【導(dǎo)讀】像的增強(qiáng)、B超圖像的濾波、B超圖像分割及邊緣輪廓提取等。本文提出了基于VisualC++. 處理，灰度線(xiàn)性變化；圖像增強(qiáng)：圖像的平滑、銳化；二值化處理。拓?fù)浜徒Y(jié)構(gòu)信息，它通過(guò)物體和結(jié)構(gòu)元素相互作用的某些運(yùn)算，得到物體更本質(zhì)的形態(tài)。案,毫無(wú)疑問(wèn),這必將推動(dòng)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)臨床技術(shù)的巨大進(jìn)步。

　　

【正文】 診斷的超聲頻率一般在 1MHz至幾十 MHz之間。自 1958年商用超聲成像產(chǎn)品問(wèn)世以來(lái)，超聲醫(yī)學(xué)設(shè)備以其實(shí)時(shí)性、對(duì)人體無(wú)損傷、無(wú)痛苦、顯示方法多樣，尤其對(duì)人體軟組織的探測(cè)和心血管臟器的血流動(dòng)力學(xué)觀察有其獨(dú)到之處而成為在醫(yī)學(xué)中應(yīng)用最為廣泛的成像設(shè)備之一。 超聲在醫(yī)學(xué)中的重要作用在于它不但可以穿透人體 ， 而且可以與身體組織相互作用。超聲波穿過(guò)人體時(shí)要經(jīng)過(guò)折射和反射，這可發(fā)生在超聲波經(jīng)過(guò)的任何交界面上，其作用就如同光束經(jīng)過(guò)一個(gè)非均勻物質(zhì)一樣。超聲波的波長(zhǎng)很短，從而易于窄脈沖波束的實(shí)現(xiàn)，因此超聲換能器可以做得小而緊湊。 超聲在臨床應(yīng)用中主要分為診斷與治療兩個(gè)方面：超聲診斷采用的是較高頻率（多在2MHz 以上）與較低聲強(qiáng)的超聲波，高頻可提高對(duì)組織的分辨率，用以獲得清晰、細(xì)致的聲像圖，而低聲強(qiáng)則可降低對(duì)組織損傷的副作用。超聲治療采用的是較低頻率（通常 1MHz）與較高聲強(qiáng)的超聲波，低頻超聲增大對(duì)組織的穿透率，而高聲強(qiáng)（特別是聚焦后）超聲可對(duì)組織產(chǎn)生生物效應(yīng)，用于選擇性破壞局灶性病變。 B 型 (Brightness Mode)超聲 B 超是把組織的一個(gè)斷層面上的超聲回波信息以二維分布形式顯示出來(lái)，組織內(nèi)的散射、反射回波信息以 輝度調(diào)制方式顯示，回波強(qiáng)則光點(diǎn)亮，回波弱則光點(diǎn)暗。光點(diǎn)隨探頭的移動(dòng)或晶片的交替輪換而移動(dòng)掃查，由于掃查連續(xù)，可以由點(diǎn)、線(xiàn)而掃描出臟器的解剖切面，它是二維空間顯示，又稱(chēng)二維超聲。 按其成像速度的不同，可分為慢速成像和快速成像，慢速成像只能顯示臟器的靜態(tài)解剖圖像，由于每幀圖像線(xiàn)數(shù)甚多，圖像清晰，掃查的空間范圍較大?？焖俪上衲茱@示臟器的活動(dòng)狀態(tài)，也稱(chēng)為實(shí)時(shí) (ReaITime)顯像診斷法，但所顯示的面積較小，每幅圖像線(xiàn)數(shù)與每秒顯示的幀數(shù)相互約制，互為反比。按照掃描方式的不同，又可分為電子線(xiàn)性?huà)呙?、電子凸陣掃描、機(jī)械扇形掃描和相控陣掃描等。 肝臟 B 超圖像的紋理是由于不同的肝臟組織纖維不同，使其對(duì)超聲脈沖的吸收、衰減、反射有差異超聲脈沖又相互作用而形成的。因此，不同肝臟 B 超圖像的紋理有 明顯不同，正常肝臟的肝實(shí)質(zhì)回聲呈稍低的細(xì)小光點(diǎn)，分布均勻，光點(diǎn)致密。發(fā)生病變后，回聲增強(qiáng)，光點(diǎn)稀疏。所以光點(diǎn)的大小和密度就成為醫(yī)生診斷的重要依據(jù)，所以對(duì)其進(jìn)行量化，以此為肝臟超聲圖像的密度特征是十分必要的。 超聲圖像預(yù)處理 在超聲圖像中，重要的噪聲來(lái)自于散斑（ speckle)，它是由于聲束在不均勻微細(xì)組織的散射所引起的干涉作用造成的，它在圖像中表現(xiàn)為顆粒狀，并不反映實(shí)際的組織結(jié)構(gòu)，但卻影響了圖像的細(xì)節(jié)分辨能力。這不利于圖像的定量分析，因此需對(duì)圖像中的散斑噪聲進(jìn)行抑制。