醫(yī)用專業(yè)顯示器超高位寬圖像增強顯示裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種醫(yī)用專業(yè)顯示器超高位寬圖像增強顯示裝置及方法。
【背景技術】
[0002] 色位深度，簡稱色深(Color Depth)，是用Bit數(shù)表示數(shù)碼相機、顯示器、掃描儀 等顯示設備色彩顯示數(shù)目的單位，更是衡量上述顯示設備色彩顯示能力的重要參考指標。 然而，眾多廠家一般習慣上使用bit位寬來代替色深，以便向公眾更加直觀形象地描述他們 的顯示產品的色彩顯示能力。目前，例如家用電腦、筆記本等一般民用顯示器主流位寬只有 8bit，可以顯示256級灰階，呈現(xiàn)16777216種色彩。然而在醫(yī)用顯示領域，由于醫(yī)學診斷的特 殊需要，要求主流的醫(yī)用顯示器位寬達到l〇bit或12bit，從而可以實現(xiàn)1024(2 1()=1024)或 4096(212=4096)級灰階顯示。
[0003] 與普通民用顯示器不同，醫(yī)用專業(yè)顯示器對亮度、灰階、分辨率等技術參數(shù)有著極 高的要求。這是因為醫(yī)學影像在亮度和灰度上呈現(xiàn)的任何微小差異，都對于早期病灶的診 斷、發(fā)現(xiàn)和預防有著至關重要的意義。另外，隨著技術的發(fā)展，醫(yī)學影像包含越來越豐富的 信息，特別是在醫(yī)用3D影像技術浪潮的推動下，醫(yī)學影像的數(shù)據(jù)量急速上升，傳統(tǒng)醫(yī)用顯示 器lObit或12bit位寬的數(shù)據(jù)在傳輸和顯示方面，已經越來越難以滿足醫(yī)學診斷需求。因此， 在現(xiàn)有顯卡位寬已經固化情況下，以一定方式擴展醫(yī)用顯示器顯示位寬，不僅提高圖像顯 示精確度，減少不必要的誤差，而且實現(xiàn)醫(yī)用顯示器顯示更多的灰度級數(shù)和色彩種類，更容 易辨識潛在病灶，有助于醫(yī)生提高對患者病灶的診斷效率及準確率。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供了一種醫(yī)用專業(yè)顯示器超高位寬圖像增強顯示裝置及方法， 實現(xiàn)任意超高位寬數(shù)據(jù)對屏特征曲線的精確描述。其價值在于增加了圖像灰度級數(shù)和色彩 種類，更容易辨識潛在病灶，并減少了對屏特征曲線描述的誤差，有助于醫(yī)生提高對患者病 灶的診斷效率及準確率。
[0005] 為達到本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用一種醫(yī)用專業(yè)顯示器超高位寬圖像增強顯示裝 置其包括:一種醫(yī)用專業(yè)顯示器超高位寬圖像增強顯示裝置，其特征在于其包括:位寬擴展 模塊、抖動模塊和幀控模塊等三個模塊，其中位寬擴展模塊實際上是存有一張數(shù)據(jù)位寬從 10bit/12bit擴展成為對應1613^、1713^、181^11%^和2013^位寬數(shù)據(jù)的〇]1'查找表。該查 找表的制作方法由上述一種醫(yī)用專業(yè)顯示器增加數(shù)據(jù)位寬的擴展方法所決定，抖動模塊采 用了動態(tài)抖動算法，主要是通過調制像素數(shù)據(jù)間的空間關系來增加圖像顯示灰度。抖動算 法一般采用抖動矩陣做比較運算，矩陣中的值對應于一個小像素，整個矩陣對應于一個大 像素。常見的抖動矩陣有三種，分別是Bayer型、網點型和漩渦型； Bayer型 網點型 漩渦型
