【文章內(nèi)容簡介】 礎(chǔ)上均配備多普勒顯示模式。（7）彩色多普勒血流顯像儀彩色多普勒血流顯像儀簡稱彩超，包括兩部分二維切面顯像和彩色顯像。只有有了滿意的黑白結(jié)構(gòu)顯像和清晰的彩色血流顯像才能有高質(zhì)量的彩色顯示。有了二維切面顯示，再打開“彩色血流顯像”開關(guān)，彩色血流信號(hào)將自動(dòng)疊加到黑白二維結(jié)構(gòu)顯示上，然后根據(jù)需求選擇速度顯示、方差顯示或功率顯示。彩色多普勒血流顯像即是通過對(duì)散射回聲多普勒信息作相位檢測并經(jīng)自相關(guān)處理，彩色灰階編碼，把平均血流速度分類以彩色顯示，它與B超圖像和M超心動(dòng)圖相結(jié)合，可提供心臟和大血管內(nèi)血流的時(shí)間和空間信息?？赏瑫r(shí)顯示心臟某一斷面上的全部血流束的分布及數(shù)目，腔室形態(tài)、大?。槐憩F(xiàn)血流途徑及方向；辨別層流、湍流或渦流；測量血流束的面積、輪廓長度和寬度；清楚暗示血管結(jié)構(gòu)異常與血流動(dòng)力學(xué)異常的關(guān)系。臨床用于心臟瓣膜病，先天性心臟病、心肌病、心臟腫瘤的無創(chuàng)傷診斷，彩色多普勒血流顯像直觀、相形、快速檢測，診斷靈敏和準(zhǔn)確率很高。當(dāng)然彩色多普勒血流顯像也有其局限性，它更多的作為定性診斷的方法，而對(duì)血流動(dòng)力學(xué)的定量分析還須借助頻譜多普勒。 B超成像原理及應(yīng)用 超聲脈沖回聲檢測是B超設(shè)備成像的基本原理。原理如圖2—1所示，首先時(shí)序電路發(fā)出觸發(fā)脈沖，使發(fā)射電路產(chǎn)生一個(gè)窄脈沖，激勵(lì)換能器向人體發(fā)射超聲脈沖信號(hào)，當(dāng)超聲脈沖遇到人體的組織器官界面時(shí)產(chǎn)生反射或散射的回聲脈沖信號(hào)。然后換能器接受這些回聲信號(hào)并將之轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，按先后次序輸入放大器。因?yàn)榉糯笃饔凶銐虻姆糯罅?，所以能把比較弱的信號(hào)放大到數(shù)百毫伏以上，甚至幾伏特。放大后的信號(hào)經(jīng)過檢波，就可以得到代表發(fā)射界面的深度和特性的電信號(hào)，接著這些信號(hào)還要經(jīng)過一定的信號(hào)處理和視頻放大，才能按照一定的方式顯示出來，根據(jù)顯示出來的圖像醫(yī)生就可以對(duì)病人的病情做出診斷。接受隔離與放大電路檢波信號(hào)處理與視頻放大換能器TGC放大電路時(shí)序電路顯示器時(shí)基觸發(fā)圖21 B超的原理方框圖根據(jù)掃描方式的不同，B超診斷設(shè)備可以分為線性掃描、扇形掃描、凸陣掃描等。實(shí)時(shí)線性診斷儀是使超聲束在人體內(nèi)部做快速的直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向和聲波前進(jìn)方向垂直，然后對(duì)獲取的回聲信號(hào)做亮度調(diào)制，這樣就可以得到一副矩形切面圖。實(shí)時(shí)線性診斷儀適用于一般的腹部檢查，有多種不同頻率的探頭，但是探頭和人體接觸面積較大，檢查時(shí)需要大的透聲窗才能使聲束有效的經(jīng)過檢查目標(biāo)。而實(shí)時(shí)扇形診斷儀是使超聲波束在人體內(nèi)部做快速的扇形運(yùn)動(dòng)，因此顯示的是一副扇形切面圖像。