袁樂民

摘要：對(duì)醫(yī)學(xué)影像圖像中值濾波算法的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了分析，采用MATLAB平臺(tái)對(duì)基于中值濾波算法的醫(yī)學(xué)影像圖像除噪進(jìn)行了算法實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)，并運(yùn)用中值濾波算法將含有椒鹽噪聲和高斯噪聲的醫(yī)學(xué)影像圖像分別加以實(shí)驗(yàn)仿真操作，進(jìn)一步對(duì)其經(jīng)不同的中值濾波算法模板進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)比較研究。結(jié)果表明理論分析與實(shí)驗(yàn)的一致性。

關(guān)鍵詞：醫(yī)學(xué)影像圖像;中值濾波;除噪;處理

中圖分類號(hào)：TP391

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

從醫(yī)學(xué)影像成像系統(tǒng)獲取的二維斷層圖像數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)便于識(shí)別的圖像格式。經(jīng)其進(jìn)行校正、插值、濾波等預(yù)處理及對(duì)醫(yī)學(xué)影像關(guān)鍵部位分割、紋理分析、輪廓提取、配準(zhǔn)和融合進(jìn)而形成體數(shù)據(jù)。其醫(yī)學(xué)影像圖像的處理過程[1-6]如圖1所示。

在醫(yī)學(xué)影像圖像處理過程中，因成像系統(tǒng)、傳輸介質(zhì)和記錄設(shè)備等環(huán)節(jié)諸多因素，導(dǎo)致醫(yī)學(xué)影像圖像在其形成、記錄、傳輸?shù)冗^程中常會(huì)受到多種噪聲的污染。所需要的醫(yī)學(xué)影像圖像中有價(jià)值的信息被噪聲信號(hào)淹沒，致使臨床診斷失誤，也使進(jìn)一步地治療與預(yù)后工作無法開展，除去圖像噪聲是圖像處理過程中重要內(nèi)容。文獻(xiàn)[7-9]研究了改進(jìn)均值劃分算法的中值濾波方法對(duì)圖像預(yù)處理的問題，并且運(yùn)用MATLAB進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn);文獻(xiàn)[10-11]探討了快速算法的中值濾波方法及應(yīng)用;文獻(xiàn)[12-13]采用改進(jìn)的中值濾波算法對(duì)彩色圖像進(jìn)行了去噪研究;近年來中值濾波算法及其它算法在醫(yī)學(xué)影像圖像噪聲處理研究領(lǐng)域受到研究者關(guān)注[14-18]。本文研究了醫(yī)學(xué)影像圖像中值濾波算法的數(shù)學(xué)模型，采用MATLAB平臺(tái)對(duì)基于中值濾波算法的醫(yī)學(xué)影像圖像去噪進(jìn)行了算法實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)，并運(yùn)用中值濾波算法分別對(duì)含有椒鹽噪聲和高斯噪聲的醫(yī)學(xué)影像圖像進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步對(duì)其經(jīng)不同的中值濾波算法模板進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)比較研究。

1基于中值濾波算法的醫(yī)學(xué)影像圖像數(shù)學(xué)模型

2基于中值濾波算法的醫(yī)學(xué)影像圖像設(shè)計(jì)仿真實(shí)現(xiàn)

通過中值濾波，分別對(duì)含有椒鹽噪聲和高斯噪聲醫(yī)學(xué)影像圖采用中值濾波算法進(jìn)行去噪，實(shí)驗(yàn)采用MATLAB程序語言[21-25]來進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)算法仿真。其對(duì)含有椒鹽噪聲和高斯噪聲醫(yī)學(xué)影像圖采用3*3的濾波窗口模板中值濾波算法設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)如圖2所示。

運(yùn)行仿真，如圖3（b）、（c）、（d）、（e）所示為3*3窗口中值濾波分別對(duì)椒鹽噪聲和高斯噪聲濾波前后的大腦醫(yī)學(xué)圖像。圖3（a）為CT原始圖，圖3（b）為在CT原始圖3（a）中加有均值零，方差為0.02的椒鹽噪聲圖像，圖3（c）是采用中值濾波去除圖3（b）中椒鹽噪聲后的圖像，圖3 （d）是在CT原始圖3（a）中加上均值零，方差為0.02的高斯噪聲圖像，圖3（e）為對(duì)圖3（b）中高斯噪聲采用中值濾波之后的圖像。通過實(shí)驗(yàn)圖3觀察到，中值濾波對(duì)椒鹽噪聲的除噪效果比高斯噪聲的好，對(duì)于高斯噪聲的去噪效果3*3窗口的中值濾波功能沒有優(yōu)勢(shì)。

進(jìn)一步對(duì)含有椒鹽噪聲和高斯噪聲醫(yī)學(xué)影像圖采用5*5的濾波窗口模板中值濾波算法設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)如圖4所示。

去除圖5（b）中椒鹽噪聲后的圖像，圖5（d）是在CT原始圖5（a）中加上均值零，方差為0.02的高斯噪聲圖像，圖5（e）對(duì)圖5（d）中高斯噪聲采用中值濾波之后的圖像。通過實(shí)驗(yàn)圖5可以觀察到，中值濾波對(duì)椒鹽噪聲的除噪效果比高斯噪聲的優(yōu)勢(shì)強(qiáng)。

比較圖3（e）和圖5（e）在3*3和5*5兩種窗口中的中值濾波處理效果，對(duì)于高斯噪聲選用5*5窗口的中值濾波效果比3*3窗口的好，但其對(duì)去除高斯噪聲后圖像模糊加重了些。

3結(jié)語

本文對(duì)醫(yī)學(xué)影像圖像中值濾波算法的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了分析，采用MATLAB平臺(tái)對(duì)基于中值濾波算法的醫(yī)學(xué)影像圖像去噪進(jìn)行了算法實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)，并運(yùn)用中值濾波算法分別對(duì)含有椒鹽噪聲和高斯噪聲的醫(yī)學(xué)影像圖像進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)研究，進(jìn)一步對(duì)其經(jīng)不同的中值濾波算法模板進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)比較研究。結(jié)果表明理論分析與實(shí)驗(yàn)的一致性。該研究對(duì)醫(yī)學(xué)影像圖像處理在工程中應(yīng)用有較大的理論和實(shí)踐意義。

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