CN101961250A

CN101961250A - 图像显示灰度编码方法

Info

Publication number: CN101961250A
Application number: CN 201010257825
Authority: CN
Inventors: 田林
Original assignee: Vinno Technology Suzhou Co Ltd
Current assignee: Vinno Technology Suzhou Co Ltd
Priority date: 2010-08-20
Filing date: 2010-08-20
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2030-08-20
Also published as: CN101961250B

Abstract

本发明公开了图像显示灰度编码方法，包括在图像的2^m级灰度信息中选择一段连续的2ⁿ级灰度信息，直接送往显示器显示，或者转化为0~2ⁿ-1的灰度信息后再送往显示器显示，图像的2^m级灰度信息中，大于2ⁿ级灰度信息的最大值的信息，采用该最大值；小于2ⁿ级灰度信息的最小值的信息，采用该最小值。该方法解决了由于显示器最大灰度数的限制而导致的图像灰度分辨率的限制的问题，提供了一种实际可显示的灰度等级大于显示器能显示的最大黑白灰度等级的图像显示灰度编码方法，该方法可以减少信号动态范围的压缩程度，减少图像信息的损失。

Description

图像显示灰度编码方法

技术领域

本发明涉及一种图像显示灰度编码方法。

背景技术

图像显示灰度编码是指把数据按数值大小对应成相应的灰度高低显示在屏幕上，一组二维阵列数据可以显示成一幅二维有灰度的图像，数据的数值代表信号的幅值，灰度的高低也就表示信号幅值的大小。

在超声波诊断成像应用中，传感器接收到的原始信号有很高的动态范围，经接收电路转换成数字信号和波束合成后的幅值可以达到15位二进制数或更高，而最终可显示的图像灰阶受显示器性能限制只有256级或更低，所以信号处理功能模块要对接收的信号做动态范围压缩和调整，动态压缩后的信号数据以二进制数表达通常是8位(对应256级灰阶)，再经帧处理和空间转换等图像处理，图像数据保持在相同的8位(256级)，把这256级的图像按灰度等级编码送到显示器以256或更低的黑到白灰阶显示。为了提高感兴趣的灰度范围的图像视觉敏感度，通常采用灰阶转换图(Gray Map)的方法，灰阶转换图的输入是需要显示的每个像素点的8位值，输出是直接送显示的对应的8位灰度值，输入和输出的关系可以是任意比例的预设转换曲线，以提高感兴趣的灰度范围的对比。现有技术中用来灰度编码的图像数据只有8位，最终显示的灰阶受显示器最大黑白或同色灰度级数的限制总是保持在256级或更低，现有技术的缺点是原始的高动态范围的信号被压缩成8位显示图像，灰度分辨率被限制在最大256级，导致图像信息损失大。

发明内容

本发明的目的是提供一种实际可显示的灰度等级大于显示器能显示的最大黑白灰度等级的图像显示灰度编码方法，该方法可以减少信号动态范围的压缩程度，减少图像信息的损失。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：图像显示灰度编码方法，所述图像具有m位灰度，用于显示所述图像的显示器具有n位灰度，具有m位灰度的所述图像是经具有k位信息的图像通过灰度转换得到的，其中k＞＝m＞n，所述图像显示灰度编码方法包括，在所述图像的2^m级灰度信息中选择一段连续的2ⁿ级灰度信息，直接送往所述显示器显示，或者转化为0~2ⁿ-1的灰度信息后再送往所述显示器显示，所述图像的2^m级灰度信息中，大于所述2ⁿ级灰度信息的最大值的信息，采用该最大值；小于所述2ⁿ级灰度信息的最小值的信息，采用该最小值。

优选地，设置至少一个检查部位，为每个所述检查部位设定好所述2ⁿ级灰度信息。

优选地，所述2ⁿ级灰度信息中中心信息的位置沿着所述图像2^m级灰度信息的幅度方向可移动地设置在其幅值范围0~2^m-1中。

进一步优选地，设置长条形框表示所述图像2^m级灰度信息的幅值范围0~2^m-1，所述长条形框内沿着该长条形框的长度方向可移动地设置有灰度选择窗，该灰度选择窗表示所述2ⁿ级灰度信息，所述灰度选择窗的窗中心表示所述2ⁿ级灰度信息中的中心信息。

