超声原理基础知识篇1

1．1超声诊疗对人员素质的依赖性大

近年来，我国经济虽然取得飞速发展，但人民群众总体生活水平仍有待提高，加之受现有医疗卫生体制的影响，诊疗费用仍是患者选择医疗服务时的重要参考因素。与其他影像检查(CT、MRI等)相比，超声诊断的损伤性小、电离辐射轻、性能价格比最优，得到大多数患者的青睐，在临床疾病诊疗和预防保健工作中被广泛使用。然而，由于价格相对低廉，程序相对简便，使得超声诊断过度医疗的现象普遍存在。同时，与CT和MRI等技术有所不同，超声影像诊断由人工控制检查速度，即使仪器成像速度再高，单位时间内的工作效率也仍由医务人员的技术水平决定n；准确无误的诊断涉及到多方面的医学知识，要求医务人员对多学科信息综合分析，从多角度集思广益、开拓思路，得出正确结论。因此，超声影像诊断对人员素质、人员数量的依赖性极大。为有效应对超声科室不断增大的工作量，除了添置和引进先进的超声诊断设备外，培养更多的高素质超声诊断医务人员已成为必然选择和当务之急。

1．2新型超声诊疗技术层出不穷，应用难度加大

经过长期的实践和发展，现代超声诊断技术的难易度已出现明显的二极化态势。部分较为容易掌握的常规或传统诊疗超声技术由一般超声技术人员完成。部分已经成熟或标准化的超声脱机分析和图像重建工作，如造影增强时相分析、三维重建等新工作，可由经过专门培训的技师完成。现代科学技术日新月异，新型超声诊疗技术与日俱进。部分技术处于不断完善的阶段，显得比较繁琐、复杂和耗时，但在疑难疾病的诊断与鉴别诊断中将起到关键性作用，推动超声医学不断向前发展。这对超声影像专业人才的学习能力、研究能力和实践能力、协作能力都提出了更高的要求。

2我国超声影像专业队伍培养现状

目前，我国超声影像专业人员队伍主要由近年来逐渐增多的高等院校医科毕业生和早期培养的超声影像技术人员组成，前者具有扎实的专业理论知识，后者经过多年的实践对传统的超声影像设备和诊断驾轻就熟。与国外医师和技师互相配合不同，我国医院单独设立超声科室，由医师或技师独自操作和诊断。这样，病例采集与诊断之间衔接紧密，医师可及时获取信息，调整诊断思路，效率较高，短期内可完成大量工作。然而，超声影像人员虽然熟悉操作和基本诊断，但对某一类疾病的了解不及临床专业医师。超声科室的诊断性与技术性工作分工不突出，对超声影像人才的综合素质和实际操作能力都提出了很高要求，知识和技能兼备的超声影像人员仍较为缺乏。

2．1“学院型人才”实践能力培养不足

卫生部《关于医技人员出具相关检查诊断报告的批复》规定“出具影像、病理、超声、心电图等诊断性报告的，必须是经执业注册的执业医师”，超声诊断专业队伍正在朝着纯医师化方向转型。我国超声专业医师的培养，已形成了本科(临床医疗／医学影像专业)——硕士——博士研究生规范化教育体制。影像专业的本科生进入工作岗位后，虽会有短期实习，但多数毕业生缺乏临床操作经验，且没有执业医师资格、大型医疗器械上岗证等资质证明，一般需要2年的培养周期才能完全胜任日常的临床工作。而目前的研究生教育学制一般为3年，培养计划大多是一年的基础课程学习加2年的专业临床学习，在此期间还需开展一定的科学研究工作，并完成毕业论文。在较有限的时间内，硕士研究生同时面临着继续深造、从事科研和就业的压力。大部分硕士研究生把主要精力放在考试、实验、以及上，毕业后无法在实际岗位上看病问诊，对疾病的认识多止于书本之上。这样的教育模式虽然在一定程度上培养了科研能力，但远不能保证其临床水平。

2．2部分在职人员知识基础较为薄弱

目前在岗的经验丰富的超声影像医务人员大多并未接受过专业相关的高等教育。这部分人员具有大量实践操作经验，在“学院型”超声诊断人才初入岗位之时起到了十分重要的指导和扶持作用，但就全国范围来说，其学历构成水平仍以专科为主。虽然部分人员在工作中接受了更高水平的进修、函授教育，因在岗学习时间有限、系统性不强，部分医院或医务人员自身甚至报着完成任务的心态而敷衍了事，难以弥补其较为薄弱的综合素质。如今很多大型医院引进了先进的影像设备，由于操作技术人员的专业素质原因，许多检查功能并不能得到很好的应用，甚至闲置；据有关资料显示，高尖端的设备只发挥50％的效能，有些甚至不能达到50％嘲。

3超声影像专业人才培养策略

3．1丰富教学形式，重视实践能力培养

超声影像涉及多门学科，知识量大，理论教学较为单调，学生易产生倦怠感。临床知识丰富、专业理论扎实的教师在超声影像人才培养中起到至关重要的作用。教师应充分利用多媒体教学，采用互动式讲座、PBL教学法，调动学生的学习积极性。在确保高质量课堂教学的同时，可定期开展与住院医师的交流活动，尤其是各专科医师的定期讲座将极大丰富超声影像专业学生的临床见闻，各医学院校应充分利用优势资源，建立和维护与医疗机构间的良好合作关系，为本科生提供校外实践平台，通过医院内的观摩、考察、讨论以及实际操作锻炼学生的实践能力。加强与优秀校友和资深医师之间的联系，建立和完善校外导师制；根据研究生的研究方向和就业意向，实施阶段性的院内实习，合理安排医院见习时间，要求掌握各种型号超声仪器的操作和特点，掌握常见多发疾病的超声诊疗技术，熟悉各种检查方法及先进的超声诊疗技术，同时协助医院开展科学研究工作，并完成论文。

