近年来,随着信息时代特别是数字时代的来临,医学影像存储与通信系统(Picture Archiving and Communication System, PACS)迅速发展,数字影像诊断模式成为医生诊断和治疗的重要辅助手段.其中,医学超声影像技术以其安全、快速、实时和价格低廉等优点在医疗的诊断、术前计划、治疗、术后监测等各个环节中发挥着巨大的作用.早期医学影像设备产生的图像格式各不相同,医院各个科室之间的图像标准也各不相同,甚至于各个地区之间都是有区别的.诊断图像不能在不同环节之间相互传递,直接影响了对病人的诊断和治疗,也造成了医学研究发展的缓慢.为此,1996年,美国放射学会和美国电气制造协会(ACR-NEMA)推出了医学数字图像和通信标准(Digital Imaging and Communications in Medicine, DICOM).这个标准是以TCP/IP为基础的关于通用医学影像文件的格式、通讯和打印的协议,其中DICOM 3.0标准.是第一个为全球所接受的医学数字成像通信标准.同时,它也在国内得到了广泛的推广和应用.基于DICOM标准的超声影像,由于受成像机理所限,影像清晰度低.目前主要依靠医生临床经验进行诊断,准确率亟待提高.因此.各大医院对于高分辨率超声影像工作站的需求十分迫切.医学影像处理作为医学成像的后处理技术,取得了很大的发展,推动着现代医学诊断深刻的变革.本文针对医学超声图像的特点,结合超声图像处理,对高分辨率医学超声影像工作站的关键技术：图像去噪,边缘增强和图像放大等,进行了深入研究.首先,系统地分析了医学超声影像工作站的背景,阐述了研究超声影像工作站的重要性和本课题的现实意义.其次,介绍了医学超声影像工作站的相关知识,包括超声成像原理、超声图像的格式和特点等.接着,在分析了大量的医学超声图像及其图像处理方法的基础上,研究了医学超声图像的后处理技术.介绍了适合于超声图像的处理方法,包括去噪,边缘锐化和放大方法等.在此基础上,结合高分辨率超声影像工作站的要求,我们提出两个新的超声图像分辨率增强方法.超声图像去噪和边缘增强.在各向异性扩散方程的大量文献中,扩散率函数g(s)一般选择为关于|▽u|的函数.但是,我们希望结合各向异性和各向同性扩散方程两种模型,在图像的不同区域进行有选择的扩散.因此,我们对g(s)函数进行优化,提出基于导数驱动的各向异性扩散方程,并进行超声图像去噪和边缘增强.超声图像放大和边缘增强.经典的放大算法,只是对于图像像素的插值,在许多情况下,会模糊掉图像细节,也没有去噪的能力,不满足高分辨率超声影像工作站的要求.因此,我们结合双向扩散方程,并利用二阶方向导数控制扩散速度,提出基于双向扩散的超声图像放大算法.采用临床上的超声图像进行了大量的实验,通过调整两类算法的参数,我们得到了较好的图像分辨率增强结果.最后,我们对于软件实现进行了讨论.可视化程序是超声工作站的一个很重要的方面,在Matlab平台上,利用已经设计好的图像处理算法,设计出可在不同操作系统上独立运行的可视化程序,提供一个人机交互的图像处理界面.进一步完善高分辨率超声影像工作站的功能.在软件实现方面,结合临床实际需求,针对不同科室的需求进行软件的开发,将更有实际应用价值,也是将来软件开发的方向.本文的研究来源于以下课题：图像处理中的冲击扩散方程及其数值方法研究(中国科学院自动化研究所模式识别国家重点实验室开放课题基金,NO.2006-8);图像处理中的非线性冲击扩散方程及其数值方法(山东省自然科学基金面上项目,NO.Y2006G08)；医学图像处理的偏微分方程方法及其数值计算(山东大学数学学院基地教研基金,NO.200809)；图像恢复中基于图像分解的自适应正则化方法及其数值计算(中国博士后科学基金面上一等资助,NO.20090460089).