生物醫(yī)學工程專業(yè)領域的語音圖像處理技術

1、生物醫(yī)學工程專業(yè)領域的語音圖像處理技術音像技術誕生于十八世紀初，經(jīng)過了近三百年的漫長發(fā)張和歷程。 由僅憑文字記錄圖像和聲音的時代，到第一臺照相機和留聲機的發(fā)明, 人類走進了可以用圖片和聲音來記錄自己美好的回憶。19世紀末20 世紀初，電子技術有了突破性的發(fā)展，音像技術充分的利用這點所帶 來的好處，使聲音圖像的記錄質量、時間長度大大改善，同時也使設 備成本明顯降低。音像設備從專業(yè)殿堂和實驗室開始進入人們的日常 生活。盒式錄音機、彩色照相機也在這時候發(fā)明。隨著數(shù)字時代的到 來，數(shù)字技術飛速發(fā)展。音頻方面，半導體激光技術不斷成熟，飛利 浦公司和索尼公司聯(lián)合開發(fā)了數(shù)字激光唱機，稱cd。后來又有了 dv

2、d、 mp3, mp4. mp5等播放機。數(shù)碼相機的出現(xiàn)，使得圖像采集及處理更 加方便和高效。數(shù)字時代的到來，使得咅像技術發(fā)生突飛猛進的發(fā)展。數(shù)字音像 技術的研究和運用更加火熱。數(shù)字音像技術是把采集來的聲音和圖像 進行壓縮編碼的技術，數(shù)字化的聲音和圖像更加便于處理、存儲和傳 輸，方便人們之間的交流，也跟緊網(wǎng)絡時代的步伐。語音圖像處理技 術運用于生活的各個方面，人們的生活離不開語音圖像，同樣，社會 的發(fā)展也離不開語音圖像處理技術。我們生物更學工程專業(yè)的發(fā)展離 不開語音圖像處理技術，生物醫(yī)學工程的學生和從事該專業(yè)的專家學 者也離不開語音圖像處理技術。圖像處理技術在生物醫(yī)學工程中，特別是醫(yī)學有著非常

3、廣泛的用 途。其中常用的醫(yī)學檢驗儀器的圖像處理技術有：圖像增強和圖像形 狀分析及特征提取等。圖像增強（image enhancement）就是用來改造原有的圖像，去 除模糊，使圖像清晰而利于觀察并突出我們感興趣的部分。圖像增強 時成熟的圖像處理技術。圖像增強時成熟的圖像處理技術。圖像增強 要用到灰度變換、積分、微分、直方圖均衡、偽彩色增強、濾波等技 術。使得圖像得到對比度增強、平滑（消除或抑制圖像中噪聲的操作 稱為圖像平滑）、銳化（突出圖中各物體或形狀邊界稱為圖像銳化）、 復原校正，以符合人眼觀察圖像時的感覺效果和進一步處理的特殊要 求。盡管圖像增強技術多種多樣，但可以把它們分為兩類，頻率域處

4、 理技術和空間域處理技術。所謂頻率域處理技術就是用增強或減弱某 些頻率成分的方法來改善圖像質量的技術。空間域是指像素集合所在 的空間，一般是指圖像平面本身?？臻g域處理技術是根據(jù)某種原則， 直接去修改每個像素的灰度，也稱之為基于灰度級的映射變換。例如： 紅外乳腺診斷儀、電子陰道鏡、b超工作站。圖像形狀分析先要對圖像進行劃分，既根據(jù)圖像明暗分布的不同或紋理差別分割成多個代表不同對象的區(qū)域，并找出其邊界。在模式 識別中為了識別對象物而從圖像中抽取必要的特征信息的處理稱為 特征提取。特征提取可以由兩個過程組成，第一個過程為發(fā)現(xiàn)特征; 笫二個過程為特征的選擇。特征提取可對某些區(qū)域進行一些如面積、 周長、

5、復雜度及統(tǒng)計均值、矩和方差等的計算，得到分類或診斷要用 的一些定量判據(jù)。例如，在細胞的顯微圖像分析中，首先要劃分出單 個細胞的區(qū)域，再從整個細胞區(qū)域中劃分出細胞核區(qū)域，然后分別計 算出兩種區(qū)域的周長、面積、復雜度、均值、方差或離散度，還可以 計算胞核面積和胞質面積之比。根據(jù)這些特征數(shù)據(jù)再結合醫(yī)學知識和 臨床經(jīng)驗就可以鑒別其屬于哪種類型細胞。異常細胞核通常比正常細 胞胞核有更多的核染質，并形成較大的胞核面積。異常細胞的胞質也 比較小，其總的結果是癌變細胞的胞核面積與胞質而積之比較大。同 時異常細胞的胞核往往是成塊的，造成其核質具有顆粒質地，其方差 或離散度就大。此外，異常細胞胞核在染色制片時往往

6、吸收較多的染 劑，結果是積分光學密度大，既灰度較暗，胞核的平均灰度就能體現(xiàn) 出來?，F(xiàn)代醫(yī)學中用于圖像處理設備已經(jīng)很成熟了，有很多先進圖像處 理已經(jīng)廣泛的用于臨床診斷。如彩色b型超聲儀、彩色多普勒超聲圖 像、xct、放射性核素成像。彩色多普勒超聲圖像放射性核秦成像聲音處理技術在現(xiàn)代醫(yī)學中有著舉足輕重的作用。人體的心臟的活動、血液的流動、關節(jié)之間的摩擦等都會發(fā)出聲音。正常人體健康 的器官發(fā)出來的聲音與不健康的器官發(fā)出的聲音不同，通過對聲音的 分析與辨析，可以判定人體的器官是否正常。高效的聲音辨析技術, 可以檢測出人體器官早期的疾病，以便于接受早期治療，以提高治愈 率，更有效的減輕病人的痛苦。聲音處

7、理技術在醫(yī)學領域有著廣泛的 用途，有許多先進設備已經(jīng)投入到臨床診斷，如聽診器等。聽診器類型目前有單用聽診器、雙用聽診器、三用聽診器、 立式聽診器、多用聽診器以及最新出現(xiàn)的電子聽診器。一般由聽 頭的不同組合分成多種類型。扁形聽診頭常用于聽診高音調雜音 大小雙功能扁形聽頭用于探測低頻心音，擴張音和笫三音以及笫一、第二心咅，已經(jīng)能聽到小兒的心咅。 鐘形聽診頭常用于聽診低音條高雜音，可 以聽到腹中的嬰兒心跳。表式聽診頭，常 用于聽診手腕的脈搏聲響。左圖是雙用聽 診器?，F(xiàn)在的聽診器并不是完全靠醫(yī)師用耳朵聽，然后憑自己的經(jīng)驗來判定疾病，而是向著數(shù)字化的方向發(fā)展。 通過聽診器的探頭采集聲音，進行數(shù)字化處理，然后利用有線或是無 線傳輸技術把聲音傳輸?shù)诫娔X的處理設備進行加工處理，使得對聲音 的辨別能力更加強大，診斷更加精確。數(shù)字化的語音圖像技術在未來的醫(yī)學中運用將會越來越多。數(shù)字 化的出現(xiàn)使得傳輸更方便、更便宜，在未來的醫(yī)學領域將利用這個優(yōu) 點，向著遠程化診斷