《毕业论文(设计)-生物医学工程论文《超声图像纹理分析算法研究》》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业论文(设计)-生物医学工程论文《超声图像纹理分析算法研究》（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、南京邮电大学 毕 业 设 计（论 文）题 目：超声图像纹理分析算法研究专 业： 生物医学工程 学生姓名： 李 成 班级学号： B06022121 指导教师： 杨 浩 指导单位： 地理与生物信息学院 日期：2010 年 3 月 12 日至 2010 年 6 月 17 日摘摘 要要医学超声图像与计算机 X 射线断层造影术、磁共振成像、核医学成像并称为现代四大医学影像技术，其中超声成像由于其独具的实时性、无损性、廉价性、可重复性好、灵敏度高等优势而广泛应用于临床诊断和治疗中，它在人体内部组织器官的定量分析、实时监控和治疗规划等方面都具有极大的潜力。运用计算机手段对超声图像进行分析，为医生的诊断提供量
2、化的依据，是非常必要的。本文将肝脏的超声图像作为研究对象，结合超声理论、纹理分析理论，探讨了肝脏所具有的纹理特性，并运用灰度共生矩阵方法提取肝脏超声图像的纹理特征参数，分别选取正常肝脏、脂肪肝以及肝硬化的超声图像进行纹理分析，依据肝脏超声图像的特点对其结果进行对比分析。进而验证程序的准确性，为今后进一步进行超声图像的分割、分类及自动识别打下基础。关键词： 超声图像；肝脏；纹理分析；灰度共生矩阵 ABSTRACTMedical ultrasound imaging, computerized tomography ,magnetic resonance imaging and nuclear i
3、maging are the four important medical imaging techniques in modem society. Among them , medical ultrasound imaging is widely used in medical diagnosis and treatment due to its unique characteristic of real-time, noninvasiveness, cheapness, easy repetition, and high sensitivity. It has high potential
4、 in quantitive analysis, real-time monitoring and treatment scheduling, etc. At present, the diagnosis is determined naturally, the conclusion of disease is influenced by doctors. Therefore, it is needed eagerly to improve ultrasound image diagnosis by using computer.In this paper, we studied the im
5、ages of liver ultrasound images by contracting the theory of ultrasound, texture analysis. We discussed the texture characteristics of liver. Subsequently we validated this lows by using GLSM method to extract the texture characters. Choose normal respectively, liver cirrhosis and the fat of ultraso
6、und image in texture, based on the liver of ultrasound image on the results on the comparative analysis. to verify the accuracy, For the further ultrasound image segmentation, classification and automatic identification basis.Keywords: ultrasound images ；liver ；texture analysis；GLCM目 录第一章 绪论 .11.1 引
7、言.1 1.2 课题背景.1 1.3 肝脏超声图像 2 1.3.1 B 超及其成像原理 2 1.3.2 肝脏疾病及其超声学特征.3 1.4 本章小结 3第二章超声图像的纹理分析 .42.1 纹理的基本概念 4 2.1.1 纹理的定义 .4 2.1.2 纹理分析的概况 .5 2.2 纹理分析的方法.6 2.2.1 基于特征的分析方法.6 2.2.2 基于模型的分析方法 .8 2.2.3 其它分析方法 10 2.3 灰度共生矩阵分析方法11 2.3.1 灰度共生矩阵的定义 11 2.3.2 灰度共生矩阵的特征参数 12 2.3.3 灰度共生矩阵常用的特征参数14 2.4 本章小结 .15第三章 超
8、声肝脏纹理分析设计的应用 163.1 Visual C+开发环境及 C+语言的简介16 3.1.1 Visual C+开发环境16 3.1.2 C+概述.17 3.2 纹理特征算法的实现17 3.2.1 算法流程图183.2.2 纹理特征值计算框架19 3.2.3 灰度共现矩阵的算法实现21 3.2.4 计算纹理特征参数的算法23 3.3 实验结果分析 .26 3.3.1 程序的实现测试 263.3.2 纹理分析测试结果比对 28 3.4 本章小结 .30结束语 31致 谢 32参考文献： 33南京邮电大学 2010 届本科生毕业设计（论文）第 1 页 共 34 页第一章 绪论1.1引言随着近