當用4x4矩陣時，可以使2級灰度通過抖動算法產生16級偽灰度，當用8x8矩陣時，可以 使2級灰度通過抖動算法產生64級偽灰度，Bayer型矩陣中22n x22n方陣D2n,2n可以由Limb提 出的標準圖案算法遞推得到： 其中，為全1方陣， 幀控模塊采用了幀率控制技術，主要是利用人眼的視覺惰性，用多幀圖像來模擬原圖 像一幀的效果，從而顯示更多的色彩。
[0006] 在上述技術方案的基礎上，進一步包括一種醫(yī)用專業(yè)顯示器超高位寬圖像增強顯 示裝置及方法，其特征在于其包括步驟如下： 51. 上位機產生10bit、12bit位寬范圍內的所有數(shù)值，并通過微控制器模塊(例如ARM) 發(fā)送給增強裝置，增強裝置以非增強模式工作，即不會使用抖動和幀控功能，直接產生不同 數(shù)值的DDL，最后驅動液晶面板分別顯示出1024個不同亮度值和4096個不同亮度值。其中， lObit數(shù)據(jù)位寬對應范圍是0-1023(21° -1=1023)，12bit數(shù)據(jù)位寬對應范圍是0-4095(212 -1=4095)； 52. 專業(yè)色彩分析儀實時測量液晶屏在10bit、12bit兩種不同位寬下不同數(shù)值所對應 的高精度亮度值，并將測試結果反饋給上位機； S3 .上位機可以根據(jù)需求，選擇以曲線擬合的方式，用16bit、17bit、18bit、19bit和 20bit位寬的數(shù)據(jù)去描述屏特征曲線； 54.上位機可以根據(jù)需求，選擇以分段插值的方式，用1613；[1:、1713；[1:、1813；[1:、1913；[1:和 20bit位寬的數(shù)據(jù)去描述屏特征曲線； S5 .上位機可以根據(jù)需求，選擇以直接全數(shù)值測試的方式，用16bit、17bit、18bit、 19bit和20bit位寬的數(shù)據(jù)去描述屏特征曲線； 56. 上位機依據(jù)不同位寬擴展方式的屏特征曲線，進行l(wèi)Obit或12bit多種曲線矯正， 最終將lObit或12bit數(shù)據(jù)對應的超高位寬數(shù)據(jù)的映射表寫入增強裝置的位寬擴展模塊LUT 查找表中； 57. 上位機發(fā)送命令啟動增強裝置的圖像顯示增強功能。
【附圖說明】
[0007] 下面結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述： 圖1為本發(fā)明的裝置框架圖。
[0008] 圖2為本發(fā)明的增強裝置中抖動模塊結構圖。
[0009] 圖3為本發(fā)明的增強裝置中幀控模塊結構圖。
[0010] 圖4為本發(fā)明的直接全數(shù)據(jù)測試生成16bit屏特征曲線框架圖。
[0011] 圖5為本發(fā)明的擬合、插值和直接全數(shù)據(jù)測試三種位寬擴展方式流程圖。
[0012] 圖6為本發(fā)明的測試醫(yī)用顯示器后上位機生成的16bit屏特征曲線圖。
[0013]【具體實施方式】： 一種醫(yī)用專業(yè)顯示器超高位寬圖像增強顯示裝置其包括:一種醫(yī)用專業(yè)顯示器超高位 寬圖像增強顯示裝置，其特征在于其包括:位寬擴展模塊、抖動模塊和幀控模塊等三個模 塊，其中位寬擴展模塊實際上是存有一張數(shù)據(jù)位寬從l〇bit/12bit擴展成為對應16bit、 17bit、18bit、19bit和20bit位寬數(shù)據(jù)的LUT查找表。該查找表的制作方法由上述一種醫(yī)用 專業(yè)顯示器增加數(shù)據(jù)位寬的擴展方法所決定，抖動模塊采用了動態(tài)抖動算法，主要是通過 調制像素數(shù)據(jù)間的空間關系來增加圖像顯示灰度。抖動算法一般采用抖動矩陣做比較運 算，矩陣中的值對應于一個小像素，整個矩陣對應于一個大像素。常見的抖動矩陣有三種， 分別是Bayer型、網點型和漩渦型； Bayer型 網點型