超声原理基础知识篇2

生物物理学典型教学案例的选择和构建需要一定的针对性，只有准确地把握生物类各个专业的学科内容与专业特点，才能挑选出合适的教学案例，以便让不同专业的学生能够关注到生物类专业科学知识中的物理学问题，并充分认识到大学物理知识和教学方法对生物类专业学生后期学习与研究的基础性和重要性作用。面对这样的问题，学校应注重4个主要条件的积累。首先，学校的物理学教研室通过有计划地加强生物物理学教师团队的构建，让教师团队成员都具有一定的生物学研究经历，对物理学和生物学的交叉学科亦有深刻的认识；其次，学校对公共基础课程教学实施研究生助教助学的政策，这个政策有效地缓解了因大班上课”导致的主讲教师工作量大的问题，使得主讲教师有更多的时间进行教学改革与课程创新设计；再次，教师的授课对象应以创新实验学院、生命科学院、动物科技学院、动物医学院的生物类专业学生为主，通过将课程论文和报告引入到大学物理教学环节中，让学生最大程度地参与到教学过程中，充分展现学生的学习诉求；最后，学校要加强与相关专业教师的沟通，了解学生后续课程的教学内容以及教师的科研状况，梳理出生物类专业学生后续学习与科研工作的重点。

综合前期的调研，笔者有计划地选取了生物流体力学、生物电磁学与电磁生物学、生物声学与超声生物学、生物光子学与激光生物学、辐射生物学等5个框架性主题，对生物学中涉及到的物理知识和研究方法作了简单介绍。该部分内容已在2008年高等教育出版社版的普通高等教育十一五”部级规划教材《大学物理学》中有所体现，并将在2013年的教材修订版中有所加强，但这部分教材内容依然强调物理学基础理论的讲授。以此为基础，任课教师根据自身的专业特长，分工合作，加强对典型案例的科学性、代表性和综合性进行考究，在研究生助教和专业学生的协助与参与下，逐渐把5大框架性主题丰富起来，这5大框架性主题主要涉及到物理学在植物科学、动物科学、动物医学和人体医学方面的应用实例。而且每个专题都要注意到研究对象和教学对象的扩展问题，每个主题都有多个可以选择的案例，方便教师在不同的专业教学中使用。

教师根据选定的案例，调整具体的教学内容与教学计划，并据此修改通用的大学物理电子教案，教案多采用PPT（含图片）和小短片的形式，力求做到短小精悍。为实现教学案例的动态更新并检查案例教学的效果，笔者有针对性地制定了与调整后的教学内容和教学计划相匹配的课后作业体系。首先，选定一些专业取向性较强的小型研究题目，考察学生独立解决专业问题的能力；其次，在以多媒体技术为主的教学环境下，采用板书和教具演示相结合的教学模式，增加教学的互动性；再次，对新的教学方法进行及时的总结和反思，并对先前选定的教学案例和教学内容作相应的改进与完善。

二、生物类专业大学物理教学典型案例库的构建

作为公共基础必修课程，大学物理的基础内容包含了力学、热学、光学、电磁学、原子物理等内容。为体现教学案例的代表性和针对性，笔者选取了生物流体力学、生物电磁学与电磁生物学、生物声学与超声生物学、生物光子学与激光生物学、辐射生物学等5个主题作详细的介绍。

（一）生物流体力学

大学力学是在高中力学知识的基础上引入高等数学来展现的，知识点上的新意性不多，生物流体力学的引入则能够让学生充分认识到力学在生物类专业中的应用。生物流体力学着重研究动植物体内生理流体的力学问题，如血液的剪切流动同血管内皮细胞的生长和形态有关，血液流动也总是同氧气和营养物质传输、生化反应及信号传导相联系，这些信号能在一定层面上反映动物个体的生理和病理状态，有助于人们了解动物生理病理，对动物的繁殖育种和增产增质具有积极意义；对于人体而言，血液和淋巴循环是最典型的生物流体力学问题，与每个人的健康生活息息相关，血液粘度的大小和其流动的类型及生理病理状态有直接的对应关系，这些介绍显然要比用简单的数学模型更有意思、更能深入人心。而液体在植物导管和筛管中的传导过程总是伴随着无机和有机营养物质的交换和贮存，对这些液体在植物中的流动及其变化规律的研究将有助于农作物的浇灌、施肥、采光等一系列生产实践，对农作物的抗旱、抗盐、抗寒、增产增质具有实际的指导意义。这些常见的生物流体力学现象极大地激发了学生的学习兴趣，有效地调动了学生的学习积极性，由此奠定了大学物理学习的良好基础。

