采集系統(tǒng)中的數(shù)字存儲技術(shù)保證圖像存取效率，提高B超圖像查詢速度和管理效率，為醫(yī)生和患者帶來便利。數(shù)字存儲技術(shù)還代替了傳統(tǒng)紙質(zhì)打印媒介，降低了人工成本，節(jié)約了開支。數(shù)字存儲能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸，為遠(yuǎn)程診斷提供便利條件，適應(yīng)了醫(yī)療事業(yè)互聯(lián)發(fā)展的趨勢。

2 B超計算機(jī)圖像處理技術(shù)

2.1 圖像增強(qiáng)技術(shù)

圖像增強(qiáng)技術(shù)作為圖像處理領(lǐng)域的基本技術(shù)之一，通過將原始分散而稀疏的圖片通過拉大對比度，增強(qiáng)視覺效果，能夠使原本模糊不清甚至無法辨認(rèn)的圖片清晰化。隨著科學(xué)不斷發(fā)展進(jìn)步，在圖像增強(qiáng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，衍生出B超圖像增強(qiáng)技術(shù)。B超圖像中明暗分布直接影響圖像的清晰度，圖像的展示情況也受到對比度的影響，當(dāng)一幅圖像大部分區(qū)域亮而局部不亮?xí)r，說明該圖對比度低，圖像整體較為模糊，不利于辨認(rèn);而一幅圖像大部分區(qū)域的明、暗程度相似，圖像中明、暗區(qū)域分配合理。則這一圖像的對比度高，能夠被人們清晰地辨認(rèn)出來。因此，圖像增強(qiáng)技術(shù)在進(jìn)行B超圖片處理中有著不可替代的作用。相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行圖片處理時，應(yīng)當(dāng)合理調(diào)整灰度范圍，通過調(diào)整圖片的對比方式，改變視覺效果。對比度較低的圖像基本都是由有限灰度所構(gòu)成，其主要特點(diǎn)是像素范圍較為集中，僅利用很小的像素范圍就可以顯示圖像，借助此區(qū)域內(nèi)的直方圖準(zhǔn)確判定檢查區(qū)域，通過對比拉伸將原始圖像動態(tài)范圍加寬，將B超圖像中原有重要且又無法查詢的信息提取出來，以此達(dá)成增強(qiáng)圖像視覺效果的作用。

2.2 圖像去噪處理技術(shù)

B超圖像在收集和轉(zhuǎn)換過程中，經(jīng)常會受到不規(guī)則隨機(jī)噪聲影響，隨機(jī)噪聲的大小直接影響到圖像質(zhì)量，為了抑制機(jī)器噪聲提升圖像質(zhì)量，必須對B超圖像進(jìn)行去噪處理。其中較為常用的中值濾波法就能對B超圖像進(jìn)行去噪處理。中值濾波作為一種非線性的處理方式，需要在固定條件下克服線性濾波器的影響，這就需要技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)處理時，應(yīng)當(dāng)避免中值濾波為圖像細(xì)節(jié)帶來的影響，這種模式能夠去除脈沖波的干擾，是在B超圖像中一種較為有效的去噪聲方式。中值濾波的使用方法通常是對于奇數(shù)個點(diǎn)的滑動窗口進(jìn)行中間值替代，常選擇3×3的方形進(jìn)行中值濾波法進(jìn)行去噪處理，隨后再進(jìn)行邊緣的檢測。

2.3 圖像邊緣檢測技術(shù)

B超圖像邊緣主要指像素灰度屋頂變化、階躍變化等諸如此類的像素集合，通常存在于物體與物體之間、物體與背景之間等。B超圖像邊緣的構(gòu)成特點(diǎn)是圖像邊緣像素變化較為平緩，而圖像垂直方向的像素變化較為劇烈，其計算方法就是將符合邊緣像素要求的邊緣像素予以數(shù)學(xué)微分算子。如果圖像邊緣變化較強(qiáng)，這類圖像能夠使人產(chǎn)生強(qiáng)烈的視覺感受，便于對圖像觀察，而數(shù)字圖像邊緣檢測技術(shù)是對圖像進(jìn)行分割，也是圖像分析領(lǐng)域一項基礎(chǔ)技術(shù)。因此，在進(jìn)行B超圖像收集時，人們應(yīng)當(dāng)充分利用這一技術(shù)，加強(qiáng)邊緣值增強(qiáng)處理。由于圖像受到物理機(jī)制約束，超聲圖像中也存在巨大的噪聲，在提取時通常會得到虛假邊緣，其灰度變化并不是人們所關(guān)注的邊緣，這些虛假邊緣也會對圖像處理造成一定的困難，技術(shù)人員需要尋找對噪聲不敏感、定位準(zhǔn)確的邊緣進(jìn)行檢測，提高圖片綜合性能，這也是當(dāng)前圖片處理工作者的工作目標(biāo)。傳統(tǒng)圖像邊緣檢測技術(shù)中的Sobel、Prewitt、Roberts等對于噪聲十分敏感，致使上述技術(shù)在實際應(yīng)用中存在一定困難，現(xiàn)在通過改進(jìn)，提出二階導(dǎo)數(shù)零交叉點(diǎn)定位邊緣的方法，針對B超圖像邊緣檢測進(jìn)行重新檢測，事實證明，這種方式能夠通過反復(fù)試驗，較為理想。

