CN102485179B - 影像窗宽/窗位调节方法、装置及医学影像设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种影像窗宽/窗位调节方法、装置及医学影像设备，包括：检测调窗装置的操作，在调窗模式下获取调窗装置的移动事件，根据移动事件计算调窗装置的移动参数；根据所述移动参数实时计算窗宽/窗位变换系数，所述窗宽/窗位变换系数随所述移动参数的增加而增加；根据移动参数和窗宽/窗位变换系数实时计算窗宽/窗位步长；根据窗宽/窗位步长实时调节窗宽/窗位，得到新的灰度区间。本发明可兼顾灰度区间的大幅度调节和精细调节。
Description
技术领域
本发明涉及一种医学影像设备，尤其涉及一种影像窗宽/窗位调节方法及装置，用于医学影像设备在显示影像时调节窗宽/窗位。
背景技术
为了包含更多的组织层次信息，数字医学灰度图像的数据深度(或位深)往往是大于8bit的，常见的有12bit、14bit、15bit、16bit等，而目前常用的显示设备只支持8bit灰阶的显示，所以需要将大于8bit灰阶的像素信息转换成8bit灰阶，以便能在支持8bit灰阶的显示设备上显示。将大于8bit灰阶的像素转换为8bit灰阶，就要借助窗宽窗位变换。
窗宽窗位是医学影像领域的一个重要概念。窗宽是指医学图像灰度的一个区间的大小，窗位是指该区间的中心点所在的灰度值，二者可以确定一个灰度区间；将医学图像位于窗宽窗位确定的灰度区间内的像素转换成8bit的灰度值(即0-255)，将小于区间下限值的转换为0，将大于区间上限值的转换为255，这样就得到一幅灰度范围为[0，255]的8bit图像，可以直接在普通显示设备上显示出来。这种通过窗宽窗位将大于8bit的灰度信息映射到8bit的处理叫做窗宽窗位变换。
附图1中以12bit医学灰度图像为例，形象地描述了窗宽窗位的定义以及灰度区间变换的过程。图中，标号1所示为窗宽，标号2所示为窗位，灰度区间为[a，b]。横轴为12bit的图像，通过窗宽窗位变换，将选择的灰度区间[a，b]变换成纵轴上的8bit的图像。
同一幅医学图像中，包含了诸如骨组织和软组织等不同密度的组织信息，不同的密度在图像上往往表现为灰度范围的差异。比如在数字X线成像中，骨组织区域的灰度值要小于单纯软组织成像的区域，在显示图像的时候，通过窗宽和窗位的变换，可以将灰度区间锁定在某种特定的感兴趣组织的灰度范围，然后将该感兴趣的灰度区间变换到8bit(如果需要)，使感兴趣的组织被更突出地在显示器上显示出来。在显示过程中，如果不断变换窗宽窗位值，就可以观察数字图像中各种组织信息，从而使数字图像中包含的信息被更充分的利用；而显示过程中不断变换窗宽窗位值的过程，就是窗宽窗位调节，简称调窗。
在医疗设备中，调窗通常是通过设备的软件与鼠标交互进行的，最常用的方式是在图像显示区域按下并拖动鼠标，根据鼠标的运动来改变窗宽窗位值，从而实现交互调窗。
使用鼠标交互调窗时，有一个鼠标动作参数(运动距离、速度等)转换为窗宽窗位值变化步长的过程(比如，鼠标横向移动一个屏幕像素，对应窗宽值改变多少)，将此过程称为鼠标转换过程。在现有的医疗软件中，调窗过程中的鼠标动作转换方式是，将鼠标移动的距离，乘以一个固定的变换系数，转换成窗宽/窗位变化的变化值，窗宽/窗位减去这个变化值就是新的窗宽/窗位。
这种线性转换方式的缺陷在于，调窗时，窗宽/窗位的变化速度是和鼠标移动的距离是线性相关的，依赖于变换系数f的取值，一旦f确定，调窗的速度基本也就固定了。在观察数字医学图像时，经常要变换灰度区间，也就是需要调节灰度区间的窗宽窗位，这个过程既包括大幅度的调节(切换不同的灰度区间以便观察不同的组织)和细微的调节(精细调节以便更好地观察细节)；上述方案将调窗速度固定下来，就不能兼顾这两种调窗需求，如果f值太小，可以满足精细调节但大幅度调节就不方便；反之如果f值太大，大幅度调节比较方便，但精细调节却难以实现。