（二）生物电磁学与电磁生物学

生物电磁学和电磁生物学是生物电磁现象的2个不同方面。首先，生物体本身就是带电体，绝大部分电荷以离子、离子基团、电偶极子的形式存在。细胞膜上的多种磷脂分子都存在离子基团或电偶极子，组成蛋白质的多种氨基酸在水中能离解形成离子基团或表现出电偶极子的特性。这些电荷的运动和相互作用使生物分子保持一定的空间构象，并行使各自特定的生物学功能。生物电磁学与电磁生物学是研究生物体的电磁特性以及在电磁场中的生物学效应的一门边缘科学。从电学介质的角度来看，生物物质或生物体具有电阻、容抗和感抗3大特性。采用生物电阻抗检测技术，可以监测水果的采后生理情况，在水果的非破坏性监测中具有重要意义；同样该技术还可用于研究作物叶片在不同逆境胁迫条件下的阻抗特性，其结果可作为筛选抗逆作物品种的参考。分子与细胞电泳技术的设计原理则能够让学生真正认识、理解和分析细胞、分子电泳的实验结果，能够根据实验结果有效地改进实验设计和数据采集模式，也能对细胞和分子的电学特性有更直观的了解和深层认识。关于电磁场的生物学效应问题是另一个激发学生学习兴趣的突破口，它主要涉及到植物光合作用过程中的光捕获、电子传递、自由基活动、蛋白质活性、生物膜通透性变化等多方面的基础研究。这些材料的引入能让学生直观地感受到电磁场的作用是无处不在的，使得不易理解的电磁规律变得形象、学生的注意力变得高度集中。

（三）生物声学与超声生物学

声波作为机械波，是典型的纵波，相关的基础理论在大学物理学习甚至在物理学专业的学习中一直不是重点。如果教师只局限于介绍振动和波动的概念，学生将不会产生兴趣。但如果教师从昆虫的鸣叫”植物也能享受音乐”不同动物对地震波的感知”次声与晕车”等声学实例介绍入手，很容易调动起学生学习的积极性。基于学校的专业特点，笔者结合自身的研究经历，向学生介绍了仓储昆虫音频检测装置的研发过程，包括装置研发的科学意义、实验设计原理、实验的困惑和误区、试验成功的经验等，让学生认识到声学在农业生物学应用上的重要性。另外，笔者从超声入手，向学生介绍超声检测（如B超）、超声治疗（超声手术、声动力学疗法）、超声清洗／杀菌等知识在生物学中的应用，有效地吸引了学生的注意力。这些生活常识、生产经验与研究成果在现象上都与学生的专业背景有较好的匹配，在物理机理上又与机械波的物理特性有密切的联系，通过生物声学和超声生物学的介绍，学生对机械波的产生、传播及其与介质的相互作用的理解得到了进一步强化，也为学生后继光学部分的学习做了良好的铺垫。

（四）生物光子学与激光生物学

由于波动光学的许多基本概念与原理都来自电磁学、机械振动与波动，所以笔者可将教学重点转向光的吸收、散射、色散和偏振。光的这些特性在生物学研究中具有广泛的应用，因此笔者首先从介绍光与物质相互作用的光生物学和现代光学技术的生物学应用实例入手，让学生感觉到自己离光学很近，然后向学生介绍二者所包含的物理学基础知识，让学生学会从现象看本质的学习方法，调动学生的学习积极性和主动性。除了激光外，在光学领域最引人入胜的就要数同步辐射光源，目前绝大部分的蛋白结构的解析都是在同步辐射光源上进行的，而相关的结构生物学研究在植物学、动物学、动物医学、人体医学、药学研究领域有丰富的应用实例。笔者结合自己的研究经历，向学生详细介绍了同步辐射的基本原理、实验设计、安全设施、工作模式等，并在课后让具有同步辐射工作经验的研究生助教对学生的问题进行解答，让学生深刻认识到团队合作的重要性以及当前所学知识的先进性与实用性。

（五）辐射生物学

辐射广泛存在于人们的工作与生活环境中，对人类的生产、生活有着巨大的影响。这种影响总是包含有利和危害2个方面，对于有利的方面，人们一直在尝试利用它来造福人类；而对于危害的方面，人们总在设法规避伤害。因此，笔者认为对于二者的了解将有助于人类合理使用辐射资源。如利用同位素示踪原子技术研究农作物生产过程中营养物质的合成、运输、贮存和代谢的路径，这将对作物生产过程中的环节进行人为控制，以保证粮食的安全和质量。另外，辐射育种技术是实际的农业生产中应用最广泛的辐射生物学技术，该技术可以用于农作物的品种改良。当前我国的载人航天事业正在如火如荼地进行着，但其实航天员无时无刻都要面临辐射的威胁，如果我们对太空的辐射环境没有足够了解，对航天员没有做好辐射防护，那将会对航天员的身体造成巨大的伤害。这些事例非常贴近学生的信息圈，也是当前社会讨论的热点问题，容易引起学生的关注。

三、生物类专业大学物理教学典型案例库的使用效果

在教学过程中构建案例库和实施案例教学是2个相辅相成的过程，要进行案例教学首先得构建一定数量和质量的案例素材。目前笔者的教学案例由过去的50余条增加为200余条，这使笔者有足够的案例来进行更具专业针对性的案例教学。学生参与教学过程的积极性和主动性得到了大幅度提高，学生也在尝试利用大学物理所学知识进行一些创新实验研究，已申请相关的试验计划20余项。典型教学案例的构建和案例教学法的实施，有效地促进了教学团队的建设。因为每位团队成员的专业研究方向和兴趣点不一样，所以采取分工合作的方式制作生物物理学案例、实施团队分章节授课，这样使得案例教学显得更为专业、生动，导向性更科学。随着案例教学的逐步开展，案例库已初步成型，以引入生物物理知识构建生物类专业大学物理课程教学典型案例库”为题的教改项目已经获得2011年度西北农林科技大学校级教学改革项目的支持，同时构建的案例库也将以光盘资料的方式随新版的高教社《大学物理学》教材一同出版发行。随着案例库构建和教学团队建设的成功，笔者已经尝试把团队授课的案例教学模式推广到全校。在参与的几次全国性教改会议上，交流了我们的研究成果，得到了广泛的认可。

