[发明专利]一种显示器彩色灰阶图像自适应校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种显示器彩色灰阶图像自适应校正方法。

背景技术

通常医疗显示器一般分为诊断用、手术室用和教学用三大类。其中，诊断类显示器往往要求有高分辨率、高亮度、经过DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)校正等特性；而手术室用显示器面向内窥镜等前端成像设备，作为手术辅助信息显示设备需要配合成像设备的特性，分辨率适中、亮度一般，需要有GAMMA校正[1]。医疗显示器的用户，如放射科的医生，往往要同时查看病人的各种资料，如CT/MRI图像，病历信息，手术录像等内容。除了常见的灰阶图像，许多图像处理技术在医疗中的应用也日益广泛，如内窥镜系统成像，3D图像，彩色MRI图像、PET伪彩色图像等日益繁多，而这些信息都是彩色的。灰阶图像、彩色图像、文字、图表和音频等特质各异的各种信息都要准确地进行可视化处理并显示，便于诊断。彩色图像是有多种颜色的图像，和灰阶图像相比，是灰阶图像的超集，用RGB色彩空间表示时，三个分量的值可以在一定范围内变化；而灰阶图像是彩色图像的一种，是其子集，RGB三个分量数值完全一样。常规的灰阶显示器不能显示彩色图像信息，而简单的采用彩色显示器同时显示彩色和灰阶图像时，单一的校正方法会导致其中一种图像失真，影响诊断效果。这使得当前很多诊断用的工作站都是摆放多台特性不同的显示器，即采用两台高分辨率、高亮度、经过DICOM校正的灰阶显示器，外加一台低分辨率、低亮度、GAMMA校正的彩色显示器，分别处理、控制和显示不同的数据，从而满足进行准确诊断的需求。

然而为减少工作站由于多台显示器带来的不便，现有一些方案借助超高分辨率、高亮度的彩色LCD模组，在同一个LCD上显示多幅图像，把原来需要在多台显示器上显示的内容同时显示在一台显示器上，而显示器统一采用GAMMA校正或者DICOM校正其中之一对图像进行处理。但是采用这种单一的校正方式，会使图像效果变差，彩色图像如果采用DICOM校正[2，3]会产生色偏，而且整体亮度偏低，图像偏暗；而CT、MRI等灰阶图像若采用GAMMA校正会导致无法准确区分低灰阶部分的图像内容，整体图像过亮。因此采用单一的校正方法不能同时满足彩色和灰阶图像的准确表达。

根据GAMMA和DICOM的定义，二者归一化的校正曲线如图1所示，其中GAMMA采用2.2为例，横轴为归一化的数字输入值，纵轴为归一化的亮度值。可以发现，由于GAMMA校正曲线在DICOM曲线之上，在低灰阶部分，DICOM曲线的斜率较小，输出变化较小，在中间部分，DICOM曲线的输出亮度明显低于GAMMA曲线的。CT、MRI图像本应该由DICOM校正，如果用GAMMA校正的话，在低灰阶部分就会出现亮度过高且出现跳跃现象，导致无法准确区分图像特征；在输入为中间亮度值时，图像整体偏亮，导致亮度过高。彩色图像如果用DICOM校正，R，G，B三个分量数据不同的时候，由于DICOM校正的曲线明显区别于GAMMA，会导致校正后的R，G，B三个分量的比例发生变化。根据ITU-RRecommendation BT.709的定义，RGB到CIE XYZ的色彩空间变换表达式如式(1)所示，这样RGB