急性肝炎超声图像窗口灰阶变换及纹理分析

1、    急性肝炎超声图像窗口灰阶变换及纹理分析        摘要目的应用像变换技术与像定量分析技术有选择地结合起来进行B超临床诊断，探讨对急性肝炎的诊断价值。方法通过对25幅正常人肝脏及18幅急性肝炎的超声像先进行窗口灰阶变换后进行纹理参数分析，将其结果与单纯地进行纹理分析的结果加以比较。结果未经窗口变换的正常肝与肝炎肝的同一种参数的均值接近，均方差较大；经过窗口变换后它们均值的差异增大，均方差减小。结论应用像变换技术与定量分析相结合的方法对急性肝炎声像有明显的诊断价值。关

2、键词急性肝炎窗口灰阶变换纹理分析 The Gray Level Windows Transform and Texture Analysis of B Scan Images of Acute Hepatitis LiversLian Juan, Zhou Kangyuan, Luo FuchengThe 105 Central Hospital of PLA (Hefei 230031)AbstractPurposeThe techniques of image transform and texture analysis are cooperated selectively for cli

3、nic diagnosis of B scan images,and the estimation of the diagnosis of acute hepatitis is investigated.MethodsAfter Gray Level Window Transforming the 25 images of normal livers and 18 images of acute heptatitis are analyzed with texture parameter method,furthermore the results are compared with thos

4、e obtained by only simple texture analysis.ResultsFor the mean values of the same texture parameter the one of normal livers with no window transform is very close to the one of hepatitis livers,and they mean square deviation is relatively larger.But after window transforming they mean values become

5、 obviously different and they mean square deviations become smaller.ConclusionThe method of cooperating the techniques of image transform and texture analysis is obviously valuable in clinic diagnosis for the ultrasonic images of hepatitis livers.Key wordsAcute hepatitisGray level windows transformT

6、exture analysis本文中设置了适当的窗口变换曲线，通过变换突出了B超像的特征，然后采用了共发矩阵纹理分析法对正常肝与急性肝炎患者进行分析，以达到通过B超像来辨别与诊断急性肝炎的目的。1仪器与方法应用中国科学技术大学研制的计算机B超像综合分析系统连接于日产ALOKA-250型超声诊断仪，储存供研究用正常人肝脏像25幅，急性肝炎像18幅。将未经变换的像与采用中部增强，两端平滑的窗口灰阶变换后的像进行共发矩阵纹理分析对比。测量区域尽量选择光点均匀，管壁结构少，深度适中的位置，用矩形窗口框出。在共发矩阵纹理分析四组参数ASM、CON、ENT及IDM的每组内挑选一种具有明显差异的参数进行测试

7、。2结果由测量及统计的结果可以看出，未经窗口灰阶变换的正常肝与肝炎肝的同一种参数其均值都很接近(见1)，而四种参数的均方差都很大(见表1)。将B超像经窗口变换后再进行共发矩阵纹理分析，结果正常肝与肝炎肝纹理参数的均值差别增大(见2)，其均方差则减小。这说明正常肝与肝炎肝的判别能力有了明显的提高。1未经变换前正常肝与肝炎肝纹理参数均值对比2经窗口变换后正常肝与肝炎肝纹理参数均值对比表1像变换前与变换后的纹理参数变换前变换后正常肝纹理参数均值均方差均值均方差ASM0.3910.0390.4470.009CON0.1380.0480.4160.008ENT1.2310.0640.8060.007ID

8、M0.8730.0730.7540.012肝炎肝ASM0.4450.1720.6830.019CON0.1130.0840.2010.017ENT1.0760.0630.6130.007IDM0.8920.1560.5710.0183讨论 3.1在纹理分析方法中有一种较常见的方法，称为灰度共发矩阵法(gray tone cooccurrence matrix;GTCM)，是Robert M.Haralick 1973年提出的。近年来它已成功地应用于航空及卫生照片的资源分析中。根据像中一个象素的位置、相邻象素对之间的灰度差和距离、以及相邻象素相对与该象素的角度，可定义一个共发矩阵P(i,j,d,

9、)，其中i,j是位置坐标，d是灰度差，是角度。或可写成P(i,j)，则其取决于d与。一般d取作1，取四种值：0°、45°、90°、135°。Haralick提出了四种共发矩阵法纹理参数，它们是：(1)均匀度.(2)对比度(3)熵(4)反差矩根据上述邻点角度的不同，每一种参数又可分为四种参数，所以实际上共有16种灰度共发矩阵法纹理参数。本文的纹理参数为上述每一种参数中各选一种。3.2B超像变换技术可分为时域变换与频域变换技术两大类。目前常用的时域变换方法主要有以下几大类：(1)灰阶变换：其中主要有：像增强，平滑。前者常用于增强轮廓的清晰度，后者用于减弱噪声

10、。r变换。可选择不同的r参数得到不同的变换效果，如低端抑制、高端增强；或高端抑制、低端增强等。窗口变换处理。可自行设计任意形状的窗口变换曲线，以得到各种各样随心所欲的变换效果，如局部增强，局部抑制，局部反白等。(2)伪彩变换：将灰阶的差异，变换成对应的颜色的不同，利用人眼一次可分辨的彩色数目远远多于黑白灰阶数目的特点来提高对灰阶的识别能力。(3)等高线变换：将B超像中灰阶相同的象素连接成等高线。本文所用的是B超像变换技术中的中部增强、两端平滑的窗口变换处理。3.3由1与表1可以看出正常肝与肝炎肝若单纯进行共发矩阵纹理分析，无论是ASM、CON、ENT及IDM四种参数中的哪一种参数，它们的均值都

11、很接近，而均方差较大。如正常肝的ASM均值为0.391，肝炎肝为0.445，而它们的方差分别为0.039和0.172。这表明很难将肝炎肝与正常肝区分开来。2为先经窗口灰阶变换后再进行共发矩阵纹理分析的结果，可以看出，正常肝与肝炎肝纹理参数的均值差别增大了，而且从表1可见测量值的均方差减小了。因此正常肝与肝炎肝的差别能力明显地得到提高。像变换的目的是突出像的某些特征，使这些特征变得更鲜明。定量分析的目的是将模糊的特征变成数字特征。因此，如能先找到能够突出所需特征的变换方法及对此特征较敏感的定量分析方法，再将两者结合起来，那就必须能改善定量分析的结果，提供较明确有效的参考数据。这就是对B超像进行综合分析的目的。作者单位：连娟罗福成：230031安徽合肥中国人民解放军105医院周康源：中国科学技术大学参考文献1Linzer M,Norton S.Ultrasonic Tissue Characterization.Ann.Rev.Biophys.Bioeng,1982,11:303-3292Zhou K Y,Zhang D F,et al.Ultrasonic attenuation estimation in-vivo using the difference ratio correction method.