移动超声动态图像传输处理系统的设计与实现

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超声检查是一种无创诊断技术,随着医用超声设备的小型化和便携化发展,超声诊断技术在急救现场、地震和新冠肺炎疫情等紧急公共卫生事件和军事野战救援等特殊环境下发挥着越来越重要的作用。但由于院前急救医生是非专业的超声诊断医师,无法对患者的超声图像进行快速准确地判读分析并指导治疗,该问题亟需解决。同时,由于成像原理和人体结构各异性,超声图像易产生噪声污染、边缘和细节不清晰等问题,需要进行质量改善。本文设计实现的移动超声动态图像传输与处理系统,可将急救车或急救现场的超声动态图像通过无线通信网络传输到医院内超声医学科,医生利用本系统对图像进行处理后,再判读分析并给出诊断报告以指导治疗,提高院前急救成功率。首先,本文设计实现了移动超声动态图像传输部分。选用嵌入式Hi3531D开发板和嵌入式Linux搭建了软硬件开发环境。编译移植了专用的U-boot和内核,制作了相应的根文件系统,实现了动态图像的压缩编码和无线通信网络内的传输。其次,为更好地帮助医生诊疗,本文对传输后医学超声图像进行数字图像处理以提高其可读性和利用性,选用MATLAB实现了对超声图像的质量改善及突出医生重点关注部分,主要包括图像增强、图像滤波、图像分割、边缘检测四部分,并完成了相应的算法实现与效果比较。然后,本文选用MATLAB GUI完成了系统的集成和呈现。对系统的层次结构、设计原则、设计流程进行了规定,具体实现了主界面(动态图像播放显示)和各子界面(图像处理)。最后,搭建了完整的测试验证环境,并布置在重庆市急救医疗中心/重庆大学附属中心医院院前急救车上进行了真实场景测试。以迈瑞M9型便携式彩色多普勒超声系统为信源,通过HDMI接入移动超声动态图像传输部分,实现了超声动态图像的无线传输;接收端以PC为平台,利用MATLAB完成了数字图像处理;基于MATLAB GUI为医生提供友好的人机交互界面,实现了将动态图像传输、播放显示和图像处理为一体的系统。
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