方向离散余弦变换和方向离散小波变换及其在超声图像中的应用

摘要

传统的二维离散余弦变换和离散小波变换已经广泛的用于图像处理，它们都是通过两个一维变换实现，一个是水平方向，一个是竖直方向。很显然，它们都没有考虑图像本身的方向特性。如何在做变换时将图像本身的方向特性考虑在内一直是研究的热点问题。同时随着超声成像的发展，超声成像技术已成为医学临床诊断的重要手段。然而，在超声成像的过程中会不可避免地产生斑点噪声，降低了图像的质量。如何去除斑点噪声也是一个研究的热点问题。 本文主要针对扇形超声波图像，对上面两个问题进行了深入的研究。首先我们根据扇形超声波的发射声束的方向特性建立了扇形数学模型，发射声束可以看做由圆点发射出来的不同射线，从而我们可以很方便的用极坐标方程f(r，θ)对发射波建立数学关系式。当固定，时，f(r，θ)可以看做是扇形的一条圆弧；当固定θ时，f(r，θ)可以看做是扇形的一条射线。 针对建立的数学模型，我们提出了沿射线方向的方向离散余弦变换和方向离散小波变换，沿弧线方向的方向离散余弦变换和方向离散小波变换。其原理都是将射线或弧线上的整数像素点映射成为直线上的离散点，然后对其做变换。上述变换无论沿射线还是沿弧线都只考虑了图像的一个方向，为此我们提出二维方向离散余弦变换和二维方向离散小波变换的算法，即首先沿射线方向对图像做变换，再沿弧线方向做变换。然后我们将本文提出的方法用于对扇形超声图像进行去噪处理，并同传统的离散余弦变换和离散小波变换进行了比较，给出了试验结果。试验证明我们提出的方法去噪效果更好。 另外考虑到离散余弦变换和离散小波变换本身存在的缺陷，即离散余弦变换很难去除宽带频率的干扰，而离散小波变换对于去除窄带频率干扰有一定困难。我们提出方向离散余弦变换和方向离散小波变换的混合变换算法，同样将其用于对超声图像进行去噪处理，给出了试验结果。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

序

1绪论

1.1引言

1.2课题研究的背景和意义

1.3课题研究的内容

1.4本文所做的工作和内容安排

2超声成像的理论基础

2.1超声波的概念和基本特性

2.1.1超声波的概念

2.1.2超声波的产生

2.1.3超声波的基本物理量

2.2生物组织的声学特性

2.3声波的传播

2.3.1声波的反射、透射和折射

2.3.2声波的散射

2.4声波的吸收和衰减

2.5多普勒效应

2.6 B超原理

2.7小结

3超声成像系统和超声图像噪声模型

3.1系统模型

3.1.1体元回波模型

3.1.2声电转换系统模型

3.2超声图像噪声模型和常用去噪方法

3.2.1超声图像噪声模型

3.2.2超声图像常用去噪方法

3.3小结

4方向离散余弦变换及其在超声波图像中的应用

4.1离散余弦变换

4.1.1离散余弦变换的定义

4.1.2离散余弦变换的正交性

4.1.3离散余弦变换的快速运算

4.1.4离散余弦变换的应用

4.2方向离散余弦变换

4.2.1部分方向DCT

4.2.2二维方向DCT变换

4.2.3二维方向DCT变换的性质

4.3二维方向DCT在扇形超声波图像中的应用

4.3.1扇形超声图像建模

4.3.2在扇形超声波图像中的应用

4.4小结

5方向离散小波变换及其在超声波图像中的应用

5.1小波分析

5.1.1小波变换定义

5.1.2离散小波变换

5.1.3多分辨率分析

5.1.4 Mallat算法

5.2方向离散小波变换

5.2.1部分方向离散小波变换

5.2.2二维方向离散小波变换

5.3二维方向DWT在超声波图像中的应用

5.4小结

6方向DCT-DWT混合变换及其在超声图像中的应用

6.1 DCT变换和WT变换的比较

6.2二维方向DCT-DWT混合变换

6.3二维方向DCT-DWT混合变换在扇形超声波图像中的应用

6.4小结

7总结与展望

参考文献

作者简历