四、总结

超声原理基础知识篇3

［关键词］视频直播；教学方法；信息技术；医用物理学；实践

医用物理学是关于物理学理论、方法与技术在医学领域应用的一门学科，是医学本科教育必修的公共基础课。医用物理学知识是医学各专业学生认识、理解、研究生命现象本质所必须具备的基础，也是医、工、理结合的桥梁学科之一。基于课程的重要地位，在贯彻创新教育理念的同时，希望在教学过程中能够注重基础理论、基本知识和基本技能的“三基”教育［1］。为了提高教学质量，许多教师开始探索在课堂上使用新的教学方法和手段［2］。随着现代信息技术的发展特别是视频直播手段的发展成熟，人与人之间的交流变得更加方便快捷［3］。本文探讨了在医用物理学课程理论教学中使用视频直播技术的方法，通过远程直播手段把教室里的学生与实验室、检查室或者手术室的特定场景连接，将课堂理论知识场景化、形象化，让学生通过远程交互开展体验式实践教学活动，开拓视野、启发思维，使学生在实践过程中以直观的形式感知世界、领悟知识、提升能力。

1医用物理学理论教学的现状及存在的问题

医用物理学由于课程难度大，教学要求高，需要教师和学生在教学过程中的全情投入，然而，在实际教学过程中，多数医用物理学理论课堂都是以教师讲授为主，辅以板书、图片、动画等教学手段［4］。虽然教师很用心，但这种单向、被动、静态的知识传播方式不能充分激发学生的学习兴趣，更难以充分调动学生的探索热情［5－6］。目前在理论教学过程中存在以下几个方面的问题。（1）物理概念和现象过于抽象，学生缺少对知识的感性认识。在教学内容上，虽然整合、精选了与医学密切相关的知识体系，但是还是存在较多复杂的理论知识和物理现象。多媒体课件的运用可以帮助学生对枯燥的内容有一些直观的认识，但对加强师生互动、调动学生参与课堂的作用还不够显著。（2）课堂互动形式单一，学生的参与率低［7］。大多数理论课堂上，教师以提问的方式和学生互动，提出的问题缺乏深度，有时就是简单的“对不对”“是不是”，并没有启发学生进行深度思考。（3）教室作为开展理论教学的唯一场所，空间的局限性限制了一部分教学活动的开展。复杂笨重的教学仪器不便在理论课堂进行演示，学生对知识的掌握只能停留在抽象的概念和表面现象。（4）物理学教研室丰富的学习资源没有得到充分的利用，包括可演示多种物理现象的实验仪器，以及X射线、磁共振、超声、核医学等医学设备，还有以“教学标兵”“优秀教师”为中心的团结、成熟的师资队伍。但是没有形成很好的资源共享。（5）理论课堂中现代信息技术的融入程度不足［2］。随着现代信息技术的迅猛发展，可用于教学的数字资源和智能设备层出不穷，然而多数教师并没有与时俱进，选用较为陈旧的教学方法和手段［8］，学生的视野没有跟上时代的发展和社会的需要。

2使用视频直播手段的思路及目标

2．1在理论教学中使用视频直播手段的思路。针对医用物理学中与医学密切相关的力学、声学、电学、光学和近代物理学中重要的理论知识和物理现象。通过远程视频直播连接到物理实验室或者医院的教学中心，充分利用一切人力物力资源，把相应的医学物理仪器和实验现象呈现给学生，在演示过程中教师与学生以问题为核心进行对话、交流和探讨。以医用物理学中超声波及其医学应用的理论课堂为例（未开设与这部分理论相关的实验课）。在传统课堂上，教师首先给学生看一张B型超声波诊断仪的图片，然后讲解超声波的理论、B超的结构组成、工作的原理。在这个教学过程中，学生通过耳听、做笔记的方式来记忆这部分内容，可是当学生走上临床的时候，还是不会使用仪器也不清楚为什么B超可以“看到”人体的内部信息。在给2018级护理专业讲授这部分理论知识的课堂上，根据教学内容和教学目标，作者使用了视频直播技术。通过视频直播连接把课堂转换到物理学教研室，那里有另一位教师负责在超声波仪器前模拟给患者检查的过程，在操作过程中不断设问启发学生思考，比如：为什么检查之前要在超声探头上涂抹耦合剂？为什么超声波是一种声波，但是在检查过程中却听不见？超声波进入人体之后又是怎么出来并被大家观察到的？检查结果得到的信息是什么？与学生在检查过程中交流讨论超声波的理论、B超的结构、使用方法、原理、最后成像的分析。课后学生反映视频直播是一种很好的教学方法，在不便提供实践机会的理论知识讲授中，这种远程直播场景中的学习，有一种身临其境、参与其中的感觉，学习热情更高，掌握的知识更牢固。2．2在理论教学中使用视频直播手段的目标。（1）聚焦学生在教学过程中的体验和收获，把复杂枯燥的物理知识场景化、感性化，推进“以学生为中心的学习”策略［6］。加强临床实践能力培养的同时，也培养学生关爱患者、大医精诚的职业素养。（2）打破课堂的沉默，让课堂“热闹”起来［9］。通过远程视频直播连接，调适教师与学生的心理距离，发展学生的理解力、判断力和创新思维能力。（3）汇聚一切优质条件支持教学［10］，仅仅抓住医教协同发展的医学教育事业的重大机遇。（4）融合现代信息技术手段，与时俱进，为学生提供更丰富、便捷、优质的学习资源。