发明内容
本发明要解决的主要技术问题是，提供一种影像窗宽/窗位调节方法、装置及医学影像设备，兼顾灰度区间的大幅度调节和精细调节。
根据本发明的一方面，提供一种影像窗宽窗位调节方法，包括：
检测调窗驱动装置的操作，在调窗模式下获取调窗驱动装置的移动事件，根据移动事件计算调窗驱动装置的移动参数；
根据所述移动参数实时计算窗宽/窗位变换系数，所述窗宽/窗位变换系数随所述移动参数的增加而增加；
根据移动参数和窗宽/窗位变换系数实时计算窗宽/窗位步长；
根据窗宽/窗位步长实时调节窗宽/窗位，得到新的灰度区间。
在一种实施例中，在根据所述移动参数实时计算变换系数步骤中根据变换系数和所述移动参数的函数关系式计算变换系数，所述函数关系式为单调递增函数。
在一种实施例中，将调窗驱动装置的当前移动距离乘以或除以当前的窗宽/窗位变换系数得到当前的窗宽/窗位步长。
在一种实施例中，所述根据移动参数和窗宽/窗位变换系数实时计算窗宽/窗位步长之后还包括：检测调窗驱动装置移动的方向，赋予窗宽/窗位步长相应的正负号，当调窗驱动装置向第一侧向移动时，赋予窗宽/窗位步长为正值，当调窗驱动装置向与第一侧向相反的一侧移动时，赋予窗宽/窗位步长为负值。
在一种实施例中，将当前的窗宽/窗位加上或减去窗宽/窗位步长得到新的窗宽/窗位；然后根据新的窗宽窗位计算出新的灰度区间。
在一种实施例中，所述调窗驱动装置的移动参数包括速度和/或连续移动的距离。
在一种实施例中，所述窗宽变换系数根据速度和/或连续移动的距离的第一方向上的分量计算得到，窗位变换系数根据速度和/或连续移动的距离的第二方向上的分量计算得到，所述第一方向和第二方向垂直。
根据本发明的另一方面，提供一种影像窗宽窗位调节装置，包括：检测单元，用于检测调窗驱动装置的操作，并在调窗模式下获取调窗驱动装置的移动事件；第一计算单元，用于根据移动事件计算调窗驱动装置的移动参数；第二计算单元，用于根据所述移动参数实时计算窗宽/窗位变换系数，所述窗宽/窗位变换系数随所述移动参数的增加而增加；第三计算单元，用于根据移动参数和窗宽/窗位变换系数实时计算窗宽/窗位步长；第四计算单元，用于根据窗宽/窗位步长实时调节窗宽/窗位，得到新的灰度区间。
在一种实施例中，影像窗宽窗位调节装置还包括符号赋予单元，其用于检测调窗驱动装置移动的方向，赋予窗宽/窗位步长相应的正负号，当调窗驱动装置向第一侧向移动时，赋予窗宽/窗位步长为正值，当调窗驱动装置向与第一侧向相反的一侧移动时，赋予窗宽/窗位步长为负值。
所述调窗驱动装置的移动参数包括速度和/或连续移动的距离。
所述第二计算单元根据速度和/或连续移动的距离的第一方向上的分量计算窗宽变换系数，根据速度和/或连续移动的距离的第二方向上的分量计算窗位变换系数，所述第一方向和第二方向垂直。
根据本发明的另一方面，提供一种医学影像设备，包括：调窗驱动装置，其用于在调窗模式下被操作；上述影像窗宽窗位调节装置，其用于根据调窗驱动装置的操作信息调节影像的窗宽/窗位，得到新的灰度区间；显示装置，其用于突出显示当前灰度区间对应的影像。
本发明通过将调窗步长和调窗驱动装置的移动参数相关联，使其随着调窗驱动装置的移动参数的增加而增加，从而当调窗驱动装置被大幅度操作时，可快速调窗，实现灰度相差较大区间的快速变换，当调窗驱动装置被缓慢或微小操作时，可实现灰度区间的细微调节，便于用户观察图像细节。
