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1、. . . . 基于小波变换的医学超声图像去噪方法研究摘要：医学超声成像是一种重要的基于超声波的医学影像学诊断技术。超声成像相比与CT、核磁共振等其他诊断技术有其明显的优势，以其廉价、简便、迅速、安全性高、可连续动态与重复扫描等优点广泛应用于临床医学诊断中。但是超声成像也有其不足之处，最重要的是超声成像诊断的准确性容易受到外界的干扰，使其图像质量较差，影响诊断结果。这样超声图像的去噪就成为了一个重要的问题。因为超声图像中所含有的噪声是一种乘性斑点噪声，所以使医学超声图像去噪成为了一个很复杂而困难的过程。小波变换是近几年来发展起来的一种变换分析方法，它有短时傅里叶变换局部化的特点，同时能够提供一
2、个随频率改变的时间-频率窗口，是进行信号和图像处理的理想工具。由于小波变换在时域和频域同时具有良好的局部化特性，因此小波变换在去噪中得到广泛应用。超声图像的去噪是超声诊断的前提，它对后面病情的识别和诊断有很重要的影响，因此超声图像的去噪在医学图像处理中有其重要的意义。围绕小波图像去噪中心问题进行了研究，提出本文的处理方法-小波变换去噪。在了解关于小波变换的基础理论后，提出相适应的去噪方法，首先把原始医学超声图像进行对数变换，然后选择合适的小波和小波分解层数对变换后的图像进行小波分解，随后对高频系数进行阈值量化，对每层选择一个阈值对其高频系数进行软阈值化处理，最后利用小波重构，得到去噪后的图像，
3、并进行指数变换得到所需图像。实验表明，小波变换在超声图像去噪中有其很大优势。关键词：超声成像；斑点噪声；小波变换；阈值 / AbstractAbstract:Medical ultrasound imaging is a kind of important medical imaging diagnosis based on ultrasonic technology.Ultrasonic imaging compared to CT, nuclear magnetic resonance (NMR) and other diagnostic technique has the obvious
4、 superiority,With its cheap, convenient, quick, high security, a dynamic and repeat scan widely used in clinical advantages of medical diagnosis.But the ultrasonic imaging also has its shortcomings, the most important is the diagnostic accuracy of ultrasonic imaging vulnerable to outside interferenc
5、e, make the image quality is poorer, affect a diagnosis. Such ultrasound images of the denoising became an important question. Because the ultrasound images is contained in the noise is a kind of multiplicative noise spots, so that medical ultrasound image denoising became a very complex and difficu
6、lt process.Wavelet transform is in last few years developed a kind of transformation analysis method, it has a short-time Fourier transform the characteristics of localization, and to provide a on frequency change time-frequency window, signal and image processing is the ideal tool. Because of wavel
7、et transform in the time domain and frequency domain and has good localization characteristics, so the wavelet transform in the denoising performance of widely used. Ultrasound images of the denoising is the premise of ultrasonic diagnosis, it behind the recognition of illness and diagnosis have ver
8、y important influence, so the ultrasonic image denoising in medical image processing has its important significance.Around thewavelet image denoising center problems in study, this paper put forward the treatment method of wavelet denoising. In understand about the basic theory of wavelet transform