2.4 偽彩色顯示技術(shù)

人們通過B超診斷儀所得出的圖像為灰度圖像，大部分人都很難適應(yīng)灰度圖像，但對于彩色圖片的分析度和飽和度更易接受，將灰度較高的圖像轉(zhuǎn)化為彩色圖像的處理方法稱為偽彩色顯示技術(shù)。偽彩色顯示技術(shù)在醫(yī)學(xué)圖像處理中十分常見。對于圖像而言，偽彩色顯示技術(shù)是一種映射過程，利用這種技術(shù)能夠識別灰度差較小的圖像，提高B超圖像的觀察力，提高診斷準(zhǔn)確率。偽彩色處理技術(shù)的原理就是將黑白圖像中各部分灰度分子賦予不同的色彩，將圖像進(jìn)行不同映射并進(jìn)行轉(zhuǎn)化，提高人眼對于圖像的分辨能力，這種模式較為常見，具體方式為：設(shè)f（x，y）為一幅黑白B超圖像，R（x，y）、G（x，y）、B（x，y）為f（x，y）分別映射到RGB空間的3個顏色分量， 則偽彩色處理可表示為：

R（x，y）=TR[f（x，y）]

G（x，y）=TG[f（x，y）]

B（x，y）=TB[f（x，y）]

其中 T 為某種映射函數(shù)。

2.5 紋理分析技術(shù)

B超圖像會產(chǎn)生顆粒狀紋理，其主要原因分兩類，一類是B超圖像本身就存在顆粒斑紋，這種斑紋來自于組織反射超聲波與射線相互干擾引起的噪聲，這種噪聲對臨床診斷無用，并不是由于病人機(jī)體問題產(chǎn)生的，對于這類紋理可以不用分析。另一類就是被查體自身結(jié)構(gòu)相關(guān)顆粒狀紋理，圖像中的紋理會隨著自查體的變化而變化，在臨床診斷上是一種較為有用的信息，人們對于這類信息紋理分析有助于診斷被查體的病情。當(dāng)圖像在相同的組織成像條件下會形成相同的圖像紋理模式，正常的與有病變的器官圖像組織顆粒的分布情況有所不同?？紤]到這一點(diǎn)，人們對于B超圖像進(jìn)行紋理分析是分辨病情的重要環(huán)節(jié)之一，需要技術(shù)人員掌握紋理分析技術(shù)。而紋理分析技術(shù)有很多種，其中，最為常見的有極大極小值法（MM法）、灰度行程法（GTS法）、灰度級差法（GLD）、共生矩陣法、離散分形布朗隨機(jī)場模型法等，這些方式都能更快的找準(zhǔn)問題，有利于對紋理進(jìn)行準(zhǔn)確的分析，能夠為醫(yī)生的診斷提供支持。

3 結(jié)束語

醫(yī)生在診斷過程中廣泛使用經(jīng)過圖像處理的醫(yī)學(xué)影像，所以醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)對于影像診斷具有積極應(yīng)用和重要影響。從實際應(yīng)用角度看，B超圖像在采集、存儲過程中都需要經(jīng)過計算機(jī)圖像處理技術(shù)予以有效處理，將原本質(zhì)量較差、清晰度較低的醫(yī)療圖像轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)量高、清晰度高的圖像，有利于醫(yī)生診斷。目前，采用計算機(jī)技術(shù)對B超圖像的采集和處理已經(jīng)成為專業(yè)人士的重要研究內(nèi)容，需要不斷投入研究力度，達(dá)到較高的預(yù)期目標(biāo)。

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