實(shí)時(shí)扇形診斷儀主要應(yīng)用于心臟的探查，探頭小，便于肋間掃查，但是相對(duì)的視野就比較小了。實(shí)時(shí)凸陣診斷儀則具有比扇形探頭近場視野大，又比線陣遠(yuǎn)場視野廣的優(yōu)點(diǎn)。斷層圖像的特征是B超圖像應(yīng)用于診斷的依據(jù)，如圖像形態(tài)、灰度、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、邊界回聲、回聲總體、臟器后方情況以及周圍組織表現(xiàn)等，B超在臨床醫(yī)學(xué)診斷中的應(yīng)用主要有以下及方面：① 在產(chǎn)科方面的應(yīng)用由于超聲診斷具有準(zhǔn)確率高、重復(fù)性好、方法便捷、安全無副作用等優(yōu)點(diǎn)，所以在產(chǎn)科妊娠檢查中很受歡迎。B超在妊娠的檢查中可以顯示胎位、胎心、胎盤、宮外孕、死胎、盆腔腫塊等，同時(shí)也可以根據(jù)胎頭的大小估計(jì)妊娠周數(shù)。② 在人體內(nèi)部臟器方法探測的應(yīng)用這里的臟器包括肝臟、脾臟、泌尿系統(tǒng)、消化系統(tǒng)等，B超都可以對(duì)這臟器的外形及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行探測，區(qū)分腫塊的性質(zhì)，特別是對(duì)動(dòng)物疾病的檢測具有很高的準(zhǔn)確率。同時(shí)也可顯示動(dòng)態(tài)器官的檢測，如心臟瓣膜的運(yùn)動(dòng)情況等。③ 在表淺器官內(nèi)部組織探測方面的應(yīng)用如眼鏡、甲狀腺、乳房等內(nèi)部結(jié)構(gòu)的探查和線度的測量。B超為灰度調(diào)制型顯示，將回聲信號(hào)的強(qiáng)弱以光點(diǎn)強(qiáng)弱的形式顯示出來。隨著探頭的移動(dòng)或晶片的交替輪換光點(diǎn)進(jìn)行移動(dòng)掃描。因?yàn)閽呙枋沁B續(xù)的，所以可以由點(diǎn)、線掃描出臟器的解剖斷面，是二維空間顯示。不同組織有不同的回聲強(qiáng)度和不同的聲衰減，如組織內(nèi)含水分比較多的，聲衰減比較低，圖像上就有其明顯的暗區(qū)顯示，就可以比較容易的提取邊界；可是如果組織內(nèi)含膠原蛋白比較多，則聲衰減比較高，邊界的提取就比較困難。超聲圖像的質(zhì)量相對(duì)于CT、核磁共振等其他醫(yī)學(xué)圖像就比較差，這主要是由于超聲圖像的成像機(jī)理造成的。尤其是超聲圖像中的斑點(diǎn)噪聲，降低了圖像的可分辨性，嚴(yán)重影響了圖像質(zhì)量，使得邊緣與細(xì)節(jié)變的模糊，增加了醫(yī)學(xué)診斷與治療的難度。因而，研究斑點(diǎn)噪聲的特性，并且在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究如何抑制這種噪聲，并保留與增強(qiáng)圖像邊緣和細(xì)節(jié)特征，對(duì)于準(zhǔn)確的進(jìn)行邊緣檢測、圖像識(shí)別、分割與定位，以及診斷器官是否有病變都具有十分重要的意義。第三章 超聲圖像去噪方法現(xiàn)有的圖像去噪處理方法大致可以分為空間域方法和頻域方法兩種：前一種方法主要是利用圖像的平滑模板對(duì)該圖像進(jìn)行卷積，來抑制或者去除噪聲；另一種方法則是通過先對(duì)圖像進(jìn)行變換，然后選擇合適的濾波器進(jìn)行去噪，最后再進(jìn)行反變換得到所期望的去噪圖像。 