9、and offered to adapt to the denoising method, first of all the original medical ultrasound images were log conversion, and then choose the suitable wavelet and wavelet decomposition level of the image to transform wavelet decomposition, then the high frequency coefficients of the threshold quantific
10、ation, each layer to choose a threshold value the high frequency coefficients are soft threshold processing, finally, using the wavelet reconstruction, get the image denoising and exponential transform to obtain the required image. Experiments show that the wavelet transform in ultrasonic image deno
11、ising has its great advantage.Key words: ultrasonic imaging, spots noise, wavelet rransfom, threshold目 录第一章 绪论11.1 超声图像去噪的意义与目的11.2 超声图像去噪的现状21.3 本文研究工作与概况2第二章超声成像的机理与其噪声特性42.1 超声成像原理与特点42.2 超声诊断仪的分类52.3B超成像原理与应用7第三章超声图像去噪方法103.1 均值滤波方法103.2 维纳滤波方法113.3 中值滤波方法123.4 小波变换方法13第四章小波变换在图像去噪中的理论基础164.1 基于
12、小波去噪的发展与现状164.2 人眼视觉特性174.3.1 连续小波变换174.3.2 离散小波变换184.3.3 二进制小波变换194.3.4 多分辨率分析194.3.5 二维图像小波变换分解与重构20第五章小波超声图像去噪算法225.1 超声图像模型225.2 小波阈值225.3 小波阈值法235.4 算法流程245.5实验结果和讨论25结论27致28主要参考文献29第一章 绪论1.1 超声图像去噪的意义与目的超声诊断作为医学诊断中的一种诊断技术得以应用是从1972年灰阶超声的问世开始的，特别是近几年来，由于其廉价、简便、迅速、安全性高、可连续动态与重复扫描等优点在医学临床诊断中运用广泛，
13、因此医学影像学飞速发展，同时其研究的围也越来越广。超声诊断主要是依据超声的良好指向性和与光相似的反射、散射、衰减与多普勒效应等物理特性，并且结合其不同的物理参数，使用不同类型的超声诊断仪器，采用各种扫查方法，将超声发射到体，并在人体组织中传播，当正常组织和病理组织的声阻抗有一定差异时，它们组成的界面就发生反射和散射，再将此回声信号接收，加以检波等处理，显示为图像。由于各种组织的界面形态、组织器官的运动状况和对超声的吸收程度不同，其回声有一定的共性和某些特性，结合生理、病理解剖知识与临床医学，观察、分析、总结这些不同的反射规律，可对患病的部位、性质或功能障碍程度做出判断。近年来，超声医学成像技术
14、得到了迅猛的发展，彩色多普勒成像(CDI，Color Doppler Imaging)、组织多普勒成像(TDI，Tissue Doppler Imaging)、组织谐波成像(THI，Tissue HarmonicImaging)、超声造影剂成像等一系列新技术接连出现并应用于临床，带动和促进了超声相关领域的研究和发展。但是，由于成像机制的限制，超声图像无法避免的有质量较差这一主要缺点，特别是由于所要观察的器官或组织在结构上存在其不均匀性，有一些微小的结构超声无法识别。加上声波信号也存在干涉现象，这样在图像的形成上有了其特有的斑点噪声，这是得超声图像的质量大大降低，也使得对图像细节的识别与分析更加
15、困难。为了图像后期的分析识别和重构等工作的顺利进行，超声图像的去噪就有其进行的必要。医学超声图像去噪常主要是用滤波的方法滤除噪声频率成分，提高图像的信噪比，从而改善图像质量。从理论上讲信号的分布主要存在于低频部分而噪声的分布主要存在于高频部分，滤除噪声成分就是滤除信号的高频部分。但是对于图像信号来说，图像的细节信号也存在于高频部分如果滤除高频部分后，在不同程度上讲也就破坏了图像的细节，并且在临床诊断中往往是医学图像的细节起到关键性的作用，因此医学图像去噪就必须做到在降低图像噪声的同时又保留图像细节，在不降低图像空间分辨率前提下消除或最大限度地抑制斑点噪声。1.2 超声图像去噪的现状目前对于超声图像斑点的认识有着两种不同的观点，一种观点认为图像中的斑点是一种噪声，它影响超声图像的质量和清晰度，所以要尽量去除或者抑制其斑点噪声；另一种观点则认为斑点也是图像信息的一种，它也代表体某种组织或器官的机能情况，正常或者不正常，是否病变。虽然这是两种相差甚大的观点，但是其目的却是一样的，那就是要更好的进行识别和诊断，更好的为人类服务。本文则是在第一种观点的基础上进行研究的，因此研究对于斑点噪声的去除是本文的主要任务。传统的图像去噪方法采用线性处理技术，比如维纳滤波、低通/高通滤波或带通滤波，它们或者平滑、或者