在噪聲的抑制中，因?yàn)槌晥D像中的噪 聲是乘法性噪聲，屬于與圖像信號(hào)相關(guān)的噪聲，因此線(xiàn)性濾波在平滑噪聲的同時(shí)也對(duì)圖像的細(xì)節(jié)信息進(jìn)行了抑制。這里采用 Loupas 提出的適應(yīng)性加權(quán)中值濾波來(lái)抑制超聲圖像的噪聲。由于散斑的回波信號(hào)遵循平均值正比于標(biāo)準(zhǔn)偏差的銳利分布，而 Loupas 已證明通過(guò)適應(yīng)性加權(quán)中值濾波對(duì)圖像散斑進(jìn)行處理時(shí)，圖像的局部灰度平均值變得正比于局部的方差而不是標(biāo)準(zhǔn)偏差，所以選用局部灰度平均值與局部方差的比作為圖像的特征。 超聲圖像二值化 對(duì)于肝實(shí)質(zhì)回聲圖像，經(jīng)過(guò)預(yù)處理后，要進(jìn)行二值化，二值化的關(guān)鍵是灰度閾值的計(jì)算。 20 適當(dāng)?shù)拈撝?就是既要盡可能地保存圖像信息，又要盡可能地減少背景和噪聲的干擾。一般二值化閾值的計(jì)算方法有：對(duì)話(huà)式直方圖法、松弛法、最大熵法、矩保持法和邊界灰度門(mén)限法等。這里采用最大方差比的閾值設(shè)定法，該算法現(xiàn)統(tǒng)計(jì)出圖像的灰度直方圖，然后把直方圖在某閾值處分成 2 組 c1 和 c2，使如下所示的分離度 ?（ T)為最大值的 T 即為最佳閾值。 式中 是類(lèi)間方差， 是類(lèi)內(nèi)方差，得到： 類(lèi)間方差： 類(lèi)內(nèi)方差： 這里 ， 和 分別是類(lèi) c1 和 c2 的發(fā)生率（標(biāo)準(zhǔn)化后的像素?cái)?shù)）， 181。1 和 181。2 以及 和 分別是類(lèi) c1 和 c2 的像素的灰度平均值和灰 度方差。 顆粒圖像中顆粒的提取 圖像經(jīng)二值化處理后，就是一些連通的黑色區(qū)域，本文通過(guò)貼標(biāo)簽法，對(duì)二值圖像的每個(gè)不同的連接成分都進(jìn)行不同的編號(hào) ， 所得到的圖像成為標(biāo)簽圖像，貼標(biāo)簽處理是計(jì)算連接成分大小，面積等屬性中的必要處理手段，所得標(biāo)簽的最大值即為此超聲圖像亮點(diǎn)的量化值，由此實(shí)現(xiàn)了超聲圖像的量化處理。 結(jié)果 首先將采集到的所有超聲圖像存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)上 。 在所獲取的 B超圖像中選定一個(gè)感興趣區(qū)域 ROI 區(qū)域取為 30 像素 30 像素，用 VC 編程對(duì)其提取參數(shù)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析。分別對(duì)正常肝臟和脂肪肝進(jìn)行二值化的 結(jié)果如圖 41所示： 圖 41 超聲圖像二值化結(jié)果 可以看出，由于灰度值過(guò)于集中，二值化的結(jié)果不是十分理想，很多顆粒發(fā)生了粘結(jié)，導(dǎo)致下一步分值標(biāo)號(hào)的結(jié)果誤差較大。因此，首先要對(duì)超聲圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)，經(jīng)過(guò)各種方 21 法的測(cè)試，發(fā)現(xiàn)對(duì)圖像進(jìn)行高斯拉普拉斯邊緣檢測(cè)時(shí)，可以看出顆粒被分割了出來(lái)。對(duì)此圖像進(jìn)一步二值化后計(jì)算顆粒個(gè)數(shù)，得到如下統(tǒng)計(jì)結(jié)果： 表 41 光點(diǎn)個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果 正常肝臟 脂肪肝 光電個(gè)數(shù) 25~35 15~19 當(dāng)然，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及更多算法的出現(xiàn)，其量化處理 將會(huì)更加細(xì)致。 