徐立 喬智 鄭祖添 穆佳樂

摘要：醫(yī)學(xué)圖像是復(fù)雜圖像可以反映人體內(nèi)部的各個(gè)組織信息，包含的大量的醫(yī)學(xué)信息，進(jìn)行處理時(shí)非常困難。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)圖像一般采用超聲成像技術(shù)，其在疾病的預(yù)防、診斷、治療中起到了很好的輔助作用；而圖像在形成過程中由于受到多種不確定因素的影響會(huì)產(chǎn)生斑點(diǎn)噪聲。本文在對(duì)肝臟超聲圖像降噪時(shí)選取中值濾波和小波閾值兩種降噪方法對(duì)常見噪聲如高斯噪聲、椒鹽噪聲進(jìn)行降噪處理。通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn)小波閾值降噪方法對(duì)圖像降噪效果方面要優(yōu)于中值濾波降噪方法。

關(guān)鍵詞：肝臟超聲圖像；降噪處理；中值濾波；小波閾值

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）11-0209-02

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)圖像處理一般采用的是超聲成像技術(shù)。超聲成像技術(shù)具有成本低廉、實(shí)時(shí)成像、對(duì)人體健康幾乎無影響等優(yōu)點(diǎn)，因此在醫(yī)學(xué)中得到廣泛應(yīng)用。以B超圖像為例，在圖像成像的過程中會(huì)受到各種噪聲因素的干擾，如X射線源噪聲、電光系統(tǒng)成像噪聲、機(jī)械物理噪聲及在成像過程中其它設(shè)備元件產(chǎn)生的噪聲影響，尤其是當(dāng)超聲波波長(zhǎng)與被檢查的物體表面粗糙程度相近時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生斑點(diǎn)噪聲。在這些噪聲的影響下所獲得的圖像會(huì)變得不清晰，可能會(huì)降低圖像的識(shí)別度，掩蓋某些重要的細(xì)節(jié)信息，從而增加醫(yī)生對(duì)病人情況診斷的困難。

本文中為了抑制噪聲對(duì)于肝臟超聲圖像的影響，我們對(duì)圖像進(jìn)行了降噪處理。采用了中值濾波和小波閾值這兩種方法進(jìn)行降噪處理，并對(duì)這兩種方法的降噪結(jié)果進(jìn)行效果比較。

1 降噪方法的原理

1.1中值濾波

中值濾波是非線性平滑技術(shù)之一，由于其實(shí)現(xiàn)過程簡(jiǎn)單實(shí)用，對(duì)脈沖噪聲、椒鹽噪聲濾除效果顯著，其在濾除噪聲的過程中，同時(shí)還能夠?qū)D像的邊緣進(jìn)行保留，使圖像直觀明顯，因此在抑制噪聲中普遍應(yīng)用。

中值濾波的原理是用一點(diǎn)的鄰域中各點(diǎn)值的中值替換數(shù)字圖像或數(shù)字序列中點(diǎn)的值。

1.2小波閾值降噪

小波閾值收縮法是Donoho和Johnstone提出的圖像降噪方法，其理論依據(jù)為：在整個(gè)小波域內(nèi)，信號(hào)能量只集中在有限的幾個(gè)小波系數(shù)內(nèi)，而噪聲能量卻遍布了整個(gè)域。所以在經(jīng)過小波分解之后，信號(hào)的小波變換系數(shù)就會(huì)比噪聲的系數(shù)高。這樣我們就可以選取一個(gè)適宜的閾值數(shù)，當(dāng)小波分解后，小波系數(shù)低于這個(gè)值時(shí)，則可以認(rèn)為其主要原因是噪聲所引起的；當(dāng)小波系數(shù)高于這個(gè)值時(shí)，那么就將這個(gè)系數(shù)保存下來。這個(gè)就是傳統(tǒng)的小波閾值降噪算法。

小波閾值降噪步驟可以分為三步：首先，選定小波和小波分解的層次（最佳小波分解的層次為3），對(duì)信號(hào)進(jìn)行小波分解處理操作，計(jì)算其分解后得到的系數(shù)。然后選擇一個(gè)恰當(dāng)?shù)拈撝导捌溥m宜的閾值函數(shù)，用選取的函數(shù)對(duì)各層的系數(shù)進(jìn)行量化處理。最后依據(jù)小波分解的第F層得到的低頻系數(shù)和第一層到第F層量化后得到的高頻系數(shù)，從而計(jì)算出信號(hào)的小波重構(gòu)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