漩渦型 當用4x4矩陣時，可以使2級灰度通過抖動算法產生16級偽灰度，當用8x8矩陣時，可以 使2級灰度通過抖動算法產生64級偽灰度，Bayer型矩陣中22n x22n方陣D2n,2n可以由Limb提 出的標準圖案算法遞推得到： 其中，為全1方陣， 幀控模塊采用了幀率控制技術，主要是利用人眼的視覺惰性，用多幀圖像來模擬原圖 像一幀的效果，從而顯示更多的色彩。
[0014] 在上述技術方案的基礎上，進一步包括一種醫(yī)用專業(yè)顯示器超高位寬圖像增強顯 示裝置及方法，其特征在于其包括步驟如下： 51. 上位機產生10bit、12bit位寬范圍內的所有數(shù)值，并通過微控制器模塊(例如ARM) 發(fā)送給增強裝置，增強裝置以非增強模式工作，即不會使用抖動和幀控功能，直接產生不同 數(shù)值的DDL，最后驅動液晶面板分別顯示出1024個不同亮度值和4096個不同亮度值。其中， lObit數(shù)據(jù)位寬對應范圍是0-1023(210 -1 = 1023)，12bit數(shù)據(jù)位寬對應范圍是0-4095(212 -1=4095)； 52. 專業(yè)色彩分析儀實時測量液晶屏在10bit、12bit兩種不同位寬下不同數(shù)值所對應 的高精度亮度值，并將測試結果反饋給上位機； S3 .上位機可以根據(jù)需求，選擇以曲線擬合的方式，用16bit、17bit、18bit、19bit和 20bit位寬的數(shù)據(jù)去描述屏特征曲線； 54.上位機可以根據(jù)需求，選擇以分段插值的方式，用1613；[1:、1713；[1:、1813；[1:、1913；[1:和 20bit位寬的數(shù)據(jù)去描述屏特征曲線； S5 .上位機可以根據(jù)需求，選擇以直接全數(shù)值測試的方式，用16bit、17bit、18bit、 19bit和20bit位寬的數(shù)據(jù)去描述屏特征曲線； S6.上位機依據(jù)不同位寬擴展方式的屏特征曲線，進行l(wèi)Obit或12bit多種曲線矯正， 最終將lObit或12bit數(shù)據(jù)對應的超高位寬數(shù)據(jù)的映射表寫入增強裝置的位寬擴展模塊LUT 查找表中； S7.上位機發(fā)送命令啟動增強裝置的圖像顯示增強功能。
[0015] 根據(jù)屏特征曲線，利用專業(yè)色彩分析儀測試lObit范圍內1024個不同像素點數(shù)值 對應的亮度值或12bit范圍內4096個不同像素點數(shù)值對應的亮度值，通過擬合、插值或直接 全數(shù)值測試三種手段，用161^丨、171^丨、1813^、1%^和201^丨等超高位寬數(shù)據(jù)去精確描述出 該屏特征曲線的變化趨勢，即找出超高位寬數(shù)據(jù)在屏特征曲線上與亮度的函數(shù)關系，從而 實現(xiàn)醫(yī)用專業(yè)顯示器數(shù)據(jù)位寬的擴展，同時也實現(xiàn)了任意超高位寬數(shù)據(jù)對屏特征曲線的精 確描述。
[0016] 抖動就是像素值與其抖動矩陣中相應的閾值進行比較。概念上抖動過程就是將抖 動矩陣置于源圖像的每一個子區(qū)域，這樣每一個像素就與抖動矩陣中的每一個閾值一一對 應起來。數(shù)據(jù)比較器對給定的像素值與相應的矩元的值進行比較而確定Ddth為0或1。抖動 矩陣的矩元與圖像x-y坐標模4后相映射。即D(X，y) =D(i，j)，i=x%4，j=y%4。行計數(shù)器和像 素計數(shù)器分別完成水平及