一種基于動態(tài)范圍轉(zhuǎn)換的醫(yī)學(xué)圖像窗寬窗位顯示方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)圖像處理領(lǐng)域，具體而言，涉及基于動態(tài)范圍轉(zhuǎn)換的醫(yī)學(xué)圖像窗 寬窗位顯示方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像在顯示屏上多顯示為灰度圖像，而大部分顯示器往往只支持8-bits 灰度顯示，通用的做法是將選擇原始圖像的一部分像素值范圍映射到顯示器從黑到白顯示 的灰階。選取的這個像素值區(qū)間稱為窗口，區(qū)間的上下限之差稱為窗寬，區(qū)間的中心稱做窗 位，這種做法稱為調(diào)窗技術(shù)。最常用的做法是將圖像像素值區(qū)域線性映射到〇~255可見灰 度區(qū)間，這樣做的結(jié)果是無論像素值在圖像中的作用，等長度的像素值區(qū)域映射到相同數(shù) 量的可見灰度級。
[0003] 為了盡可能充分突出對診斷有用的關(guān)鍵信息，如圖像中的軟組織、骨頭、腦組織、 肺、腹部等等，常在調(diào)窗后進行一些對比度增強的算法。一個自然的考慮是:根據(jù)不同像素 值區(qū)域蘊含診斷信息的重要性分配可見灰度級，或能提高圖像顯示效果。圖像處理中的直 方圖規(guī)定化方法在一定意義上體現(xiàn)了這樣的思想，但是用于醫(yī)學(xué)圖像顯示造成了圖像的信 息損失，并且難以保證視覺效果上的連續(xù)性。
[0004] 綜上，現(xiàn)有技術(shù)醫(yī)學(xué)圖像窗寬窗位顯示方法存在以下缺點：1)在調(diào)窗后未充分反 映不同灰度區(qū)間的重要性;2)有可能會丟失圖像的部分信息熵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決上述問題，本發(fā)明提出一種基于動態(tài)范圍轉(zhuǎn)換的醫(yī)學(xué)圖像窗寬窗位顯示方 法，以實現(xiàn)在不改變醫(yī)學(xué)圖像信息熵的條件下有效增強醫(yī)學(xué)圖像重要信息的顯示。本發(fā)明 提供如下技術(shù)方案：
[0006] -種基于動態(tài)范圍轉(zhuǎn)換的醫(yī)學(xué)圖像窗寬窗位顯示方法，包括：
[0007] 確定表征圖像像素值重要性的權(quán)重函數(shù)；
[0008] 根據(jù)原顯示圖像的概率密度函數(shù)及所述權(quán)重函數(shù)，構(gòu)造在概率密度非零的像素值 集合上嚴(yán)格單調(diào)遞增的動態(tài)范圍轉(zhuǎn)換函數(shù)；
[0009] 將原顯示圖像像素值范圍[min，max]通過所述動態(tài)范圍轉(zhuǎn)換函數(shù)變換為目標(biāo)顯示 圖像像素值范圍[f(min)，f(max)];
[0010] 將所述目標(biāo)顯示圖像像素值區(qū)域[f(min)，f(max)]映射到可見灰度區(qū)間。
[0011]優(yōu)選地，所述權(quán)重函數(shù)根據(jù)先驗知識或經(jīng)過計算給出；
[0012] 所述權(quán)重函數(shù)為w(x)，是關(guān)于所述原顯示圖像像素值X的一元函數(shù)w(x) 2 0,其中 在原圖像中出現(xiàn)的所述任一像素值X，要求所述權(quán)重函數(shù)w(x)>0。
[0013] 優(yōu)選地，構(gòu)造所述動態(tài)范圍轉(zhuǎn)換函數(shù)具體包括：
[0014] 確定原圖像的概率密度函數(shù)p(X)，概率密度非零的像素值個數(shù)為NP，則概率密度 非零的像素值集合為與=以|尸(幻> 0，M G &}，根據(jù)所述權(quán)重函數(shù)w(x)構(gòu)造在所述/? 上嚴(yán)格單調(diào)遞增的所述動態(tài)范圍轉(zhuǎn)換函數(shù)f(x);
[0015]所述f(x)的具體實現(xiàn)方式為：
[0017] 優(yōu)選地，所述將[f(min)，f(max)]映射到0~255的可見灰度區(qū)間，具體包括：
[0018] 所述原顯示圖像的像素值X映射至I」的可見灰度值計算方式為L(/W.-/(mi樣/(max)-/扣 其中u表示下去整運算。