更进一步优选地，所述长条形框旁边设置有灰度直方图，所述灰度直方图的坐标灰度信息的位置与所述长条形框表示的幅值范围0~2^m-1中的灰度信息的位置相一一对应。

优选地，设置至少一个检查部位，为每个所述检查部位设定好所述灰度转换的曲线。

优选地，所述灰度转换的曲线有多种，选择一种所述曲线对所述k位信息的图像进行灰度转换。

优选地，所述灰度转换中计算m的方法包括设阙值p，0＜p＜1，在所述k位信息的图像的灰度直方图上，从最高灰度等级起依次递减来计数累计的灰度密度比例，当所述灰度密度比例达到或者刚超过所述p时，计数所述灰度密度比例覆盖的灰度等级的个数，向小取整得2^j，得m＝k-j+n。

进一步优选地，设置至少一个检查部位，为每个所述检查部位设定好所述p。

进一步优选地，所述p有多个，选择一个所述p来计算m。

更进一步优选地，所述检查部位为腹部、小器官、心脏、血管、妇产科或泌尿。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：通过在图像的2^m级灰度信息中选择一段连续的2ⁿ级灰度信息来显示，本发明解决了由于显示器最大灰度数的限制而导致的图像灰度分辨率的限制的问题，提供了一种实际可显示的灰度等级大于显示器能显示的最大黑白灰度等级的图像显示灰度编码方法，该方法可以减少信号动态范围的压缩程度，减少图像信息的损失。

附图说明

附图1为应用本发明的超声波诊断装置的工作流程示意图；

附图2为体现本发明方法构思的示意图；

附图3为本发明中灰度窗选择编码条的示意图，灰度窗选择编码条旁边还有灰度直方图供参考；

附图4为灰度转换图，显示了多条灰度转换曲线，其中曲线1是12位到12位任意曲线，曲线2是12位到12位线性直线，曲线3是12位到10位任意曲线，曲线4是12位到8位任意曲线；

附图5为本发明中灰度转换的设置方式和灰度窗的设置方式的流程图，灰度转换曲线、灰度窗可以预设，也可以由用户自行操作调节。

具体实施方式

下面结合附图来进一步阐述本发明的结构。

参见图1所示，一种超声波诊断装置，主要包括超声探头、与超声探头相连的发射电路和接收电路、信号处理模块、图像处理模块、显示器，由接收电路收到的信号通常达到15位二进制或更高，该信号经包含动态压缩的信号处理模块处理后输出12位的信号，然后经图像处理模块处理后输出12位的图像阵列数据，然后再经灰度转换成12位灰度数据，然后参见图2，图像的12位灰度数据具有2¹²级灰度信息，2¹²级灰度信息中选择一段连续的2⁸级灰度信息，直接送往显示器显示，或者转化为0~2⁸-1的灰度信息(8位灰度数据)后再送往显示器显示，在图像的2¹²级灰度信息中，大于2⁸级灰度信息的最大值的信息，采用该最大值；小于2⁸级灰度信息的最小值的信息，采用该最小值。

上面提到，15位二进制或更高的信号经信号处理模块、图像处理模块后输出12位的图像数据，当然，也可以输出比12位更高的数据如13位，或者输出比12位更低的数据如10位。然后在灰度转换中，12位的图像数据经灰度转换成12位的灰度数据，在另外的实施例中，可以采用任意的灰度转换曲线，参见图4所示，可以将12位的图像数据转换为10位的灰度数据，然后在，2¹⁰级灰度信息中选择一段连续的2⁸级灰度信息，输出显示；或者可以直接将12位的图像数据转换为8位的灰度数据，直接输出显示。