9、年来社会科技的进步与人类生活水平的发展，人们在迅速发展高新科技的同时，也越来越关注自身的生活环境与医疗条件。健康己成为人们当前最关注的话题之一。然而，由于环境的严重破坏工作中的激烈竞争和沉重的生活压力，人们的健康水平却不甚乐观。今天医学的发展面临严重的挑战，作为医生诊断和治疗重要手段的医学影像学己成为医学技术中发展最快的领域之一，其结果使得临床医生对人体内部病变部位的观察更直接、更清晰，确诊率也更高。近几年来，随着信息时代特别是数字时代的来临，计算机断层成像、核磁共振成像(MRI: Magnetic Resonance Imaging)、超声(US: Ultrasonography)等新的医学
10、成像技术已经广泛应用在医疗的诊断、术前计划、治疗、术后监测等各个环节中。这些成像技术的目的是全面而精确地获得病人的各种定量定性数据，为诊断、治疗计划、手术和术后评估提供正确的数字式的信息，它们的快速发展必将引发医学影像领域一场新的革命。计算机和医学图像处理技术作为这些成像技术的发展基础，带动着现代医学诊断正产生着深刻的变革。各种新的医学成像方法的临床应用，使医学诊断和治疗技术取得了很大的进展，同时将各种成像技术得到的信息进行互补，也为临床诊断及生物医学研究提供了有力的科学依据。因此，医学图像处理技术一直受到国内外有关专家的高度重视。医学领域知识集百家之大成，浩满纷繁，关联交叉，我们所研究的B超
11、声图像仅是医学领域的一个具体分支，因而在描述B超声图像的特征时必须使用清晰准确的概念。B超声图像中所涉及的几个主干特征分别是所诊断器官的直径、壁厚、图像的灰度值和纹理等。其中，图像的灰度值和纹理是最重要的两个特征，多数疾病的诊断都可以直接由这两个特征进行分析诊断。准确提取超声图像的特征，直接关系到超声图像处理的成败和算法的成功运用，对超声图像处理的进一步发展具有十分重要的意义。1.2课题背景超声医学是医学影像学的一个重要组成部分，它的范围是在整个医学影像学的历史发展中形成的，并且不断更新变化的。目前在医学临床上应用的超声诊断仪有许多类型，B型超声室其中一种，而且是临床上应用最广泛和简便的一种。
12、B超称为超声显像法，是将回声信号以光点的形式显示出二维图像来，回声的大小以光点的明暗度来表示，根据光点的灰阶不同，组成层次分明的二维结构图像，为灰度调制型。南京邮电大学 2010 届本科生毕业设计（论文）第 2 页 共 34 页B超检查能够无损、直观的显示人体心脏的形态结构，并且对人体的软组织具有高度的分辨能力。它能实时的观察人体脏器的功能活动且操作简便、价格低廉，正是因为B超具有这些特点，它已经成为进行人体内部结构与组织检查的最为常用的手段。但B超也有其不足之处，由于超声医学诊断主要利用了超声脉冲回波的幅度参数来提取真短信息，受设备等各方面因素制约，使超声医学图像具有灰度级对比度低，特别是在
13、某些局部细节上没有明显的灰度差别等缺点，使得人的视觉分辨较为困难，所得到的诊断结果带有医生的主管经验判断，这在很大程度上取决于医生的临床经验。计算机技术的应用可以改变这种情况，通过图形图像技术，可以对影像图像进行任意放大、缩小、旋转、对比度调整等处理，使得医务工作者可以从多方面，多层次的观察角度对影像数据进行详细的观察，可以辅助医生对病变体及其他感兴趣的区域进行定性分析，可以提高临床诊断的准确性和正确性。早在八十年代末，就已经出现了B超图像处理系统，如图像归档与通信系统和超声图像管理系统。针对B超的图像处理系统主要实现了图像黑白反转、图像开窗、放大缩小、增强、灰度处理、边缘处理、直方图等功能。
14、但是，对于脂肪肝等肝脏实质器官的病变诊断并没有一个量化方法来进行处理，主要还是依据医生的经验，根据超声图像特征和灰阶的分布大致推断组织内部的散射结构，进而判别病变情况，即目前的诊断主要以定性分析为基础。这就需要我们对B超图像进行一定的处理，以期获得一定的量化参数，减少医生用肉眼判别医学图像时发生的错误及工作量。1.3 肝脏超声图像1.3.1 B超及其成像原理B超设备成像的基本原理是超声脉冲回声检测原理。B超设备向人体发射一组超声波，按一定的方向进行扫描。根据监测其回声的延迟时间、强弱就可以判断脏器的距离及性质.经过电子电路和计算机的处理，形成了我们今天的B超图像。B超的关键部件就是我们所说的超
15、声探头，其内部有一组超声换能器，是由一组具有压电效应的特殊晶体制成.这种压电晶体具有特殊的性质，就是在晶体特定方向上加上电压，晶体会发生形变，反过来当晶体发生形变时，对应方向上就会产生电压，实现了电信号与超声波的转换。B超诊断设备根据扫查方式可以分为:线性扫查、扇形扫查、凸阵扫查等。线性扫查是使超声束在体内做快速直线运动，运动方向和声波行进方向垂直，获取的回波信息做亮度调制处理，在CRT上可得到一幅矩形切面图像。而扇形扫查则是使超声波束在人体内做快速扇形运动，进而在CRT上显示出一幅扇形的切面图像B超诊断疾病，通常是根据图像所显示某一器官或病变的大小、形态及内部结构等变化做出诊南京邮电大学 2
16、010 届本科生毕业设计（论文）第 3 页 共 34 页断。而这些变化在B超仪屏幕上又是以点状回声、带状回声、团状回声等组成，主要以灰度图像的形式显示。由于人体生理结构复杂，所以，B超显示的图像较复杂，信息量大，各目标景物的粉廓界限不清楚，且有相互重登的现象，前景和背景物体的灰度差较小，处理起来较困难。而且由于研究对象(人体)的特殊性，这些都给我们的研究提出了更高的要求。1.3.2 肝脏疾病及其超声学特征要通过研究肝脏B超图像所反映的不同病变表现出来的不同的变化规律，就需要了解它们在声像图上的差异。B超图像涉及的主要特征是所诊断器官的“直径”、“壁厚”、“图像的灰度值”等。其中“图像的灰度值”即纹理是最重要的特征，在医学上被称为光点，本文着重对该特征做描述。首先我们研究一下正常肝脏的声像图。正常肝脏在右侧肋下可见一低回声区，肝实
