医用专业显示器超高位宽图像增强显示装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种医用专业显示器超高位宽图像增强显示装置及方法。
【背景技术】
[0002] 色位深度，简称色深(Color Depth)，是用Bit数表示数码相机、显示器、扫描仪 等显示设备色彩显示数目的单位，更是衡量上述显示设备色彩显示能力的重要参考指标。 然而，众多厂家一般习惯上使用bit位宽来代替色深，以便向公众更加直观形象地描述他们 的显示产品的色彩显示能力。目前，例如家用电脑、笔记本等一般民用显示器主流位宽只有 8bit，可以显示256级灰阶，呈现16777216种色彩。然而在医用显示领域，由于医学诊断的特 殊需要，要求主流的医用显示器位宽达到l〇bit或12bit，从而可以实现1024(2 1()=1024)或 4096(212=4096)级灰阶显示。
[0003] 与普通民用显示器不同，医用专业显示器对亮度、灰阶、分辨率等技术参数有着极 高的要求。这是因为医学影像在亮度和灰度上呈现的任何微小差异，都对于早期病灶的诊 断、发现和预防有着至关重要的意义。另外，随着技术的发展，医学影像包含越来越丰富的 信息，特别是在医用3D影像技术浪潮的推动下，医学影像的数据量急速上升，传统医用显示 器lObit或12bit位宽的数据在传输和显示方面，已经越来越难以满足医学诊断需求。因此， 在现有显卡位宽已经固化情况下，以一定方式扩展医用显示器显示位宽，不仅提高图像显 示精确度，减少不必要的误差，而且实现医用显示器显示更多的灰度级数和色彩种类，更容 易辨识潜在病灶，有助于医生提高对患者病灶的诊断效率及准确率。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供了一种医用专业显示器超高位宽图像增强显示装置及方法， 实现任意超高位宽数据对屏特征曲线的精确描述。其价值在于增加了图像灰度级数和色彩 种类，更容易辨识潜在病灶，并减少了对屏特征曲线描述的误差，有助于医生提高对患者病 灶的诊断效率及准确率。
[0005] 为达到本发明的目的，本发明采用一种医用专业显示器超高位宽图像增强显示装 置其包括:一种医用专业显示器超高位宽图像增强显示装置，其特征在于其包括:位宽扩展 模块、抖动模块和帧控模块等三个模块，其中位宽扩展模块实际上是存有一张数据位宽从 10bit/12bit扩展成为对应1613^、1713^、181^11%^和2013^位宽数据的〇]1'查找表。该查 找表的制作方法由上述一种医用专业显示器增加数据位宽的扩展方法所决定，抖动模块采 用了动态抖动算法，主要是通过调制像素数据间的空间关系来增加图像显示灰度。抖动算 法一般采用抖动矩阵做比较运算，矩阵中的值对应于一个小像素，整个矩阵对应于一个大 像素。常见的抖动矩阵有三种，分别是Bayer型、网点型和漩涡型； Bayer型 网点型 漩涡型
当用4x4矩阵时，可以使2级灰度通过抖动算法产生16级伪灰度，当用8x8矩阵时，可以 使2级灰度通过抖动算法产生64级伪灰度，Bayer型矩阵中22n x22n方阵D2n,2n可以由Limb提 出的标准图案算法递推得到： 其中，为全1方阵， 帧控模块采用了帧率控制技术，主要是利用人眼的视觉惰性，用多帧图像来模拟原图 像一帧的效果，从而显示更多的色彩。
[0006] 在上述技术方案的基础上，进一步包括一种医用专业显示器超高位宽图像增强显 示装置及方法，其特征在于其包括步骤如下： 51. 上位机产生10bit、12bit位宽范围内的所有数值，并通过微控制器模块(例如ARM) 发送给增强装置，增强装置以非增强模式工作，即不会使用抖动和帧控功能，直接产生不同 数值的DDL，最后驱动液晶面板分别显示出1024个不同亮度值和4096个不同亮度值。其中， lObit数据位宽对应范围是0-1023(21° -1=1023)，12bit数据位宽对应范围是0-4095(212 -1=4095)； 52. 专业色彩分析仪实时测量液晶屏在10bit、12bit两种不同位宽下不同数值所对应 的高精度亮度值，并将测试结果反馈给上位机； S3 .上位机可以根据需求，选择以曲线拟合的方式，用16bit、17bit、18bit、19bit和 20bit位宽的数据去描述屏特征曲线； 54.上位机可以根据需求，选择以分段插值的方式，用1613；[1:、1713；[1:、1813；[1:、1913；[1:和 20bit位宽的数据去描述屏特征曲线； S5 .上位机可以根据需求，选择以直接全数值测试的方式，用16bit、17bit、18bit、 19bit和20bit位宽的数据去描述屏特征曲线； 56. 上位机依据不同位宽扩展方式的屏特征曲线，进行lObit或12bit多种曲线矫正， 最终将lObit或12bit数据对应的超高位宽数据的映射表写入增强装置的位宽扩展模块LUT 查找表中； 57. 上位机发送命令启动增强装置的图像显示增强功能。
