一种自适应生成DICOM影像默认窗宽窗位的方法与流程

一种自适应生成dicom影像默认窗宽窗位的方法
技术领域
1.本发明涉及医学图像的生成技术领域，具体涉及一种自适应生成dicom影像默认窗宽窗位的方法。


背景技术：

2.dicom 文件是指按照dicom (digital imaging communications in medicine)标准而存储的医学文件。dicom 文件主要组成部分就是数据集合。这不仅包括医学图像，还包括许多和医学图像有关的信息，如病人姓名、图像大小等。窗宽窗位就是其中一个非常重要的信息。
3.窗宽是ct图像上显示的ct值范围，在此ct值范围内的组织和病变均以不同的模拟灰度显示。而ct值高于此范围的组织和病变，无论高出程度有多少，均以白影显示，不再有灰度差异；反之，低于此范围的组织结构，不论低的程度有多少，均以黑影显示，也无灰度差别。增大窗宽，则图像所示ct值范围加大，显示具有不同密度的组织结构增多，但各结构之间的灰度差别减少。减小窗宽，则显示的组织结构减少，然而各结构之间的灰度差别增加。
4.窗位是窗的中心位置，同样的窗宽，由于窗位不同，其所包括ct值范围的ct值也有差异。
5.dicom图像浏览软件（包括医院的pacs及其他后处理软件）一般都是通过读取dicom的默认窗宽窗位或者基于默认窗宽窗位来优化窗宽窗位参数来显示图像，因此dicom图像的默认窗宽窗位很大程度上决定了图像是否能默认清晰显示，也就是决定了用户是否需要进行手动调节窗宽窗位。因此，给生成的dicom图像设置合适的窗宽窗位尤其重要。。