22 結(jié)論 醫(yī)學(xué)圖像處理是計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和多媒體通信技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的一項(xiàng)具體應(yīng)用，已在全世界各地得到了廣泛的重視和應(yīng)用。目前，各種各樣的圖像處理正向我們走來(lái)，醫(yī)學(xué)圖像處理可以說(shuō)是國(guó)內(nèi)正在走向成熟的醫(yī)學(xué)工作。它主要是應(yīng)用醫(yī)學(xué)圖像的歸檔及輔助分析，通過(guò)計(jì)算機(jī)的多功能的特點(diǎn)，使醫(yī)學(xué)圖像的增強(qiáng)，去噪，邊緣分割，圖像格式的轉(zhuǎn)化，并在圖片表現(xiàn)出錯(cuò)誤的地方做上醫(yī)療標(biāo)志，可以讓病人和醫(yī)生清楚的看到并有利于保存，而且通過(guò)公用白板的使用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)醫(yī)學(xué)圖像的實(shí)時(shí)討 論，達(dá)到良好的醫(yī)學(xué)圖像效果。 數(shù)字圖像處理技術(shù)博大精深，要編寫(xiě)出一篇好的論文是很不容易的，要編寫(xiě)出一片全面的好論文更是不容易，我在完成這篇論文的過(guò)程中，也遇到很多困難，完成后對(duì)比其他做得好的同學(xué)的論文，覺(jué)得還有一些差距。 不管最后對(duì)我的論文評(píng)價(jià)如何，我自己對(duì)它是肯定的，因?yàn)槲覟樗冻隽撕芏嗟呐?，也學(xué)到了很寶貴的一筆財(cái)富。相信這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我今后不管是工作還是學(xué)習(xí)都會(huì)產(chǎn)生很積極的影響。 23 參考文獻(xiàn) [1] 何斌 .VisualC++數(shù)字圖 像處理 .人民郵電出版社 ， 2020. [2] Brian ++簡(jiǎn)明教程 .清華大學(xué)出版社 ， . [3] 章毓晉 .圖像處理和分析 .清華大學(xué)出版社 ， 1999. [4] 高春鳴，蘭秋軍 .應(yīng)用數(shù)字圖像處理技術(shù)處理醫(yī)學(xué)影像的研究 .2020，第 27卷，第 3期 .計(jì)算機(jī)工程 . [5] 姚敏 .數(shù)字圖像處理 .機(jī)械工業(yè)出版社 ， [6] 容觀澳 .計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像處理學(xué) . 電子工業(yè)出版社 ， 2020. [7] 李樹(shù)祥 .醫(yī)學(xué)圖像技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用 .中國(guó)圖形圖像學(xué)報(bào) ， 1996. [8] 劉敏 .醫(yī)學(xué)超聲圖像 處理系統(tǒng) .現(xiàn)代電子技術(shù) ， 20期（數(shù)字版） [9] 麥特爾 .現(xiàn)代數(shù)字圖像處理 .電子工業(yè)出版社 ， 2020. [10] 陳書(shū)海，傅錄祥 .實(shí)用數(shù)字圖像處理 .科學(xué)出版社 ， [11] 姚英學(xué)，蔡穎 .計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造 .高等教育出版社， 2020. 24 致謝 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成，在這里我要特別感謝我的導(dǎo)師周超聰老師，他在這個(gè)過(guò)程中指導(dǎo)了我很多，我們相處的也十分融洽。在即將畢業(yè)之際，我還要借此感謝我們的班主任張潔老師和前班主任李輝老師，他們 在學(xué)習(xí)和生活上都給了我們很多的幫助。還要感謝學(xué)院系領(lǐng)導(dǎo)霍老師和彭老師對(duì)我們的重視，使我們這屆取得了矚目的成績(jī)。最后感謝我的舍友還有一起生活和學(xué)習(xí)了四年的同學(xué)，感謝他們?cè)趯W(xué)習(xí)和生活上給我的幫助。 