均值濾波方法均值濾波是典型的線性濾波算法，就是在圖像中對(duì)目標(biāo)像素給一個(gè)模板，這個(gè)模板包括其周圍的臨近像素（以目標(biāo)像素作為中心的周圍的8個(gè)像素，構(gòu)成一個(gè)濾波模板，即去除目標(biāo)像素本身）。把原來的像素值用模板中的全體像素的平均值代替。領(lǐng)域平均法是均值濾波主要采用的方法。用均值代替原圖像中的各個(gè)像素值是均值濾波的基本原理，即對(duì)要處理的像素點(diǎn)（,）選擇一個(gè)模板，該模板由臨近的像素組成，求模板中所有像素的均值，再把該均值賦予像素點(diǎn)（,），作為處理后圖像在該點(diǎn)的灰度值（,），即 （31）為該模板中包含當(dāng)前像素在內(nèi)的像素總個(gè)數(shù)。這種方法通過把突變點(diǎn)的灰度分散在其相鄰點(diǎn)中來達(dá)到平滑的效果，操作起來簡單，但是這樣的平滑往往造成圖像的模糊，由此可以證明，對(duì)圖像的均值處理就是相當(dāng)于讓圖像通過低通濾波器。均值濾波的實(shí)現(xiàn)效果圖如圖31：圖31 均值濾波效果圖結(jié)果表明，當(dāng)所用的模板尺寸越大時(shí)，去噪的噪聲效果也越大，但是同時(shí)卻使得圖像更加模糊，細(xì)節(jié)銳化程度不斷減弱。 維納濾波方法維納濾波是經(jīng)典的線性濾波，維納濾波是一種在平穩(wěn)條件下采用最小均方誤差準(zhǔn)則得出的最佳濾波準(zhǔn)則，這種方法是尋找一個(gè)使得均方誤差最小的最佳線性濾波器。其實(shí)質(zhì)就是解維納霍夫方程。維納濾波首先就要估計(jì)出像素的局部矩陣均值和方差： （32）是圖像中每個(gè)像素mn的領(lǐng)域，利用維納濾波器估計(jì)出其灰度值： （33）整幅圖像的方差根據(jù)圖像局部調(diào)整濾波的輸出，當(dāng)局部方差較大時(shí)，濾波的效果較弱，反之，則濾波的效果較強(qiáng)，這是一種自適應(yīng)濾波。維納濾波的實(shí)現(xiàn)效果圖如圖32：圖32 維納濾波效果圖由結(jié)果可以看出，均值濾波后的圖像效果比較差，不僅噪聲減少的不明顯，而且使得圖像模糊度增加。相比之下，維納濾波后的圖像效果質(zhì)量則明顯好很多，大大減少噪聲的影響，使得圖像清晰度提高，更有利于圖像的識(shí)別。維納濾波能在較好的保存圖像邊緣的前提下，較好的消除強(qiáng)脈沖性噪聲的影響。中值濾波是一種非線性的信號(hào)處理方法，其基本原理是用數(shù)字圖像或數(shù)字序列中某一點(diǎn)領(lǐng)域中各點(diǎn)值的中值代替改點(diǎn)的值。通俗的講就是用一個(gè)活動(dòng)的窗口沿著圖像移動(dòng)，然后用窗口內(nèi)所有象素灰度中值來代替該窗口中心位置的象素灰度。對(duì)于一幅圖像的象素矩陣，取以目標(biāo)象素為中心的一個(gè)子矩陣窗口，這個(gè)窗口可以是355等，根據(jù)不同的需要選擇不同的窗口，如方形、圓形、十字形等。對(duì)窗口內(nèi)的象素灰度排序，取中間一個(gè)值作為目標(biāo)象素的新灰度值。設(shè)表示數(shù)字圖像各點(diǎn)的灰度值，濾波窗口為A的二維中值濾波可定義為： （34）在多少個(gè)數(shù)值中求中值這是由領(lǐng)域的大小來決定的，而在什么樣的幾何空間中取元素計(jì)算中值則是由窗口的形狀決定的。