技术实现要素：

6.本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种自适应生成dicom影像默认窗宽窗位的方法。
7.为实现上述目的，本发明提供了一种自适应生成dicom影像默认窗宽窗位的方法，包括：步骤1：获取医学图像数据；步骤2：计算图像灰度的最大值和最小值；步骤3：根据图像灰度的最大值和最小值构建图像的灰度直方图；步骤4：计算所述灰度直方图中的所有波峰区域；步骤5：计算组织区域对应最佳直方图波峰区域；步骤6：根据步骤5中求得的最佳直方图波峰区域来计算图像最佳显示灰度值区间，并根据图像最佳显示灰度值区间计算最佳窗宽和最佳窗位；步骤7：将步骤6中计算出的最佳窗宽和最佳窗位写入dicom图像文件中，作为默认窗宽窗位。
8.进一步的，所述医学图像数据包括医疗设备采集获取的原始图像数据和对原始图
像数据处理后产生的图像数据。
9.进一步的，所述图像灰度的最大值和最小值通过遍历图像数据获得。
10.进一步的，通过等距采样遍历图像的方式来构建灰度图像的直方图，灰度直方图的组数为某一默认值，且其组距由图像灰度的最大值和最小值及组数决定，组距的计算方式如下：。
11.进一步的，所述步骤4中计算灰度直方图中的所有波峰区域具体包括：根据整个灰度直方图统计的图像像素点总数来确定一个阈值，将频数小于阈值的灰度级予以剔除；遍历整个灰度直方图，将所有频数小于阈值的级数按顺序保存在数组m1中；计算数组m1中两个级数之差，其中，，其中，和分别为数组m1中第i个和i+1个级数，i为大于1的自然数，如时，其中，为设定阈值，则级数即判断为相邻级数，并从数组m1中去除，以此得到新的数组m2，数组m2中灰度级数即组成灰度直方图中所有的波峰区域。
12.进一步的，所述步骤5中计算组织区域对应最佳直方图波峰区域具体包括：统计数组m2中某两个级数之间的灰度直方图的频数，如果频数大于阈值t1的组数占两级数区间内总组数的比例大于设定比例，则认定为实际波峰，记录此两个级数及其比例；针对数组m2中所有数据，按照步骤501中的方式进行统计，得到所有实际波峰区间集合w，其中， ，j为集合w中数据序号；求得集合w中和距离最大的数据，其对应的波峰即为最佳灰度直方图波峰区域，，其中，abs（）为绝对值函数；若集合w中存在多个数据的和距离等于maxv，则对比这些数据中的，最大的数据即对应为最佳灰度直方图波峰区域；若和距离和均相等，则选择+最大的数据即对应为最佳灰度直方图波峰区域。
13.进一步的，所述最佳窗宽和最佳窗位的计算方式如下：其中，为最佳窗宽，为最佳窗位，b为固定参数。
14.进一步的，所述b的计算方式如下：。
15.有益效果：本发明通过对图像进行直方图分析，估计组织所属灰度区间，不需要复杂的计算，即可高效地得到dicom影像最佳窗宽和最佳窗位，并写入到dicom文件中，作为默
认窗宽窗位，使得图像显示明显更加清晰且符合阅图习惯。
附图说明
16.图1是本发明实施例的自适应生成dicom影像默认窗宽窗位的方法的流程示意图；图2为窗宽窗位自适应前冠脉ct图像显示效果；图3为图2中冠脉ct图像对应的直方图及窗宽窗位的示意图；图4为图2中冠脉ct图像经过本发明窗宽窗位自适应后的显示效果图；图5为图4中冠脉ct图像对应的直方图及窗宽窗位的示意图；图6为经过本发明设置的dicom默认窗宽窗位查看结果。
具体实施方式
17.下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
18.如图1所示，本发明实施例提供了一种自适应生成dicom影像默认窗宽窗位的方法，包括：步骤1：获取医学图像数据。具体来说，上述医学图像的原始图像数据，可以由医疗图像采集设备（如ct等）采集获得的原始图像数据，也可以是在医学图像处理过程中，对原始图像数据处理后产生的图像数据，或其他图像来源。
19.步骤2：计算图像灰度的最大值和最小值。图像灰度的最大值和最小值优选通过遍历图像数据获得。
20.步骤3：根据图像灰度的最大值和最小值构建图像的灰度直方图。直方图的组数可为某一默认值，一般选择128或256。而直方图的组距由图像灰度的最大值和最小值及组数共同决定。构建图像的灰度直方图，需要遍历整个图像区域，为减少计算量，加快计算速度，可通过等距采样遍历图像。通过实验，通过一定程度的等距采样绘制直方图，并不会明显影响最终计算得到的最佳窗宽窗位数值，比如采样距离为3。组距的计算方式如下：。
21.步骤4：计算灰度直方图中的所有波峰区域。可采用阈值分割方法提取连续的直方图灰度区间，具体如下：根据整个灰度直方图统计的图像像素点总数来确定一个阈值，将频数小于阈值的灰度级予以剔除。作为优选实施例，阈值=直方图统计的图像像素点总数*0.0015。频数小于阈值的灰度级为不具有统计意义的信息，排除在窗宽之外，频数在阈值以上的灰度级为具有统计意义的信息。
22.遍历整个灰度直方图，将所有频数小于阈值的级数按顺序保存在数组m1中。
23.计算数组m1中两个级数之差，其中，，其中，和分别为数组m1中第i个和i+1个级数，i为大于1的自然数，如时，其中，为设定阈值，则级数即判断为相邻级数，并从数组m1中去除，以此得到新的数组m2，数组m2中灰度级数
即组成灰度直方图中所有的波峰区域。直方图的组数为128时，可采用5，直方图的组数为256时，可采用10。
24.步骤5：计算组织区域对应最佳直方图波峰区域。计算组织区域对应最佳直方图波峰区域具体包括：统计数组m2中某两个级数之间的灰度直方图的频数，如果频数大于阈值t1的组数占两级数区间内总组数的比例大于设定比例，如大于90％，则认定为实际波峰，记录此两个级数及其比例。
25.针对数组m2中所有数据，按照步骤501中的方式进行统计，得到所有实际波峰区间集合w，其中， ，j为集合w中数据序号。
26.求得集合w中和距离最大的数据，其对应的波峰即为最佳灰度直方图波峰区域，，其中，abs（）为绝对值函数。
27.若集合w中存在多个数据的和距离等于maxv，则对比这些数据中的，最大的数据即对应为最佳灰度直方图波峰区域；若和距离和均相等，则选择+最大的数据即对应为最佳灰度直方图波峰区域。
28.步骤6：根据步骤5中求得的最佳直方图波峰区域来计算图像最佳显示灰度值区间，并根据图像最佳显示灰度值区间计算最佳窗宽和最佳窗位。具体的，最佳窗宽和最佳窗位的计算方式如下：其中，为最佳窗宽，为最佳窗位，b为固定参数，固定参数b可根据乘以某系数设定。合适的b有助于提升算法效果的鲁棒性。通过实验，时效果最佳。
29.步骤7：将步骤6中计算出的最佳窗宽和最佳窗位写入dicom图像文件中，作为默认窗宽窗位。如图6所示，窗宽对应在dicom文件中的tag id是（0028,1051），窗位对应在dicom文件中的tag id是（0028,1050），通过将最佳窗宽（ww）和最佳窗位（wl）写入对应的tag中，随着dicom文件一起保存，即生成了以自适应生成dicom影像为默认窗宽窗位的dicom图像。新生成的dicom图像对应的窗宽窗位tag可通过第三方dicom图像浏览器查看。
30.如图2所示，在自适应窗宽窗位之前的冠脉cta图像显示比较模糊，其灰度直方图及窗宽窗位如图3所示；如图4所示，在经过本发明自适应窗宽窗位算法的处理后，冠脉cta图像显示明显更加清晰且符合阅图习惯，其灰度直方图及窗宽窗位如图5所示。
31.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，其它未具体描述的部分，属于现有技术或公知常识。在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。