25 附錄 附錄一： OnOpenDocument 函數(shù) BOOL CDibDoc::OnOpenDocument(LPCTSTR lpszPathName) { CFile file。 CFileException fe。 if (!(lpszPathName, CFile::modeRead | CFile::shareDenyWrite, amp。fe)) { AfxMessageBox(文件打不開(kāi) )。 return FALSE。 }//打開(kāi)文件 DeleteContents()。//刪除文擋 BeginWaitCursor()。 BITMAPFILEHEADER bmfHeader。//定義位圖文件頭結(jié)構(gòu) DWORD dwBitsSize。 HANDLE hDIB。 LPSTR pDIB。 BITMAPINFOHEADER *bmhdr。//指向位圖信息頭結(jié)構(gòu)的指針 dwBitsSize = ()。//得到文件長(zhǎng)度 if (((LPSTR)amp。bmfHeader, sizeof(bmfHeader)) != sizeof(bmfHeader)) return FALSE。 if ( != 0x4d42) BMP 文件 return FALSE。 hDIB=(HANDLE) ::GlobalAlloc(GMEM_MOVEABLE | GMEM_ZEROINIT, dwBitsSize)。 if (hDIB == 0) { return FALSE。 } pDIB = (LPSTR) ::GlobalLock((HGLOBAL)hDIB)。 if ((pDIB, dwBitsSize sizeof(BITMAPFILEHEADER)) != dwBitsSize sizeof(BITMAPFILEHEADER) ) { ::GlobalUnlock((HGLOBAL)hDIB)。 hDIB=NULL。 return FALSE。 }//讀數(shù)據(jù)，包括位圖信息、位圖顏色表、圖像像素的灰度值 bmhdr=(BITMAPINFOHEADER*)pDIB。//為指向位圖信息頭結(jié)構(gòu)的指針付值 ::GlobalUnlock((HGLOBAL)hDIB)。 if ((*bmhdr).biBitCount!=8) 8bit 位圖 26 return FALSE。 m_hDIB=hDIB。 InitDIBData()。 來(lái)得到初始化視的尺寸、生成調(diào)色板 EndWaitCursor()。 SetPathName(lpszPathName)。//設(shè)置存儲(chǔ)路徑 SetModifiedFlag(FALSE)。 // 設(shè)置文件修改標(biāo)志為 FALSE return TRUE。 } 附錄二： OnSaveDocument 函數(shù) BOOL CDibDoc::OnSaveDocument(LPCTSTR lpszPathName) { CFile file。 CFileException fe。 BITMAPFILEHEADER bmfHdr。 // 位圖文件頭結(jié)構(gòu) LPBITMAPINFOHEADER lpBI。 DWORD dwDIBSize。 if (!(lpszPathName, CFile::modeCreate | CFile::modeReadWrite | CFile::shareExclusive, amp。fe)) { AfxMessageBox(文件打不開(kāi) )。 }//打開(kāi)文件 BOOL bSuccess = FALSE。 BeginWaitCursor()。 lpBI = (LPBITMAPINFOHEADER) ::GlobalLock((HGLOBAL) m_hDIB)。 if (lpBI == NULL) return FALSE。 dwDIBSize = *(LPDWORD)lpBI + 256*sizeof(RGBQUAD)。 // Partial Calculation DWORD dwBmBitsSize。//BMP 文件信息結(jié)構(gòu)所占的字節(jié)數(shù) dwBmBitsSize=WIDTHBYTES((lpBIbiWidth)*((DWORD)lpBIbiBitCount)) *lp