CN102104784A

CN102104784A - 一种大数据量的像素集窗宽窗位调节方法

Info

Publication number: CN102104784A
Application number: CN 201010157645
Authority: CN
Inventors: 梁威
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-04-28
Filing date: 2010-04-28
Publication date: 2011-06-22

Abstract

本发明涉及一种大数据量的像素集窗宽窗位调节方法，针对DICOM格式数字医学影像通过设置其DIB颜色对照表，使得灰阶影像在普通RGB显示器上以加窗方式显示；在实时调节影像的窗宽窗位的过程中，通过取模运算过滤响应频率；影像兴趣区截取缩放；建立调窗变换速查表，查调窗变换速查表遍历兴趣区像素集获得显示灰阶值等方法来降低像素集调窗过程中的计算量，使得即使对于数据量非常大的影像文件，也能做到实时，连续，平滑地调节窗宽窗位。

Description

一种大数据量的像素集窗宽窗位调节方法

技术领域

本发明涉及一种计算机处理数字影像窗宽窗位调节的方法，尤其涉及大数据量的像素集调节窗宽窗位过程中的速度优化方法。

背景技术

计算机处理影像的技术帮助人们方便地调节影像达到所需的效果，对于医学放射检查DICOM格式的影像，由于其反映的是人体组织在放射射线照射下的密度成像，所以其像素是只包含灰阶信息，不包含RGB彩色信息的影像数据。

而DICOM格式的影像数据不同于普通RGB图像的图像位存储方式，其通常使用8位，16位，24位位深来表示影像灰阶层次，灰阶层次通常达到4096灰度级甚至更高，而普通RGB显示器只能显示256级灰阶，所以必须通过加窗方法来查看不同灰阶的影像效果。

一张放射X光数字影像的像素通常达到千万像素级别，而传统的调节窗宽窗位算法利用如下像素转换方法：

上式各符号含义如下：

M_(pix[I，j])：座际为i，j的像素在当前窗宽窗位条件下在显示器上显示的灰阶值；

M_max：当前显示器能够显示的最大灰阶值；

W：当前窗宽值；

Pix[i，j]：座标为i，j像素的像素值；

C：当前窗位值；

使用该传统算法则在调节窗宽窗位过程中针对每个像素平均需要进行5次乘法(除法)，4次加法(减法)，2次比较运算，而当用户每秒移动鼠标调节窗宽窗位的过程中，每秒钟需要将影像文件所有的像素进行20～30轮以上的运算，这个计算量是非常巨大的，对于大数据量的影像像素集难于做到实时连续平滑的处理响应。

发明内容

本发明的目的是建立一种快速，平滑，优化的大数据量像素集窗宽窗位调节方法。

一种大数据量的像素集窗宽窗位调整方法，包括如下处理步骤：

第一步：针对DICOM影像文件，打开文件，装载像素数据到内存。

第二步：构建DIB颜色对照表，设置颜色对照表中Red＝Green＝Blue，使得影像以灰阶方式显示。

第三步：在用户执行窗宽窗位调节的计算过程中包含如下子处理步骤。

1.通过取模运算过滤减少调窗响应频率，通过针对一个配置参数的取模(Mod)运算降低对于用户连续操作的响应频率来降低运算负担，由于适应人眼的帧率是15～24帧/秒，而调窗过程中所涉及的是不发生图像位移，缩放的固定像素位置灰阶变换，是人眼对于变换帧率相对不敏感情况，所以取模运算配置参数最低可以设置到10帧/秒，人眼主观感受仍然是可以接受的流畅感觉，如图1所示。

2.对当前影像兴趣区进行截取缩放运算，使得需要进行调窗计算处理的像素集仅包括当前用户界面所正显示中的像素集，并且按照当前用户界面所正显示的宽，高值缩放影像，重构影像对象，通过这一步骤的处理，在窗宽窗位调节过程中忽略掉当前用户界面兴趣区之外的像素，如图2所示。

3.建立调窗变换速查表：通过计算两次调窗响应过程中的鼠标位置座标差，得到当前新的窗宽窗位值C，W；并通过计算当前窗宽变换斜率R_Setp，递增斜率步长的方式来建立长度为最大像素值的调窗变换速查表。如图3所示。

4.遍历当前兴趣区像素集，通过查找获取下标为Pix[i，j]像素值的调窗变换速查表Table的对应显示灰阶值来获取得到当前窗宽窗位值下整个兴趣区像素集的灰阶显示数据。如图4所示。

附图说明

本发明包括如下附图：

图1是通过取模运算过滤调窗响应频率原理图；

图2是当前影像兴趣区截取缩放减少参与计算像素量原理图；

图3建立调窗变换速查表原理图；

图4查找调窗变换速查表获得像素灰阶显示值原理图。

具体实施方法

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

本发明是一种快速，平滑，优化的大数据量像素集窗宽窗位调节方法；针对DICOM格式灰阶影像文件，调节窗宽窗位运算进行速度优化，执行如下处理步骤；

第一步：打开DICOM格式灰阶影像文件：读取其元数据字段和影像数据字段，构建Hashtable数据结构对象，保存每个数据元素标签(TAG)与值类型(Value Representation)，值的长度(Value Field)和数值(Value)的对应关系；并且读取像素存储区域到内存像素集数组对象；

第二步：构建DIB颜色对应表：普通RGB显示器通过256级色阶的RGB三种颜色组合来表示彩色，但是对于放射照射所产生的组织密度灰阶影像，则只显示其灰阶效果，通过遍历DIB对象的颜色表，将颜色对应表的R，G，B分量设置为相等的数值，这样，在将只包含灰阶影像信息的DICOM影像显示在普通的RGB显示器上显示时就会表现出256级灰阶的灰度图显示效果。

