基于DSP的医用X光实时图像处理器的研究

论文摘要

随着科学技术的快速发展,X光图像在医疗、安检、无损检测、工业探伤等领域的应用越来越广泛,表现出了巨大的市场潜力和良好的前景。然而,由于X光图像的自身的缺陷,输出图像的对比度不够、边缘变得模糊,不利于医用时对图像细节的观察和病灶诊断。因此,输出图像必须经过实时图像处理器的处理,才能将图像信号降噪和增强,达到医用的标准。近年来,DSP技术的发展不断将数字信号处理领域的理论研究成果应用到实际系统中,并且推动了新的理论和应用领域的发展,对图像处理的技术领域发展也起到了十分重要的作用。基于DSP的图像处理系统被广泛的利用于各种领域,在医疗领域中,为了提高图像的对比度和亮度,增强图像细节以及降低误诊的概率,更需要研究实时图像处理系统。因此深入研究分析医用实时图像处理器,有着重要的意义。目前,很多公司和研究机构都在研究基于DSP的医用实时图像处理器。本论文首先对X光成像系统的理论基础和X光图像的特点进行了仔细的研究,并根据X光图像的特点深入研究了相关的递归数字滤波、边缘锐化等图像去噪和增强算法。其次,作者讨论了实现实时图像处理的硬件设计平台问题,TI公司生产的DM64X系列芯片具有很强的并行处理能力和信号处理,是实现实时图像处理的理想平台,文中给出了针对DM642的整体系统方案和各外设模块设计,为图像处理的实时实现搭建了良好的硬件平台。最后,作者在已构建的DSP的图像处理器上,讨论了DM642的各模块驱动程序的编写,采用了适合X光图像的10位图像处理算法,实现了X光图像的实时处理,并给出了系统的实验结果。为了方便上位机读取图像文件进行图像研究或作为资料的保存,还实现了SD卡文件系统。目前,该图像处理系统已经正常工作,X光图像经过该图像处理器后图像质量得到明显的改善,获得了层次清晰、轮廓分明、分辨率高和亮度好的X光图像,满足了实用需要。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 X 光成像技术分类和发展
• 1.2 数字化X 光图像的发展及现状
• 1.3 数字化X 光图像处理的必要性及其优点
• 1.3.1 数字化X 光图像处理的必要性
• 1.3.2 数字化X 光图像处理的优点
• 1.4 本文研究的主要内容
• 2 X 光图像特征分析
• 2.1 X 射线透视成像原理
• 2.2 X 射线影像增强器
• 2.3 X 光图像质量与特点
• 2.3.1 影响X 光图像对比度的因素
• 2.3.2 模糊对X 射线影像质量的影响
• 2.3.3 X 光图像中的噪声
• 2.3.4 X 光图像中的伪影与畸变
• 2.4 本章小结
• 3 X 光图像处理算法研究
• 3.1 X 光图像的帧间去噪处理
• 3.1.1 X 光图像的多帧平均滤波算法
• 3.1.2 X 光图像的递归数字滤波算法
• 3.1.3 X 光图像的固定背景的阈值减影算法
• 3.2 X 光图像的锐化处理
• 3.2.1 领域处理法
• 3.2.2 梯度法边缘锐化
• 3.2.3 拉普拉斯边缘锐化
• 3.2.4 高通滤波（空间域）
• 3.3 X 光图像的插值放大处理
• 3.3.1 最近邻插值法
• 3.3.2 双线性插值
• 3.3.3 插值基函数的选择
• 3.4 X 光图像的阴影校正
• 3.5 X 光图像处理的一些其它方法
• 3.5.1 负像
• 3.5.2 冻结
• 3.6 本章小结
• 4 实时图像处理器的硬件设计
• 4.1 系统方案选择
• 4.2 X 光图像处理器的框图及原理
• 4.3 X 光图像处理器的结构介绍
• 4.3.1 图像采集模块
• 4.3.2 图像处理模块
• 4.3.3 视频合成模块
• 4.4 系统各模块设计
• 4.4.1 系统时钟、供电电路
• 4.4.2 存储器接口
• 4.4.3 视频接口
• 4.4.4 网络接口
• 4.5 本章小结
• 5 实时图像处理器的软件设计
• 5.1 软件开发平台及开发流程
• 5.2 DSP 外设软件驱动程序
• 5.2.1 芯片支持库（CSL）
• 5.2.2 EMIF 配置
• 5.2.3 视频采集
• 5.2.4 视频显示
• 5.3 DSP 程序的加载引导
• 5.4 图像处理流程介绍
• 5.5 系统调试及其结果分析
• 5.5.1 系统调试
• 5.5.2 实验结果及其分析
• 6 总结与展望
• 6.1 本文的总结
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录