本實(shí)驗(yàn)采取Matlab軟件驗(yàn)證本文所列舉的算法應(yīng)用在肝臟圖像降噪中哪一種效果更加明顯，顯示的圖像更加清晰。首先在實(shí)驗(yàn)中選取一張肝臟超聲原始圖像，第一組實(shí)驗(yàn)添加高斯噪聲，第二組實(shí)驗(yàn)添加椒鹽噪聲，然后采取中值濾波和小波閾值的方法對(duì)噪聲圖像進(jìn)行降噪處理，最后對(duì)得出的圖像效果進(jìn)行比較。

2.1噪聲的選取

2.1.1高斯噪聲

在超聲圖像中的高斯噪聲的產(chǎn)生主要來源是在采集期間，由于高溫或不良的照明產(chǎn)生的傳感器噪聲；其次來源是在圖像的生成過程中因?yàn)闇囟纫约皺C(jī)械內(nèi)部等因素產(chǎn)生的噪聲。

2.1.2椒鹽噪聲

椒鹽噪聲也被稱作脈沖噪聲，是因?yàn)樾诺溃ㄩL(zhǎng)等因素產(chǎn)生的噪聲。其產(chǎn)生的原因可能是影像訊號(hào)受到突然出現(xiàn)的強(qiáng)烈干擾而產(chǎn)生的噪聲。

2.2 方法選取

在小波閾值降噪中，本文選取coif2的小波基對(duì)圖像進(jìn)行分解，重構(gòu)。為了得到更加清晰的降噪圖像，本文發(fā)現(xiàn)1次降噪不能有效的去除噪聲，而進(jìn)行了2次降噪。2次降噪的圖像更加清晰。如圖1所示。

中值濾波選取3*3窗口大小，發(fā)現(xiàn)降噪效果不理想，經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)證明，7*7的窗口大小適用于本次實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

通過對(duì)中值濾波降噪和小波閾值降噪對(duì)不同噪聲的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，我們可以看到：

1）中值濾波降噪法對(duì)肝臟超聲圖像中脈沖噪聲和椒鹽噪聲具有一定的抑制作用，但是也會(huì)濾掉了圖像里一些有用的細(xì)節(jié)信息，這樣對(duì)圖像的邊緣信息處理造成影響，干擾醫(yī)生對(duì)病情的判斷。

2）小波閾值降噪法對(duì)肝臟超聲圖像中產(chǎn)生高斯噪聲和椒鹽噪聲也有非常好的抑制作用，且因?yàn)樗窃诜纸獾亩鄠€(gè)尺度水平上進(jìn)行選取多個(gè)閾值進(jìn)行降噪處理，這樣處理的效果會(huì)更好，圖像也更加的清晰。

通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩種算法對(duì)肝臟噪聲圖像降噪的處理都有很好的降噪效果 ，更進(jìn)一步比較我們發(fā)現(xiàn)小波閾值降噪法比中值濾波降噪方法對(duì)于圖像中想要信息得到更多的保存，降噪效果更佳。

3 結(jié)束語(yǔ)

醫(yī)學(xué)超聲成像的技術(shù)特點(diǎn)決定了超聲圖像的質(zhì)量受噪聲影響較大，在現(xiàn)今十分發(fā)達(dá)的醫(yī)學(xué)影像技術(shù)中，對(duì)醫(yī)學(xué)超聲圖像的研究有著重大意義。本文主要研究肝臟噪聲圖像處理算法，針對(duì)圖像的特點(diǎn)，經(jīng)過對(duì)肝臟噪聲圖像的多個(gè)方面進(jìn)行深入分析和研究之后，選取了兩種適于處理肝臟噪聲圖像的算法。

本文采用中值濾波算法和小波閾值算法，對(duì)肝臟噪聲圖像進(jìn)行降噪處理實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證那種方法更適合對(duì)這類圖像進(jìn)行降噪處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，兩種算法對(duì)肝臟噪聲圖像降噪處理的都有很好的降噪效果，相對(duì)而言，小波閾值降噪方法在圖像降噪方面，其效果要優(yōu)于中值濾波降噪方法。下一步將探索研究更為合適的小波核函數(shù)及尺度水平。

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【通聯(lián)編輯：光文玲】