第三步：响应用户的鼠标调窗操作其中包含如下子方法步骤：

1.通过取模运算过滤减少调窗响应频率：由于人眼正常运动图像帧率适应频率是15～24帧/秒，而在执行窗宽窗位的调节过程中，用户眼前所呈现的是一幅位置固定，但每个像素点的灰阶值在连续改变的动态影像，没有像素移动或者缩放操作，动态图像效果表现为是人眼相对不敏感的固定像素位置灰阶值变化过程，所以在配置较低的机器运行环境下，可以通过取模参数配置将每秒响应帧率降低到10帧/秒。

在用户鼠标移动调节窗宽，窗位的过程中，系统通过取模预算(MOD)一个配置参数，间隔地过滤掉参数阈值之外的鼠标移动响应事件，使得在连续的鼠标移动事件中，系统可以忽略掉一部分调窗计算量，避免由于系统计算负担过大而导致的系统停滞不响应现象，给用户的调窗操作体验是连续平滑的，如图1所示。

2.对当前影像兴趣区进行截取缩放运算：一个数字X光放射检查所产生的影像通常有一千万，甚至几千万像素，如果整体遍历全部像素则是一个非常庞大的计算数据量。而用户在某一时刻正在用户界面上所查看的图像的像素集则只与用户当前阅片窗口的界面大小有关，通常是百万，数百万像素级别，所以减少连续调窗过程中的计算数据量的重要方法之一就是忽略当前用户兴趣区之外的影像数据，只处理当前用户兴趣区范围之内的数据，并且通过影像截取缩放运算构建一个与当前用户兴趣区DIB座标一致，大小相同的DICOM影像对象，并将这个影像对象作为调窗运算的数据对象，从而避免针对整个DICOM影像文件进行整体运算的计算负担，如图2所示。

3.建立调窗变换速查表：首先通过获取鼠标移动连续调窗事件响应过程中的两次响应事件之间的鼠标位置座标差值，与当前影像窗宽窗位值相加(减)，得到新的当前窗宽窗位值C，W；

通过获取当前显示器的最大灰阶级数M_max除以当前灰阶影像的最大灰阶值P_Max得到当前窗宽变换斜率R_Setp；

构建一个长度为P_Max的调窗变换速查表，表中数值从下标为零开始递增，递增步长为R_Setp；

而对于像素值Pix[i，j]其值小于最小窗宽，或大于最大窗宽的情况则分别赋值0或者M_max，如图3所示。

4.查调窗变换速查表遍历兴趣区像素集设置显示灰阶值：遍历兴趣区像素集的所有像素，以每一个像素的实际灰阶值Pix[i，j]作为查找调窗变换速查表Table的下标索引，并将该下标值所对应的调窗变换表数值Table[Pix[i，j]]更新目标显示DIB中的显示器灰阶值用于显示调窗后的影像效果，如图4所示。

Claims

1.一种大数据量的像素集窗宽窗位调节方法，针对影像像素数据进行实时窗宽窗位调节，通过减少调窗过程中的计算量负担，使调窗操作平滑连续，其特征在于其包含如下实现步骤：

(1)取模运算过滤事件响应频率；

(2)影像兴趣区截取缩放；

(3)建立调窗变换速查表；

(4)查调窗变换速查表获取显示灰阶值等方法来降低像素集调窗过程中的计算负担来实现连续平滑的调窗效果。

2.根据权利要求1所述一种大数据量的影像像素集的窗宽窗位调节方法，其特征在于所述的取模运算过滤事件响应频率处理，通过取模运算(MOD)配置参数，间隔地过滤掉参数阈值之外的鼠标移动响应事件，使得在连续的鼠标移动事件中，系统可以忽略掉一部分调窗计算量，避免由于系统计算负担过大而导致的系统停滞不响应现象。

3.根据权利要求1所述一种大数据量的影像像素集的窗宽窗位调节方法，其特征在于所述进行影像兴趣区截取缩放处理步骤忽略当前用户兴趣区之外的影像数据，只处理当前用户兴趣区范围之内的数据，并且通过影像截取缩放运算构建一个与当前用户兴趣区DIB座标-致，大小相同的DICOM影像对象，并将这个影像对象作为调窗运算的数据对象，从而避免针对整个DICOM影像文件进行整体运算的计算负担。

4.根据权利要求1所述一种大数据量的影像像素集的窗宽窗位调节方法，其特征在于所述的建立调窗变换速查表步骤，通过获取当前显示器的最大灰阶级数M_max除以当前灰阶影像的最大灰阶值P_Max得到当前窗宽变换斜率R_Setp；并构建一个长度为P_Max的调窗变换速查表，表中数值从下标为零开始递增，递增步长为R_Setp；而对于像素值P[i，j]其值小于最小窗宽(C-W/2)，或大于最大窗宽(C+W/2)的情况则分别赋值0或者M_max。

5.根据权利要求1所述一种大数据量的影像像素集的窗宽窗位调节方法，其特征在于所述的查调窗变换速查表遍历兴趣区像素集设置显示灰阶值：遍历兴趣区像素集的所有像素，以每一个像素的实际灰阶值作为查找调窗变换速查表的下标索引，并用该下标值所对应的调窗变换表数值更新目标显示DIB中的显示器灰阶值，用于显示调窗后的影像效果。