3建立视频直播教学方法的实施方案

3．1建立远程互动教室。通过使用高校建立的智慧教室或是网络视频通信软件，就可以轻松实现与单个或多个远程终端的视频通信。实现视频直播简单易行，成本低。而且随着现代通信技术的蓬勃发展，特别是4G移动通信技术的广泛使用，为获得快速高质量的视频、音频信息提供了有效途径和质量保证。3．2建立多位教师合作授课的机制。视频直播手段的使用使授课教师发生了角色上的转变，课堂上更像是学生的引导者、合作者、组织者［11－12］。从传统的“一人讲”课堂变成了多人分工明确的讲授和演示。为了提高课堂教学质量，就需要至少两位甚至更多的教师跨越空间障碍的协同授课。3．3建立多个科室长期合作关系。视频直播手段的使用，把教室从局限的空间转换到物理学教研室，为了提供给学生最直观、最真实的知识场景，可能还需要借助其他教研室或医院的人员、仪器设备，因此需要建立与其他教研室、医院教学中心长期合作、互帮互助的关系，把学校的资源最大化利用。

4小结

超声原理基础知识篇4

关键词：模糊图像；模糊图像处理技术

中图分类号：TP317.4文献标识码：A文章编号：1674-7712（2013）14-0000-01

近些年，随着电子产品行业的发展，大量具有摄像功能电子产品的广泛使用，给人们的工作和生活带来了很多便利。但是由于这些电子产品本身质量参差不齐，所拍摄的图像质量较差，，图像模糊难以辨认。我们把这些模糊难以辨认的图像称为模糊图像。为了充分发挥这些模糊图像的价值，满足人们生活工作的需要，就需要对其进行处理。目前，常用的技术就是模糊图像处理技术。

一、模糊图像特点分析

模糊图像有很多来源，但手机和监控系统是其主要来源。由于手机便于携带，可随时随地的拍摄照片和视频，但是由于很多手机拍摄的图像不清晰，因此手机成为模糊图像的主要来源之一。监控系统在很多重要的场所都有覆盖，给寻人、寻物以及刑事侦查等带来很大的方便。但是很多监控系统的分辨率较低，所拍摄的图像也往往模糊不清，因此，监控系统也是模糊图像的主要来源之一。此外，还有摄像机、电脑摄像头等来源的模糊图像。这些模糊图像具有以下特点：（1）单个处理对象有效像素较少；（2）图像噪声水平高且噪声类型复杂；（3）图像模糊不清晰。由于模糊图像自身的特点，使其无法清晰辨认，因此必须要用模糊图像处理技术对其进行处理。

二、模糊图像处理的原理及常用技术

模糊图像处理核心算法的基础主要涉及数学中有关矩阵、概率统计、微积分以及物理原理、光学知识和信号处理知识等，利用了许多经典及当代先进的数学工具，如快速傅里叶变换（FFT）、小波变换、微分方程和调和分析等。因此，模糊图像处理是对多学科知识的综合应用。模糊图像处理技术还需要激光模拟计算机。激光模拟计算机通常是由激光器、透镜组、光学滤波器、色散光栅、显示器及其它附件组成。模糊图像经过激光模拟计算机处理后可以使模糊难以辨认的图像变得较为清晰。激光模拟计算机的关键元件是光学滤波器，根据各种不同的信息处理要求，可以制作各种不同的复杂的光学滤波器。这些复杂的光学滤波器不但可以处理模糊图像，而且还可以识别图像。

模糊图像处理技术是数字图像处理技术的核心，根据模糊图像处理技术的发展和技术本身的复杂程度，模糊图像处理又可以细分为常规处理、高级处理和特殊处理三种。常规处理包括图像增强、图像滤波、正交变换、形态学操作、几何变换、图像运算、图像特征和图像转换等；特殊处理包括人脸超分辨率、车牌恢复/增强、低照度处理和雨雾图像增强等；高级处理包括图像去噪声、图像复原、图像融合和图像超分辨率等。其中，模糊图像常规处理技术出现的时间早、方法成熟，简单容易掌握，并且在一般的数字图像处理教材中都有介绍，因此本文不做介绍。而模糊图像特殊处理在一般工作生活中用的比较少，因此本文也不做介绍。下面本文将重点介绍最常用也是重要的三项处理技术，即图像去噪声、图像复原和图像超分辨率。

（一）图像去噪声

图像去噪声是建立在数学模型基础上的，目前常用的数学模型有两种，即加性噪声模型和乘性噪声模型。加性噪声模型是把观测图像看成是由清晰图像加上噪声得到的；乘性噪声模型把观测图像看成由清晰图像乘以噪声得到的。其中，最常用的模型是加性噪声模型。

无论是哪种数学模型，其原理基本相同，即假设清晰图像和噪声具有一定的先验条件，其中噪声的先验模型较为简单，一般被认为是高斯白噪声或是满足特定形式分布的随机噪声，个别情况下考虑特殊的噪声。与噪声的先验模型相比，清晰图像的先验模型则相对复杂。随着人们对图像去噪声的深入研究，目前人们已经建立了多种噪声模型和清晰图像模型。而模糊图像去噪声的算法实际上就是不同的噪声模型和清晰图像模型相组合，加上不同的求解方法，就构成了形形的去噪声算法。由于噪声模型和清晰图像模型数量多，因此去噪声算法也有很多算法，但是目前常用的算法有滤波技术、小波域算法、空间域算法、基于训练的算法、时空结合的算法。