所以窗口的形狀和大小有時(shí)對(duì)濾波的效果有很大影響。中值濾波的實(shí)現(xiàn)效果圖如圖33：圖33 中值濾波效果圖從這些去噪后的圖像中可以看出，選擇77窗口的去噪圖像效果明顯選擇33窗口的去噪圖像要號(hào)，所以選擇適當(dāng)大小的濾波窗口可以在最大限度保持圖像精度的基礎(chǔ)上進(jìn)行去噪處理。 小波變換方法由小波的多分辨率原理可知，信號(hào)的低頻部分對(duì)應(yīng)變化平緩的信息，而信號(hào)的高頻部分則對(duì)應(yīng)變化較快的信息。任務(wù)小波函數(shù)都可以用平移的雙倍分辨率尺度函數(shù)的加權(quán)和來表示，則前者是相應(yīng)的雙尺度方程，后者是尺度函數(shù)與小波函數(shù)關(guān)系：根據(jù)以上函數(shù)，如二維圖像為（,），圖像大小為NM，則離散小波變換為： （35）其中，與為分辨率參數(shù)，是任意的開始尺寸，（,）系數(shù)定義了在尺度的（,）的近似，即對(duì)應(yīng)了低頻分量，（,）定義了\附加的水平、垂直和對(duì)角方向的細(xì)節(jié)，即對(duì)應(yīng)了高頻分量。小波變換表達(dá)信號(hào)是基于時(shí)、頻兩個(gè)方面的。超聲圖像的去噪就是利用小波變換的多尺度頻率特性對(duì)確定信號(hào)具有“集中”這個(gè)能力進(jìn)行的，“集中”能力只要是說有少數(shù)包含大部分信號(hào)有用信息的小波系數(shù)大于其它的小波系數(shù)，因此可以通過小波系數(shù)的閾值處理去除噪聲。這樣閾值的處理就成了小波去噪的重要問題，而這種處理方式有兩種硬閾值： （36）軟閾值： （37）式中，為的符號(hào)。硬閾值可以比較好的保留圖像細(xì)節(jié)邊緣等局部特征，但是由于得到的估計(jì)小波系數(shù)連續(xù)性差，重構(gòu)后的圖像可能因?yàn)樾盘?hào)的振蕩而出現(xiàn)振鈴、偽吉布斯等視覺失真現(xiàn)象。相比于硬閾值，軟閾值的效果就好很多，得到的估計(jì)小波系數(shù)連續(xù)性好，而且有更高的信噪比。通過研究表明，閾值選的過大會(huì)丟失高頻信息，使得圖像模糊，反之則去噪的效果不明顯。這樣，選擇怎樣的閾值就成了小波去噪的關(guān)鍵，要想獲得效果良好的去噪圖像，就必須選取適當(dāng)?shù)拈撝?。目前閾值的使用分全局閾值和局部閾值兩類，全局閾值即?duì)各層所有的小波系數(shù)或同一層的小波系數(shù)都是一樣的，而局部閾值則是依據(jù)當(dāng)前系數(shù)的局部情況來確定閾值。（1） 全局閾值 固定門限準(zhǔn)則中： （38） 其中為噪聲標(biāo)準(zhǔn)差，為圖像信號(hào)尺度結(jié)論表明大于該閾值的系數(shù)含有的噪聲信號(hào)的概論趨于零。但是這種閾值與信號(hào)的尺度對(duì)數(shù)的平方根成正比，當(dāng)尺度過大時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生“過扼殺”系數(shù)的現(xiàn)象，所以雖然這種閾值有較好的理論基礎(chǔ)，但實(shí)際應(yīng)用效果并不是很好。（2） 最大最小化閾值: （39）這種閾值由于是基于悲觀決策的思想，所以也會(huì)出現(xiàn)“過扼殺”系數(shù)現(xiàn)象（3） 置信區(qū)間閾值：