生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)領(lǐng)域的語音圖像處理技術(shù)

1、生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)領(lǐng)域的語音圖像處理技術(shù)音像技術(shù)誕生于十八世紀(jì)初，經(jīng)過了近三百年的漫長(zhǎng)發(fā)張和歷程。 由僅憑文字記錄圖像和聲音的時(shí)代，到第一臺(tái)照相機(jī)和留聲機(jī)的發(fā)明, 人類走進(jìn)了可以用圖片和聲音來記錄自己美好的回憶。19世紀(jì)末20 世紀(jì)初，電子技術(shù)有了突破性的發(fā)展，音像技術(shù)充分的利用這點(diǎn)所帶 來的好處，使聲音圖像的記錄質(zhì)量、時(shí)間長(zhǎng)度大大改善，同時(shí)也使設(shè) 備成本明顯降低。音像設(shè)備從專業(yè)殿堂和實(shí)驗(yàn)室開始進(jìn)入人們的日常 生活。盒式錄音機(jī)、彩色照相機(jī)也在這時(shí)候發(fā)明。隨著數(shù)字時(shí)代的到 來，數(shù)字技術(shù)飛速發(fā)展。音頻方面，半導(dǎo)體激光技術(shù)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(jī)，稱cd。后來又有了 dv

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

3、廣泛的用 途。其中常用的醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)儀器的圖像處理技術(shù)有：圖像增強(qiáng)和圖像形 狀分析及特征提取等。圖像增強(qiáng)（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(qiáng) 時(shí)成熟的圖像處理技術(shù)。圖像增強(qiáng)時(shí)成熟的圖像處理技術(shù)。圖像增強(qiáng) 要用到灰度變換、積分、微分、直方圖均衡、偽彩色增強(qiáng)、濾波等技 術(shù)。使得圖像得到對(duì)比度增強(qiáng)、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(fù)原校正，以符合人眼觀察圖像時(shí)的感覺效果和進(jìn)一步處理的特殊要 求。盡管圖像增強(qiáng)技術(shù)多種多樣，但可以把它們分為兩類，頻率域處

4、 理技術(shù)和空間域處理技術(shù)。所謂頻率域處理技術(shù)就是用增強(qiáng)或減弱某 些頻率成分的方法來改善圖像質(zhì)量的技術(shù)?？臻g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(shù)是根據(jù)某種原則， 直接去修改每個(gè)像素的灰度，也稱之為基于灰度級(jí)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(duì)圖像進(jìn)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(gè)代表不同對(duì)象的區(qū)域，并找出其邊界。在模式 識(shí)別中為了識(shí)別對(duì)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(gè)過程組成，第一個(gè)過程為發(fā)現(xiàn)特征; 笫二個(gè)過程為特征的選擇。特征提取可對(duì)某些區(qū)域進(jìn)行一些如面積、 周長(zhǎng)、

5、復(fù)雜度及統(tǒng)計(jì)均值、矩和方差等的計(jì)算，得到分類或診斷要用 的一些定量判據(jù)。例如，在細(xì)胞的顯微圖像分析中，首先要?jiǎng)澐殖鰡?個(gè)細(xì)胞的區(qū)域，再?gòu)恼麄€(gè)細(xì)胞區(qū)域中劃分出細(xì)胞核區(qū)域，然后分別計(jì) 算出兩種區(qū)域的周長(zhǎng)、面積、復(fù)雜度、均值、方差或離散度，還可以 計(jì)算胞核面積和胞質(zhì)面積之比。根據(jù)這些特征數(shù)據(jù)再結(jié)合醫(yī)學(xué)知識(shí)和 臨床經(jīng)驗(yàn)就可以鑒別其屬于哪種類型細(xì)胞。異常細(xì)胞核通常比正常細(xì) 胞胞核有更多的核染質(zhì)，并形成較大的胞核面積。異常細(xì)胞的胞質(zhì)也 比較小，其總的結(jié)果是癌變細(xì)胞的胞核面積與胞質(zhì)而積之比較大。同 時(shí)異常細(xì)胞的胞核往往是成塊的，造成其核質(zhì)具有顆粒質(zhì)地，其方差 或離散度就大。此外，異常細(xì)胞胞核在染色制片時(shí)往往

6、吸收較多的染 劑，結(jié)果是積分光學(xué)密度大，既灰度較暗，胞核的平均灰度就能體現(xiàn) 出來。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中用于圖像處理設(shè)備已經(jīng)很成熟了，有很多先進(jìn)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(shù)在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中有著舉足輕重的作用。人體的心臟的活動(dòng)、血液的流動(dòng)、關(guān)節(jié)之間的摩擦等都會(huì)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(duì)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(shù), 可以檢測(cè)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(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的 用途，有許多先進(jìn)設(shè)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(diào)雜音 大小雙功能扁形聽頭用于探測(cè)低頻心音，擴(kuò)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(yàn)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(jìn)行數(shù)字化處理，然后利用有線或是無 線傳輸技術(shù)把聲音傳輸?shù)诫娔X的處理設(shè)備進(jìn)行加工處理，使得對(duì)聲音 的辨別能力更加強(qiáng)大，診斷更加精確。數(shù)字化的語音圖像技術(shù)在未來的醫(yī)學(xué)中運(yùn)用將會(huì)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(xué)領(lǐng)域?qū)⒗眠@個(gè)優(yōu) 點(diǎn)，向著遠(yuǎn)程化診斷