[发明专利]基于小波变换和三边滤波器的医学超声图像去噪方法

说明书

技术领域

本发明应用于医学超声图像去噪领域，设计一种适用于医学超声图像的基于小波 变换的去噪方法。

背景技术

随着科技的发展，在医学成像领域，超声成像、CT、MRI等成像技术已应用于医学临 床诊断中。由于超声成像技术凭借高分辨率，操作简单，即时性等优点快速发展，具有无创、 无放射性损害、快捷方便等特性，已经成为一种广泛使用且高度安全的医疗诊断技术。尤其 对人体的身体器官检查及肿瘤组织，超声成像技术的使用更为重要。

由于超声成像机理的限制，斑点噪声的存在严重影响了超声图像的质量，导致了 超声图像质量较差。斑点噪声的产生是由于超声成像中的基本分辨单元内存在大量的随机 散射现象，在图像上表现为空间域内相关的形状各异的小斑点，它将掩盖那些灰度差别很 小的图像特征。对于临床医生而言，斑点噪声对他们的准确诊断造成了很大的干扰，特别是 对于经验不是很丰富的医生造成的影响更大。因此，从临床应用的角度出发，需要研究去除 斑点噪声的算法，为医生做出更准确的诊断提供技术支持，降低人工诊断的风险。

由于医院资源的局限性，特别是医生每天进行人工诊断病人的数量无法满足社 会整个阶层的需求，即面临着病人多医生少的情况。因此，各种自动诊断仪器的需求越来越 大，自动诊断仪器的出现，一方面可以节约医生资源，另一方面可以方便更多的病人进行诊 断。随着当今社会经济的飞跃发展，人们自身健康情况却不容乐观，所以人们对家用型医疗 自动诊断仪器的需求也非常大，例如家用超声图像自动诊断仪等。但是超声图像自动诊断 仪同样面临着图像质量不高的问题，并且自动诊断仪需要对超声图像做后期的智能分析， 如特征提取、边缘检测和图像分类识别等。因此，从自动化诊断技术的角度出发，需要研究 去除斑点噪声的方法，为图像的后期智能处理提供技术保障，促进自动诊断技术的发展。

综上所述，研究医学超声图像去噪方法具有非常重要的意义：

(1)提高医学超声图像的质量，改善视觉效果；

(2)方便医生更加准确地针对病灶区域做出判断，降低辅助诊断的风险；

(3)促进超声图像自动化诊断技术的发展，具有不可估量的价值。

在数字图像处理领域，滤波常用来修改或增强图像，对图像的某些特征，如轮廓、 边缘、细节和对比度等进行锐化，提高图像的视觉质量。由于抑制斑点噪声具有非常重要的 意义，众多科研工作者在此问题上投入了大量的精力。近几十年来出现的医学超声图像去 噪方法，可以简单分为5种类型：自适应去噪方法、各向异性扩散去噪方法、非局部均值去 噪方法、小波变换去噪方法和混合型去噪方法。通过实验虽然自适应滤波方法的复杂度低， 但是往往会模糊图像的细节部分，对于斑点噪声的抑制效果不是很理想。各向异性扩散去 噪方法，具有很强的去噪能力，但是结果可能会出现过度平滑的现象。非局部去噪算法对于 斑点噪声的抑制效果比较理想，但是这类去噪方法的复杂度较高，不易满足医学超声成像 系统的实时性要求，往往用于医学超声图像的后期去噪处理。虽然双边滤波器能够很好地 保持边缘信息得到大家的认可，但是由于双边滤波器运算复杂度较高并且存在“梯度失真” 现象，并不能满足医学超声成像系统的实时性要求。

发明内容

本发明要克服现有技术的上述缺点，结合斑点噪声的模型的特点和医学超声图像 的处理需求提出了一种新的去噪方法，即一种基于小波变换和三边滤波器的医学超声图像 去噪方法。

小波变换具有时频分析和多尺度分析等优越性，并已在图像处理领域得到了广泛 的应用。在处理加性噪声问题时，小波的去噪效果较好，能够满足一般的产品需求。然而，仅 仅利用小波变换的去噪方法对医学超声图像中斑点噪声的抑制效果不好。虽然双边滤波器 在去噪的过程中也能很好保持边缘信息，但是其效率较低，运行时间将会很长并且存在“梯 度失真”现象，难以用于实时系统。随着图像的分辨率越来越大，这在很大的程度上限制了 双边滤波的应用空间。因此本发明利用三边滤波器替换掉双边滤波器，极大提高去噪性能 和运算效率。对于三边滤波器，一方面可以去除低频部分的脉冲噪声和斑点噪声，另一方面 保持图像边缘细节，并且可以解决梯度失真的问题。具体思路如下：在传统的小波去噪方 法的基础之上，根据小波域内超声图像及斑点噪声的统计特性，提出了改进的自适应小波 收缩算法，能够更有效地去除高频部分的斑点噪声；然后通过提出的三边滤波器去除低频 噪声。