生物医学工程专业领域的语音图像处理技术.doc

生物医学工程专业领域的语音图像处理技术音像技术诞生于十八世纪初，经过了近三百年的漫长发张和历程。由仅凭文字记录图像和声音的时代，到第一台照相机和留声机的发明，人类走进了可以用图片和声音来记录自己美好的回忆。19世纪末20世纪初，电子技术有了突破性的发展，音像技术充分的利用这点所带来的好处，使声音图像的记录质量、时间长度大大改善，同时也使设备成本明显降低。音像设备从专业殿堂和实验室开始进入人们的日常生活。盒式录音机、彩色照相机也在这时候发明。随着数字时代的到来，数字技术飞速发展。音频方面，半导体激光技术不断成熟，飞利浦公司和索尼公司联合开发了数字激光唱机，称CD。后来又有了DVD、mp3、mp4、mp5等播放机。数码相机的出现，使得图像采集及处理更加方便和高效。数字时代的到来，使得音像技术发生突飞猛进的发展。数字音像技术的研究和运用更加火热。数字音像技术是把采集来的声音和图像进行压缩编码的技术，数字化的声音和图像更加便于处理、存储和传输，方便人们之间的交流，也跟紧网络时代的步伐。语音图像处理技术运用于生活的各个方面，人们的生活离不开语音图像，同样，社会的发展也离不开语音图像处理技术。我们生物医学工程专业的发展离不开语音图像处理技术，生物医学工程的学生和从事该专业的专家学者也离不开语音图像处理技术。图像处理技术在生物医学工程中，特别是医学有着非常广泛的用途。其中常用的医学检验仪器的图像处理技术有：图像增强和图像形状分析及特征提取等。图像增强（image enhancement）就是用来改造原有的图像，去除模糊，使图像清晰而利于观察并突出我们感兴趣的部分。图像增强时成熟的图像处理技术。图像增强时成熟的图像处理技术。图像增强要用到灰度变换、积分、微分、直方图均衡、伪彩色增强、滤波等技术。使得图像得到对比度增强、平滑（消除或抑制图像中噪声的操作称为图像平滑）、锐化（突出图中各物体或形状边界称为图像锐化）、复原校正，以符合人眼观察图像时的感觉效果和进一步处理的特殊要求。尽管图像增强技术多种多样，但可以把它们分为两类，频率域处理技术和空间域处理技术。所谓频率域处理技术就是用增强或减弱某些频率成分的方法来改善图像质量的技术。空间域是指像素集合所在的空间，一般是指图像平面本身。空间域处理技术是根据某种原则，直接去修改每个像素的灰度，也称之为基于灰度级的映射变换。例如：红外乳腺诊断仪、电子阴道镜、B超工作站。图像形状分析先要对图像进行划分，既根据图像明暗分布的不同或纹理差别分割成多个代表不同对象的区域，并找出其边界。在模式识别中为了识别对象物而从图像中抽取必要的特征信息的处理称为特征提取。特征提取可以由两个过程组成，第一个过程为发现特征；第二个过程为特征的选择。特征提取可对某些区域进行一些如面积、周长、复杂度及统计均值、矩和方差等的计算，得到分类或诊断要用的一些定量判据。例如，在细胞的显微图像分析中，首先要划分出单个细胞的区域，再从整个细胞区域中划分出细胞核区域，然后分别计算出两种区域的周长、面积、复杂度、均值、方差或离散度，还可以计算胞核面积和胞质面积之比。根据这些特征数据再结合医学知识和临床经验就可以鉴别其属于哪种类型细胞。异常细胞核通常比正常细胞胞核有更多的核染质，并形成较大的胞核面积。异常细胞的胞质也比较小，其总的结果是癌变细胞的胞核面积与胞质面积之比较大。同时异常细胞的胞核往往是成块的，造成其核质具有颗粒质地，其方差或离散度就大。此外，异常细胞胞核在染色制片时往往吸收较多的染剂，结果是积分光学密度大，既灰度较暗，胞核的平均灰度就能体现出来。现代医学中用于图像处理设备已经很成熟了，有很多先进图像处理已经广泛的用于临床诊断。如彩色B型超声仪、彩色多普勒超声图像、XCT、放射性核素成像。 声音处理技术在现代医学中有着举足轻重的作用。人体的心脏的活动、血液的流动、关节之间的摩擦等都会发出声音。正常人体健康的器官发出来的声音与不健康的器官发出的声音不同，通过对声音的分析与辨析，可以判定人体的器官是否正常。高效的声音辨析技术，可以检测出人体器官早期的疾病，以便于接受早期治疗，以提高治愈率，更有效的减轻病人的痛苦。声音处理技术在医学领域有着广泛的用途，有许多先进设备已经投入到临床诊断，如听诊器等。听诊器类型目前有单用听诊器、双用听诊器、三用听诊器、立式听诊器、多用听诊器以及最新出现的电子听诊器。一般由听头的不同组合分成多种类型。扁形听诊头常用于听诊高音调杂音大小双功能扁形听头用于探测低频心音，扩张音和第三音以及第一、第二心音，已经能听到小儿的心音。钟形听诊头常用于听诊低音条高杂音，可以听到腹中的婴儿心跳。表式听诊头，常用于听诊手腕的脉搏声响。左图是双用听诊器。现在的听诊器并不是完全靠医师用耳朵听，然后凭自己的经验来判定疾病，而是向着数字化的方向发展。通过听诊器的探头采集声音，进行数字化处理，然后利用有线或是无线传输技术把声音传输到电脑的处理设备进行加工处理，使得对声音的辨别能力更加强大，诊断更加精确。数字化的语音图像技术在未来的医学中运用将会越来越多。数字化的出现使得传输更方便、更便宜，在未来的医学领域将利用这个优点，向着远程化诊断、远程化的方向发展。通过数字化技术，医师们可以通过图像和声音进行远距离会诊，甚至可以不同地区不同国家的专家一起进行会诊，也可以操控机器人进行远程手术等。总之，数字音像技术的发展和运用，使得现代的诊断更精确，治疗更有效、更经济。