显示器的最大灰度能力，不只限于8位，还可能有6位或10位，因此，假如经灰度转换后的图像数据是12位的，要从中选择出一段连续的2⁶级灰度信息或2¹⁰级灰度信息，送显示器显示。

更广泛的来说，假如图像具有m位灰度，显示器具有n位灰度，m＞n，图像显示灰度编码方法包括在图像的2^m级灰度信息中选择一段连续的2ⁿ级灰度信息，直接送往显示器显示，或者转化为0~2ⁿ-1的灰度信息后再送往显示器显示，图像的2^m级灰度信息中，大于2ⁿ级灰度信息的最大值的信息，采用该最大值；小于2ⁿ级灰度信息的最小值的信息，采用该最小值。从2^m级灰度信息中选择2ⁿ级灰度信息的方法可以由系统预设或者用户操作，在图5中，在系统预设上，设置至少一个检查部位，检查部位可以为腹部、小器官、心脏或血管等，为每个检查部位设定好2ⁿ级灰度信息，为特定的检查部位设定好合适的2ⁿ级灰度信息，便于医生查看和诊断；在用户操作上，可以将2ⁿ级灰度信息中中心信息的位置沿着图像2^m级灰度信息的幅度方向可移动地设置在其幅值范围0~2^m-1中，在图3和5中，设置长条形框表示图像2^m级灰度信息的幅值范围0~2^m-1，长条形框内沿着该长条形框的长度方向可移动地设置有灰度选择窗，该灰度选择窗表示2ⁿ级灰度信息，灰度选择窗的移动范围限制在长条形框内，灰度选择窗的窗中心表示2ⁿ级灰度信息中的中心信息，用户在操作时，可移动灰度选择窗的窗中心，至合适的位置，获得合适的2ⁿ级灰度信息。为了方便用户的操作，在长条形框旁边设置有灰度直方图，灰度直方图的坐标灰度信息的位置与长条形框表示的幅值范围0~2^m-1中的灰度信息的位置相一一对应，这样用户可以在灰度直方图中看到感兴趣的区域，然后调节灰度选择窗的中心至合适位置，提高灰度选择窗的有效性。

在图2中，从2¹²级灰度信息中选择一段连续的2⁸级灰度信息，将灰度选择窗的窗中心对应为0~2⁸-1灰度信息中的127，在0~2¹²-1的幅值范围内将窗中心移动到合适的位置，2⁸级灰度信息的范围为从窗中心的位置减去127的数值至窗中心的位置加上128的数值，然后将2⁸级灰度信息减去窗中心的位置减去127的数值，则得到0~2⁸-1的灰度信息，最后送往显示器显示。在0~2¹²-1的幅值范围中小于窗中心的位置减去127的数值，转换为0~2⁸-1的灰度信息中的0，在0~2¹²-1的幅值范围中大于窗中心的位置加上128的数值，转换为0~2⁸-1的灰度信息中的2⁸-1。

具有m位灰度的图像是经具有k位信息的图像通过灰度转换得到的，其中k＞＝m，灰度转换中计算m的方法如下：设阙值p，0＜p＜1，在k位信息的图像的灰度直方图上，从最高灰度等级起依次递减来计数累计的灰度密度比例，当灰度密度比例达到或者刚超过p时，计数所述灰度密度比例覆盖的灰度等级的个数，向小取整得2^j，得m＝k-j+n。p可以由系统预设或者用户操作，如图5所示，在系统预设上，设置至少一个检查部位，检查部位可以为腹部、小器官、心脏或血管、妇产科或泌尿等，为每个检查部位设定好p，计算得m；在用户操作上，可以设置下拉菜单，菜单上显示多个p，用户可以选择一个p来计算m。在p值取较大值时，m值较小，m位灰度的图像的分辨率低，在图像的2^m级灰度信息中选择一段连续的2ⁿ级灰度信息显示时，显示的信息范围大，但显示的图像较粗糙；在p值取较小值时，m值较大，m位灰度的图像的分辨率高，在图像的2^m级灰度信息中选择一段连续的2ⁿ级灰度信息显示时，显示的信息范围小，但显示的图像较细腻。在计算得m后，如图5所示，由k位图像灰度转换为m位图像的方式可以由系统预设或者用户操作，在图5中，在系统预设上，设置至少一个检查部位，为每个检查部位设定好灰度转换的曲线，为特定的检查部位设定好合适的灰度转换曲线，便于医生查看和诊断；在用户操作上，如图5所示，可以设置下拉菜单，菜单上显示多种灰度转换曲线，如图4中的曲线，用户可以任意选择一种曲线进行灰度转换。

