[发明专利]图像显示调节设备、图像显示调节方法和显示器

说明书

技术领域

本申请总地涉及对二维图像、特别是医学图像的显示参数进行调节的图像显示调节设备、图像显示调节方法和显示器。

背景技术

高位差图像(high bit level image)的每个像素需要用多个比特如12或16或更多比特表示，因此总共有超过4096个灰度级并且无法在普通显示器上显示。例如，医学图像（诸如X光图像，CT图像等）通常是高位差图像，如果以12比特表示一个像素，则灰度范围从0到4095。相对而言，普通显示器以8比特表示一个像素，因此灰度范围从0到255，因此在普通显示设备上可以呈现以8比特表示的低位差图像(low bit level image)但不能完全呈现如上所述的高位差医学图像，如图1所示的在普通显示器上呈现的X光图片。这几乎无法满足聚焦于特定生理结构如肺部的需求。

在诊断期间，为了能够聚焦于医学图像上的特定生理结构常常需要在显示器上调节图像的显示参数，以达到将图像对比度增强或减弱来突出特定生理结构的目的。要被调节的显示参数例如在线性调节的情况下可以包括窗宽和窗位。以CT图像为例，窗宽是用来显示CT图像的某个CT值范围如256-600，这个范围的尺寸也可称作灰度窗口，CT值落在此CT值范围内的结构均以相应的灰度进行显示。CT值高于此范围的结构，均以白色显示；反之，CT值低于此范围的结构，均以黑色显示。窗宽可以影响图像显示的对比度，窗宽越宽，各结构之间的灰度差别越小并且对比度下降；反之则对比度增大。窗位是该CT值范围的中心值。窗位可以影响图像显示的亮度，如果窗位不同的话，则同样的窗宽的显示亮度也不同。

因此，良好的窗宽不仅要足够宽以便覆盖特定生理结构的解剖细节的灰度范围，但也要足够窄以提供关于解剖细节的明显区别和锐利的对比度。良好的窗位能够提供视觉上适当的亮度。取决于要被聚焦的结构，这些参数的设置也会大大地改变。当用户期望观看特定结构的细节时，常常不清楚何种参数设置才能提供最好的视觉效果，因此通常都要通过大量的试错进行调节才能获得医学图像的理想显示结果并且效率无疑是低下的。

为了提高图像显示调节的效率，已经给出了很多方法。

在一般的调节方法中，用户通过输入或鼠标操作来手动地改变参数值，同时实时观看所得的图像。尽管可以绘制灰度转换函数作为辅助可视结果并且向用户提供如何调节的一些线索，但其不提供对特定生理结构到可视的灰度范围之间的映射的任何指示，并且并因此需要大量试验来找到用于目标结构的合适灰度级范围。

在基于感兴趣区(ROI，region of interest)的方法中，从高位差图像中选择感兴趣区，并且然后计算用来围绕该区域的灰度范围收窄的灰度窗口。尽管该方法具有自动化的方面，但是基于ROI的方法是空间相干的，而不是灰度相干的，也就是说，该感兴趣区易于包括无关的非特定生理结构，从而干扰了用于特定生理结构的灰度窗口的准确计算。

另一种方法是把高位差图像呈现为三维表示，以便提供在普通显示器上不可见的更多细节。但是对于医学应用而言，二维医学图像更方便且更容易搜索，因此仍需要尽可能高效地获得优化的二维表示。

例如，美国专利公开US7283654B2给出了一种用于观看医学图像中的组织或器官的方法，其中提供了针对具有强度相关特点的组织或器官的幅度增强图像，以使得与不具有幅度增强分析的二维图像相比，这些组织或器官对于人眼更容易辨别。在该方法中，针对一些组织或器官提供三维表示（幅度增强分析），但是其目的是提供医学图像的更加易于辨别的组织或器官，即医学图像的增强视觉效果，而与便于调节图像的显示参数（诸如窗宽和窗位等）毫不相关。此外，幅度增强的三维图像所反应的并非实际物理结构，而是图像色彩结构。由于知识或习惯的原因，医师最终要看的是二维图像而并非三维图像并且因此仍需要向准确的二维图像显示的传统调节。

美国专利公开US7516417B2公开了一种用户界面，其中提供了多个可选择的图标，每个图标包括表示窗宽和窗位设置的值的灰度斑块。用户仅需要选择指定的按钮，就将自动地把窗宽和窗位调节到与按钮相关的指定值。虽然该用户界面与多次重复每次调节一个参数值的操作相比在效率和直观方面做出改进，但是在该方法中，窗宽和窗位的显示参数对的数量是有限的，并且因此调节的数量也是有限的而非连续的，这使得无法适用于一些更精细的调节。此外，根据该文献，经验不足或不熟悉灰度与解剖细节之间的映射的医生仍难以确定要选择哪个按钮，从而还要执行试错过程。

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