【附图说明】
[0007] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述： 图1为本发明的装置框架图。
[0008] 图2为本发明的增强装置中抖动模块结构图。
[0009] 图3为本发明的增强装置中帧控模块结构图。
[0010] 图4为本发明的直接全数据测试生成16bit屏特征曲线框架图。
[0011] 图5为本发明的拟合、插值和直接全数据测试三种位宽扩展方式流程图。
[0012] 图6为本发明的测试医用显示器后上位机生成的16bit屏特征曲线图。
[0013]【具体实施方式】： 一种医用专业显示器超高位宽图像增强显示装置其包括:一种医用专业显示器超高位 宽图像增强显示装置，其特征在于其包括:位宽扩展模块、抖动模块和帧控模块等三个模 块，其中位宽扩展模块实际上是存有一张数据位宽从l〇bit/12bit扩展成为对应16bit、 17bit、18bit、19bit和20bit位宽数据的LUT查找表。该查找表的制作方法由上述一种医用 专业显示器增加数据位宽的扩展方法所决定，抖动模块采用了动态抖动算法，主要是通过 调制像素数据间的空间关系来增加图像显示灰度。抖动算法一般采用抖动矩阵做比较运 算，矩阵中的值对应于一个小像素，整个矩阵对应于一个大像素。常见的抖动矩阵有三种， 分别是Bayer型、网点型和漩涡型； Bayer型 网点型
漩涡型 当用4x4矩阵时，可以使2级灰度通过抖动算法产生16级伪灰度，当用8x8矩阵时，可以 使2级灰度通过抖动算法产生64级伪灰度，Bayer型矩阵中22n x22n方阵D2n,2n可以由Limb提 出的标准图案算法递推得到： 其中，为全1方阵， 帧控模块采用了帧率控制技术，主要是利用人眼的视觉惰性，用多帧图像来模拟原图 像一帧的效果，从而显示更多的色彩。
[0014] 在上述技术方案的基础上，进一步包括一种医用专业显示器超高位宽图像增强显 示装置及方法，其特征在于其包括步骤如下： 51. 上位机产生10bit、12bit位宽范围内的所有数值，并通过微控制器模块(例如ARM) 发送给增强装置，增强装置以非增强模式工作，即不会使用抖动和帧控功能，直接产生不同 数值的DDL，最后驱动液晶面板分别显示出1024个不同亮度值和4096个不同亮度值。其中， lObit数据位宽对应范围是0-1023(210 -1 = 1023)，12bit数据位宽对应范围是0-4095(212 -1=4095)； 52. 专业色彩分析仪实时测量液晶屏在10bit、12bit两种不同位宽下不同数值所对应 的高精度亮度值，并将测试结果反馈给上位机； S3 .上位机可以根据需求，选择以曲线拟合的方式，用16bit、17bit、18bit、19bit和 20bit位宽的数据去描述屏特征曲线； 54.上位机可以根据需求，选择以分段插值的方式，用1613；[1:、1713；[1:、1813；[1:、1913；[1:和 20bit位宽的数据去描述屏特征曲线； S5 .上位机可以根据需求，选择以直接全数值测试的方式，用16bit、17bit、18bit、 19bit和20bit位宽的数据去描述屏特征曲线； S6.上位机依据不同位宽扩展方式的屏特征曲线，进行lObit或12bit多种曲线矫正， 最终将lObit或12bit数据对应的超高位宽数据的映射表写入增强装置的位宽扩展模块LUT 查找表中； S7.上位机发送命令启动增强装置的图像显示增强功能。
[0015] 根据屏特征曲线，利用专业色彩分析仪测试lObit范围内1024个不同像素点数值 对应的亮度值或12bit范围内4096个不同像素点数值对应的亮度值，通过拟合、插值或直接 全数值测试三种手段，用161^丨、171^丨、1813^、1%^和201^丨等超高位宽数据去精确描述出 该屏特征曲线的变化趋势，即找出超高位宽数据在屏特征曲线上与亮度的函数关系，从而 实现医用专业显示器数据位宽的扩展，同时也实现了任意超高位宽数据对屏特征曲线的精 确描述。
[0016] 抖动就是像素值与其抖动矩阵中相应的阈值进行比较。概念上抖动过程就是将抖 动矩阵置于源图像的每一个子区域，这样每一个像素就与抖动矩阵中的每一个阈值一一对 应起来。数据比较器对给定的像素值与相应的矩元的值进行比较而确定Ddth为0或1。抖动 矩阵的矩元与图像x-y坐标模4后相映射。即D(X，y) =D(i，j)，i=x%4，j=y%4。行计数器和像 素计数器分别完成水平及