（二）图像复原

有时我们获得的图像比较模糊，需要将其变得更清晰一些，而图像复原就可以实现这个目的。图像复原技术实际上就是对各种模糊图像进行处理从而使其变得更清晰的一种技术。图像复原算法大多通过具体情况下的图像退化模型来估计原始图像，如散焦模糊、运动模糊、大气湍流、成像角度引起的图像变形等。此外，有一些图像的退化模型无法确定，对这一类图像的复原称为盲目复原。如果图像变形是全局一致的并且等价于一个卷积过程，这时图像复原也称为反卷积问题。图像复原的算法也有很多种，常用的有维纳滤波Richard-Lucy算法、小波域算法、空间域算法、基于训练的方法、防抖动算法。

图像复原是模糊图像处理中的难点，虽然图像复原的算法有很多种，但是很多情况所获得的复原图像效果并不好。例如压缩行程的模糊图像、多种模糊过程混合而成的模糊图像，甚至有些完全未知的模糊图像无法用退化模型来进行处理。因此，对于图像复原技术还需要做更深入细致的研究。

（三）图像超分辨率

图像超分辨率俗称图像放大，一般情况下图像放大采用简单的图像插值技术，但是全局一致的插值技术往往带来模糊效应，不能满足要求。目前在图像超分辨率技术中常用的为复杂超分辨率技术。改技术是利用自然图像高频信息之间的相关性对丢失的高频进行合理预测，然后重建出高分辨率图像。

三、模糊图像处理技术的应用

正是由于模糊图像处理技术能够通过不同的运算方法，能够将模糊图像变得清晰，所以在资源勘探、高空侦察、公安司法、尖端科学的发展中起着越来越重要的作用。例如，在从飞机或者卫星上拍摄地面图像时，由于大气流动的影响，加上照相仪器质量和照相技术等原因，往往会使图像模糊不清。但是用模糊图像处理技术就能在几秒钟的时间内完成对图像的处理，而且图像的处理效果较好。正是因为如此，模糊图像处理技术在多个领域得到了广泛应用。

参考文献：

[1]陈睿.计算机模糊图像处理[J].信息通信，2013（5）.

超声原理基础知识篇5

随着现代医学科学技术的进步，许多医疗检测器械或设备的应用，为临床提供了可靠的诊断结果或依据，大大方便了医生的诊治工作。根据本人近些年来从事《医用物理学基础》教学的实际情况，结合中职学校医学生理论需要，认为医学生在努力掌握常用医疗器械或设备操作技能的同时认真学好其物理学原理，对从事医学工作具有现实意义。

1具备基本的力学知识是医护专业学生工作的基础

在医护工作中，经常会用到力学知识帮助病人进行检查或治疗，学一点这方面的知识能更好地胜任所担负的工作。比如，在医学护理中，对于体力较弱的女护士，移动病人确实是一项很费力气的工作，常常护士累得满头大汗，病人却不能移到想要的位置。如果具备作用力与反作用力的知识，在护理中协助病人移向床头时，让病人仰卧屈膝，双手握住床杆向上撑起身体，双脚向床尾用力蹬踩，依靠双腿的反作用力便可使病人比较容易的移向床头。对于外科医生如果懂得合力与分力，力的合成与分解的知识，便可设计或制作一些简单的力学牵引器械，帮助医生完成对需牵引治疗病人的牵引治疗。

2理解振动和波的概念有助于掌握听诊器的工作原理和使用

振动和波是自然界普遍存在的物理现象。振动是物体在某一平衡位置附近做周期性的往复运动形式，而波则是这种振动形式在媒介中的传播。理解了振动和波的概念，知道了振动的振幅、周期和频率，懂得了波长、频率和波速的关系，进而了解了声波的产生及传播途径，可以更好地帮助我们弄清听诊器的工作原理。这里讲到了振动，联想到了声波，也就是声音。那么声音是如何产生的呢？它是由物体振动产生的，我们通常把该物体称为声源，当这个声源带动空气振动时就形成了声波，人的耳朵感觉到空气的振动时就听到了声音。听诊器就是以人体内发出的声音引起胸件膜片振动，进而将振动信号通过导管内空气振动传递到耳塞，最终传入人耳引发耳膜振动使医生听到人体内的声音的。知道了心音、呼吸音等都是振动产生的结果，还可以帮助我们更深刻的理解振动和声音的概念，更好地理解听诊器的设计原理以及结构组成，对于使用和维护都是有很大帮助的。

3了解超声波的特性对超声诊断和治疗具有积极的指导意义

我们已经知道了声音是振动的结果，但并不是所有的声音人们都能听得到。实验证明，人的耳朵能听到的声音其频率约在20Hz-20000Hz之间，当频率超过20000Hz时人的耳朵是听不到的，我们把该频率段的声波称为超声波。为什么超声波一经发现就能得以广泛应用呢？这是因为超声波所具有的一些物理特性所决定的。首先，超声波的频率高，波长较短，接近红外线的波长，衍射现象不明显，方向性好，便于定向集中发射；其次，超声波的声强大，且频率越高声强越大；再其次，超声波对固、液体的穿透能力强，能量衰减小，尤其在人体肌肉、脂肪中衰减也很小；最后，超声波遇到障碍物时容易发生反射，特别是在遇到有杂质或不同媒介质的界面时会产生显著的反射效果。因此，医学上利用了上述特性制成了超声诊断仪，用来检查人体组织器官是否存在病变。超声成像的主要原理就是利用超声诊断仪向人体组织中发出超声波，遇到各种不同的物理界面时产生不同的反射、散射、折射和吸收衰减，形成信号差异，并将这些信号差异接收放大和信息处理，显示出各种可供分析的图像，从而进行医学诊断的。知道了这些知识，对于弄清超声诊断仪的结构组成及操作使用方法将会带来极大的帮助。