综上，通过在图像的2^m级灰度信息中选择一段连续的2ⁿ级灰度信息来显示，本发明解决了由于显示器最大灰度数的限制而导致的图像灰度分辨率的限制的问题，提供了一种实际可显示的灰度等级大于显示器能显示的最大黑白灰度等级的图像显示灰度编码方法，该方法可以减少信号动态范围的压缩程度，减少图像信息的损失。

Claims

1.图像显示灰度编码方法，其特征在于：

所述图像具有m位灰度，用于显示所述图像的显示器具有n位灰度，具有m位灰度的所述图像是经具有k位信息的图像通过灰度转换得到的，其中k＞＝m＞n，

所述图像显示灰度编码方法包括，在具有m位灰度的所述图像中，从该图像的2^m级灰度信息中选择一段连续的2ⁿ级灰度信息，直接送往所述显示器显示，或者转化为0~2ⁿ-1的灰度信息后再送往所述显示器显示，所述图像的2^m级灰度信息中，大于所述2ⁿ级灰度信息的最大值的信息，采用该最大值；小于所述2ⁿ级灰度信息的最小值的信息，采用该最小值。

2.根据权利要求1所述的灰度编码方法，其特征在于：设置至少一个检查部位，为每个所述检查部位设定好所述2ⁿ级灰度信息。

3.根据权利要求1所述的灰度编码方法，其特征在于：所述2ⁿ级灰度信息中中心信息的位置沿着所述图像2^m级灰度信息的幅度方向可移动地设置在其幅值范围0~2^m-1中。

4.根据权利要求3所述的灰度编码方法，其特征在于：设置长条形框表示所述图像2^m级灰度信息的幅值范围0~2^m-1，所述长条形框内沿着该长条形框的长度方向可移动地设置有灰度选择窗，该灰度选择窗表示所述2ⁿ级灰度信息，所述灰度选择窗的窗中心表示所述2ⁿ级灰度信息中的中心信息。

5.根据权利要求4所述的灰度编码方法，其特征在于：所述长条形框旁边设置有灰度直方图，所述灰度直方图的坐标灰度信息的位置与所述长条形框表示的幅值范围0~2^m-1中的灰度信息的位置相一一对应。

6.根据权利要求1所述的灰度编码方法，其特征在于：设置至少一个检查部位，为每个所述检查部位设定好所述灰度转换的曲线。

7.根据权利要求1所述的灰度编码方法，其特征在于：所述灰度转换的曲线有多种，选择一种所述曲线对所述k位信息的图像进行灰度转换。

8.根据权利要求1所述的灰度编码方法，其特征在于：所述灰度转换中计算m的方法包括设阙值p，0＜p＜1，在所述k位信息的图像的灰度直方图上，从最高灰度等级起依次递减来计数累计的灰度密度比例，当所述灰度密度比例达到或者刚超过所述p时，计数所述灰度密度比例覆盖的灰度等级的个数，向小取整得2^j，得m＝k-j+n。

9.根据权利要求8所述的灰度编码方法，其特征在于：设置至少一个检查部位，为每个所述检查部位设定好所述p。

10.根据权利要求8所述的灰度编码方法，其特征在于：所述p有多个，选择一个所述p来计算m。

11.根据权利要求2或6或9所述的灰度编码方法，其特征在于：所述检查部位为腹部、小器官、心脏、血管、妇产科或泌尿。