[0019] 從物理意義上講，從原圖像概率密度直方圖和經(jīng)動態(tài)范圍轉(zhuǎn)換后圖像的概率密度 直方圖上看，動態(tài)范圍轉(zhuǎn)換函數(shù)f(x)改變的只是概率密度直方圖的"疏密"程度。經(jīng)動態(tài)范 圍轉(zhuǎn)換后的像素值線性映射到可見灰度區(qū)間，重要的像素值將獲得較多的灰度水平，因而 變得更加稀疏，從而有高的顯示對比度;次要的像素值只能映射到較少的灰度水平，清晰度 較低。實際上是可見灰度資源根據(jù)重要性的再分配。
【附圖說明】
[0020] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使 用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng) 域技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0021] 圖1為本發(fā)明實施例公開的一種基于動態(tài)范圍轉(zhuǎn)換的醫(yī)學(xué)圖像窗寬窗位顯示方法 的流程圖；
[0022] 圖2為本發(fā)明實施例的一張簡化的原始圖像顯示效果；
[0023] 圖3為本發(fā)明圖2所示原始圖像的像素值概率密度直方圖；
[0024] 圖4為本發(fā)明實施例的原始圖像經(jīng)過動態(tài)轉(zhuǎn)換后的圖像顯示效果；
[0025] 圖5為本發(fā)明圖4所示圖像的像素值概率密度直方圖；
【具體實施方式】
[0026] 下面通過具體的實施例子并結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細描述，但不限于這 些實施例。
[0027] 實施例一
[0028] 如圖1所示，為本發(fā)明實施例公開的一種基于動態(tài)范圍轉(zhuǎn)換的醫(yī)學(xué)圖像窗寬窗位 顯示方法的流程圖，該方法包括：
[0029] 步驟S101:根據(jù)先驗知識或經(jīng)過計算給出表征圖像像素值重要性的權(quán)重函數(shù)。
[0030] 假設(shè)原顯示圖像像素值為χ，χ可以是原顯示圖像的任一像素，權(quán)重函數(shù)是關(guān)于X的 一元函數(shù)W(x)，其中W(X) 2 (LwU)由先驗知識或經(jīng)過計算給出，對于在圖像中出現(xiàn)的像素 值X，則要求w(x)>0。
[0031] 步驟S102:根據(jù)原顯示圖像的概率密度函數(shù)及權(quán)重函數(shù)，構(gòu)造在概率密度非零的 像素值集合上嚴(yán)格單調(diào)遞增的動態(tài)范圍轉(zhuǎn)換函數(shù)。
[0032] 設(shè)p(x)為原顯示圖像的概率密度函數(shù)，概率密度非零的像素值個數(shù)為NP，則概率 密度非零的像素值集合為W = WI /?) >().1 ?ν,,丨，根據(jù)步驟S101中的w(x)構(gòu)造在巧+ 上嚴(yán)格單調(diào)遞增的函數(shù)f ( x )，f ( χ )稱為動態(tài)范圍轉(zhuǎn)換函數(shù)。動態(tài)范圍轉(zhuǎn)換函數(shù)f ( χ )的一種
[0033]步驟S103:將原顯示圖像像素值范圍[min, max]通過動態(tài)范圍轉(zhuǎn)換函數(shù)變換為目 標(biāo)顯示圖像像素值范圍[f(min)，f(max)]。
[0034] 假設(shè)需要顯示的原圖像像素值范圍為[min，max]，對原圖像像素值采用動態(tài)范圍 轉(zhuǎn)換函數(shù)f(x)變換后，由于f( x)是單調(diào)遞增的函數(shù)，則待顯示醫(yī)學(xué)圖像的像素值范圍變?yōu)?[f(min)，f(max)]〇
[0035] 步驟S104:將目標(biāo)顯示圖像像素值區(qū)域[f (min)，f (max)]映射到0~255的可見灰 度區(qū)間。
[0036]由于大部分顯示器往往只支持8-bits灰度顯示，即包含了256階灰度區(qū)間，因此需 要將經(jīng)過動態(tài)范圍轉(zhuǎn)換后的圖像像素值區(qū)域[f (min)，f (max)]，線