4理解压强的概念有助于对血压计的设计原理及使用方法的掌握

血压计是医护人员必备的测量人体血压的专用仪器，对于医学生来说，掌握它的工作原理和使用方法是他们应具备的基本技能。由于部分医学生对物理学中大气压强的概念不甚理解，往往造成老师在讲授血压计的操作使用时，出现对计示压强和实际压强分不清的情况。怎样来理解和掌握这一概念呢？我们不妨用人浸入水中的感受来理解大气压强的存在，当人浸没到水中时，你会感受到周围的水对你的身体有一个压强的作用。同样，人在大气中，大气对浸在它里面的人也会产生压强，这个压强就叫做大气压强，简称为大气压。人们在测量人的血压时，由于肱动脉处的血压是高于大气压的，因此，测量时在血压计标尺上读到的数值是高于大气压强的部分，我们把它称为计示压强，又叫做相对压强。而人体肱动脉处的实际压强则是大气压强和计示压强的总和，我们把这个总的压强值叫做实际压强，或者叫绝对压强。具备了这些知识，有助于医学生更好的理解血压计的设计原理、结构组成及操作使用方法，有助于正确测量人体的血压数值。

5懂得气体栓塞的形成原因是护理工作的基础

护士在给病人输液或打针时，总是先清除掉滞留在细管内的气泡，以免空气进入人体给病人带来危害。那么这些气泡出现在细管中会有哪些影响呢？有了气体栓塞的概念便可知道它的危害。在物理学中，我们把浸润液体在细管中流动时出现气泡阻碍液体流动，且气泡在细管中过多时液体的流动完全被阻塞的现象称之为气体栓塞。造成气体栓塞的原因是气泡内前后液面的半球面半径不同，两端附加压强不同，形成了压强差，由于这个压强差的方向与流动方向相反，阻碍了液体的流动。临床治疗中十分忌讳气体栓塞现象，因为它会造成部分细胞、组织坏死，甚至危及人的生命。因此，对于医学生来说，理应知道它的形成原因及如何处置。

超声原理基础知识篇6

关键词：vb；动画仿真系统；高职；超声检测

目前，高职课堂教学面临着课程学时减少、难度增大、学生文化基础薄弱、缺乏学习兴趣等困难。如何提高课堂教学质量，创新教学方法，是值得深入研究的重要课题。

超声检测是无损检测方向一门十分重要的课程，需要学生在理论基础与操作能力上有透彻的理解和娴熟的应用。由于超声检测的部分理论知识枯燥艰深，课堂教学难以让学生建立感性认识，不容易激发学生的学习兴趣。若建立实验室平台则耗时、耗材。如果对这些重要知识点借助计算机进行仿真教学，不仅方便经济，还可以通过修改参数、变换模型，让学生随时观察到系统模型各变量变化的全过程。这样就使学生的学习过程由感性到理性，学生将更深刻地理解超声检测技术。可以此为基础，调动学生进行模拟仿真学习的积极性与参与性，逐步实施基于工作过程的自主学习型高技能人才培养模式。

目前，可以实现仿真的软件很多，基于vb来编写教学仿真系统相对而言直观、灵活。下面笔者将以a型脉冲反射式超声波探伤、超声波倾斜入射到异质界面的反射和折射以及超声纵波声场三个知识点为例，介绍vb在超声检测教学中的仿真应用。

a型脉冲反射式超声波探伤

（一）基本原理

在一定重复频率的同步脉冲信号触发下，发射电路以相同的重复频率产生高频高压脉冲信号，该信号激励换能器以相同的重复频率发射同频率的超声波。WWW.133229.cOM这种超声波传导于工件中，遇到不连续性（包括工件底面）后产生反射，该反射回波被换能器接收并转换为电信号，经接收、放大后传至显示器的垂直偏转板产生垂直偏转。与此同时，在同步信号的触发下，时基电路以相同的重复频率产生时基信号，给显示器的水平偏转板产生时基扫描线。这样，接收信号的波形便显示于示波屏，根据示波屏上显示信号的位置、高度和特征，可判断不连续性的位置、大小和性质。

（二）仿真系统

探伤平台仿真系统涉及信号发送、超声波工件探伤和接收信号显示三大部分，如图1所示。信号发送部分包括同步信号、时基电路和发射信号三个演示框。探伤平台部分用蓝色实体方框表示被测工件，红色实体方框表示换能器（探头），黄色实体方框表示工件内部缺陷，探头接收到激励信号产生超声波，传播到工件内部进行探伤，同时探头经接收电路将微弱的反射信号进行放大处理在显示器部分演示出来，让缺陷回波信号位置随缺陷埋深的变化而变化。演示平台上还设置了频率、幅值等调节参数，通过这些参数的变化，学生可以更深刻地理解超声检测原理。

