B型超声像工作原理.docVIP

B型超声成像的工作原理 摘要：人耳的听觉范围有限度，只能对20-20000赫兹的声音有感觉，20000赫兹以上的声音就无法听到，这种声音称为超声。和普通的声音一样，超声能向一定方向传播，而且可以穿透物体，如果碰到障碍，就会产生回声，不相同的障碍物就会产生不相同的回声，人们通过仪器将这种回声收集并显示在屏幕上，可以用来了解物体的内部结构。利用这种原理，人们将超声波用于诊断和治疗人体疾病。在医学临床上应用的超声诊断仪的许多类型，如A型、B型、M型、扇形和多普勒超声型等。B型是其中一种，而且是临床上应用最广泛和简便的一种。通过B超可获得人体内脏各器官的各种切面图形比较清晰。B超比较适用于肝、胆肾、膀胱、子宫、卵巢等多种脏器疾病的诊断。B超检查的价格也比较便宜，又无不良反应，可反复检查。B型超声诊断仪采用辉度调制方式显示深度方向所有界面的反射回波。在水平方向上以快速扫描的方法，逐次发射和接收超声回波，便可得到垂直平面二维超声断层图像，即线扫断层图像。如以改变超声波束的角度方式快速扫描，则得到垂直扇面二维超声断层图像，即扇扫断层图像。发射电路对探头提供激励电压，通过对振元的不同排列组合的控制和激励延时，实现超声系统波束的扫描和聚焦，接收电路对超声回波信号的进行移相合成。模拟信号处理电路包括前置放大器、TGC电路、动态滤波电路、对数放大电路等等。由图像检测电路和多普勒检测电路得到的超声回波信号由扫描变换器进行进一步处理。数字扫描变换器的本质是一个带有图像存贮器的数字图像处理系统。主要功能是实现超声信号数字化。并进而进行处理，最终在监视器上实现TV显示。图像处理电路则包括灰度处理、直方图处理、数据插补处理等电路。主要目的是为了改善图像的质量。图像的去噪、增强、边缘轮廓提取等多种图像处理的过程及结果进行了比较研究， 在验证各种方法的有效性的同时，选取其最优化处理方法；并对针对影像医生非 编程人员的特点说明通过MATLAB 实现全部处理过程自动实现的方法，方便医生 在此基础上自行研究改进处理方法，这对于二维医学数字图像处理的研究有着重 要的现实意义。 图像灰度化处理 在进行轮廓提取之前，必须进行预处理。图像预处理的任务就是抑制噪声， 增强细节， 改善图像质量，为特征提取等后续处理提供一幅高信噪比的优质图 像。B超图像存在着噪声大，灰阶少，对比度差等不足，而且常出现回声失落等 现象，导致轮廓残缺不全，因此，对预处理提出了较高的要求．作者尝试了大量 算法，实验表明，针对不同种类的图像，相同算法具有不同的处理效果，而且 对相同图像进行预处理的效果，不仅与算法有关，还与处理的顺序密切相关．然 而，现有的图像预处理算法大多没有考虑后续 处理的要求，针对B超图像处理的 效果也很不明显，所以在现有算法的基础上进行改造、创新，经反复的实验分 析，找到了较适合于B超图像的预处理方法。在实际运用中，采用的 方法是对原 始的B超图像先进行保持边缘的平滑化滤波，再进行直方图均衡化增强，这样能 很好地完成图像预处理的任务。实践证明，该处理方法能为轮廓提取提供一幅好 的数字图像。预处理的第一步就是对图像进行灰度化处理。 基本原理与实现方法 将彩色图像转化成为灰度图像的过程称为图像的灰度化处理。彩色图像中的 每个像素的颜色有R、G、B 三个分量决定，而每个分量有255 个中值可取，这 样一个像素点可以有1600 多万（255 ×255 ×255）的颜色的变化范围。而灰度图 像是R、G、B 三个分量相同的一种特殊的彩色图像，其中一个像素点的变化范 围为255 种，所以在数字图像处理中一般先将各种格式的图像转变成灰度图像以 使后续的图像的计算量变得少一些。灰度图像的描述与彩色图像一样仍然反映了 整幅图像的整体和局部的色度和亮度等级的分布和特征。 在RGB 模型中，如果R=G=B 时，则彩色表示一种灰度颜色，其中R=G=B 的值叫做灰度值。因此，灰度图像每个像素只需一个字节存放灰度值（又称强度 值、亮度值），灰度范围为0-255。图像的灰度化处理，一般有以下三种设计方案： （1）加权平均法 根据重要性及其它指标，将三个分量以不同的权值进行加权平均。由于人眼 对绿色的敏感最高，对蓝色敏感最低，因此，对RGB 三分量进行加权平均能得 到较合理的灰度图像。 根据重要性及其它指标，将R、G、B 三个分量以不同的权值进行加权平均。 由于人眼对绿色的敏感度最高，对蓝色敏感度最低。因此，我们可以按下式，对 RGB 三分量进行加权平均能得到较合理的灰度图像。 f(i,j)=0.30R(i,j)+0.59G(i,j)+0.11B(i,j)) （2）平均值法 求出每