程序关键部分是超声波激励信号的模拟演示。笔者引用的激励信号为加窗正弦波信号，表达形式为vin（t）=a[h阶梯函数。

部分程序如下：

fori=0.5to8*pisteppi/6000

f1（j）=heavi（i*（10^（-6）））-heavi（i*（10^（-6））-n/（fc*1000））

f2（j）=1-cos（2*pi*fc*i*（10^（-3））/n）

f3（j）=sin（2*pi*fc*i*（10^（-3）））

picture2.drawwidth=1

picture2.pset（（i*30+m*4*pi*80）/frq，amp*5*f2（j）*f3（j）*f1（j）*30+picture2.height/2），vbyellow

j=j+1

next

……

（三）教学应用

a型脉冲反射式超声波探伤基本工作原理是较难理解的一个知识点。学生很难把同步信号、时基信号、发射信号等概念以及它们之间的联系掌握清楚。为此，教学可安排在实训室进行，一方面，学生自行演示并操作仿真软件方便理解超声检测设备内部的电路运行情况，另一方面，让学生选择检测系统搭建试验平台，同时在超声探伤仪屏幕上观察检测结果。这样，让学生将软硬件结合，动手操作和学习结合，能极好地调动学生的学习兴趣，使学生深入理解超声探伤基本工作原理，为后续实训操作奠定了基础。

超声波倾斜入射到异质界面的反射和折射

（一）基本原理

当超声波在某一介质中以入射角倾斜入射到异质界面时，将会在界面处发生反射、折射和波型转换，即产生反射纵波和反射横波以及折射纵波和折射横波。入射角与反射角之间以及入射角与折射角之间符合施耐尔定律。通过该定律还可以延伸出临界角的概念。

（二）仿真系统

如图2所示，演示平台中包括参数设置和声波传播演示两部分。参数设置涉及两种异质材料和入射角的选择，确定好异质材料，右侧的信息栏中将显示出两种介质的纵波速度与横波速度，有助于学生对材料信息的了解。一旦调节入射角，用直线条表示的超声波随即在平台部分显示出来，借助不同颜色区分入射、反射和折射的纵波与横波，线条的粗细用来表示信号能量的强弱。随着入射角的改变，反射波与折射波角度亦随之发生变化，当条件满足，可以清晰掌握折射角达到90°时波形轨迹的变化，这会使学生对第一临界角和第二临界角的理解更加深入。程序编制过程需要注意的是当入射角达到第一临界角时，在介质2中只有横波而无纵波，此时反射纵波能量加强，当入射角达到第二临界角时，在介质2中既没有横波也没有纵波，反射横波沿界面传播。

（三）教学应用

这部分是超声检测的重要知识点。在传统教学中，学生由于不熟悉超声波传播特性，只能死记公式，无法灵活运用，对临界角的概念理解不清。在教学中，可将仿真软件与练习题相结合，教师先介绍仿真软件的使用，随即让学生进行仿真操作，模拟各种光疏到光密物质、光密到光疏物质的超声波传播情况，观察第一、第二临界角的产生条件与时机，同时结合仿真动画理解斯奈尔公式每个参数的含义，再结合练习题进行公式运用，之后将公式计算结果在仿真软件中进行验证，保证了学生全面掌握超声波传播原理与斯奈尔定律。

超声纵波声场

（一）基本原理

超声换能器向介质中辐射超声波的区域称为声场，通常用声压分布与声场的指向性来描绘。该声压在极大值和极小值间起伏变化，最后一个极大值点处与声源的距离称为近场长度，用n表示，n=d2/4λ。声场能量主要分布在以声轴线为中心的一定角度内，这种声束集中向一个方向辐射的性质称为声场的指向性，用指向角或半扩散角?兹表示，?兹=sin-11.22λ/d。近场长度和半扩散角是描述声场的两个关键要素，而它们的值主要取决于检测频率和探头晶片尺寸。

（二）仿真系统

如图3所示，演示平台包括参数设置和声场演示两部分。晶片尺寸和检测频率通过滚动条调节大小，从而表现出对声场的影响。演示部分分别用不同颜色表示被检工件、探头、声场，其中近场区声场不扩散，而进入远场区声束开始扩散。当分别改变晶片尺寸和检测频率大小时，可以清晰看到声场中近场长度与扩散情况的变化。由于晶片尺寸和检测频率同时决定声场，因此在程序中需要用到大量条件嵌套语句。

部分程序如下：

privatesubhscroll1_change（）

f=hscroll1.value

'f为晶片尺寸滚动条数值

selectcased

'd为检测频率滚动条数值

case1

selectcasef

case1

……

case2

……

endselect

endsub

（三）教学应用

晶片尺寸与检测频率对声场与扩散角的影响以及近场的概念是学生必须掌握的重要知识点。知识点的掌握主要还是对公式的理解与记忆。学生通过设置仿真参数，模拟各种声场扩散情况，将仿真动画结果与公式实例分析互相验证，不仅能对各参数的含义有更深入的理解，同时将公式运用到实例能真正实现对声场全面的理解。

本文介绍的基于vb实现的教学仿真已经很好地应用于超声检测课程教学，促进了课堂互动，极大地改善了教学效果，强化了学生对知识理解，得到了一致好评，值得教学一线的教师尝试和持续改进。目前，该超声检测课程已成功申报检测技术及应用专业自主学习型高级能人才培养模式实践研究教育教学研究项目，并已获批深圳职业技术学院校级精品课程。

参考文献：

[1]李立宗.vb程序设计教程[m].天津：南开大学出版社，2009.

[2]李淑华.vb程序设计及应用[m].北京：高等教育出版社，2004.

[3]xlin，fgyuan.diagnosticlambwavesinanintegratedpiezoelectricsensor/actuatorplate:analyticalandexperimentalstudies[j].smartmater.struct，2011，（10）:907-913.

[4]史亦韦.超声检测[m].北京“机械工业出版社，2005.