附图说明
图1为窗宽窗位定义和窗宽窗位变换示意图；
图2为一种实施例中医学影像设备的结构示意图；
图3为一种实施例中影像窗宽窗位调节装置的结构示意图；
图4为另一种实施例中影像窗宽窗位调节装置的结构示意图；
图5本发明的一种实施例的流程图；
图6为图5所示实施例中变换系数与速度的函数曲线示意图；
图7为本发明的另一种实施例的流程图；
图8为图7所示实施例中变换系数与连续移动距离的函数曲线示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
在具体实施例中，使变换系数与调窗驱动装置的移动相关，变换系数不再是固定的一个值，而是随着调窗驱动装置的移动参数的增大而增大，当需要大幅度调窗时，变换系数较大，窗宽/窗位变化也较大，可较快调节到所需要影像的灰度区间。当需要精细调窗时，变换系数较小，窗宽/窗位变化也较小，便于对灰度区间进行微小变化，以便突出显示影像的细节。
本发明的构思可应用于医学影像设备中，例如应用于放射影像设备、核磁共振设备、CT设备或图像工作站等需要观察和/或处理医学影像的设备上。请参考图2，该医学影像设备包括调窗驱动装置10、影像窗宽窗位调节装置20和显示装置30。调窗驱动装置10用于在调窗模式下被操作，调窗驱动装置10可以是鼠标、轨迹球、触控键或触摸板等，在一种实施例中，调窗驱动装置10可控制光标的移动。在一种实施例中，当通过调窗驱动装置10移动到特定区域或选择特定选项进入调窗模式时，光标可改变形状和/或图案以表示进入调窗模式。影像窗宽窗位调节装置20用于根据调窗驱动装置10的操作信息调节影像的窗宽/窗位。显示装置30用于突出显示当前灰度区间对应的影像。
在一种实施例中，当进入调窗模式后，或影像窗宽/窗位调节装置接收到调窗指令后，开始监控调窗驱动装置10的移动，在调窗模式下操作调窗驱动装置10所产生的操作事件将传送到影像窗宽窗位调节装置20，影像窗宽窗位调节装置20定时或不定时地获取操作事件，对操作事件进行处理，并生成相应的窗宽/窗位变换系数，对需要突出显示的灰度区间进行窗宽/窗位调节。
如图3所示，在一种实施例中，影像窗宽窗位调节装置20包括检测单元21、第一计算单元22、第二计算单元23、第三计算单元24和第四计算单元25。检测单元21用于检测调窗驱动装置的操作，并在调窗模式下定时或不定时地获取调窗驱动装置的移动事件。第一计算单元22用于根据移动事件计算调窗驱动装置的移动参数，移动参数例如包括调窗驱动装置的移动距离，即从调窗驱动装置开始调窗起到上报移动事件时的总的移动距离；一种实施例中，移动参数还可以包括有调窗驱动装置的移动速度，即上报移动事件时的调窗驱动装置的移动速度；另一种实施例中，移动参数还可以包括有调窗驱动装置的连续移动距离，即上报移动事件时调窗驱动装置最近的一段连续移动距离；移动参数还可以是包括三者。第二计算单元23用于根据所述移动参数实时计算窗宽/窗位变换系数，所述窗宽/窗位变换系数随所述移动参数的增加而增加。在一种实施例中，窗宽/窗位变换系数和移动参数的函数关系式为单调递增函数。第三计算单元24用于根据移动参数和窗宽/窗位变换系数实时计算窗宽/窗位步长。在一种实施例中，第三计算单元24用于将调窗驱动装置的当前移动距离乘以或除以当前的窗宽/窗位变换系数得到当前的窗宽/窗位步长。第四计算单元25用于根据窗宽/窗位步长实时调节窗宽/窗位，得到新的灰度区间，例如定时获取窗宽/窗位步长，将当前的窗宽/窗位加上或减去窗宽/窗位步长，得到新的窗宽/窗位，从而确定新的灰度区间。
在另一种实施例中，如图4所示，影像窗宽窗位调节装置20包括检测单元21、第一计算单元22、第二计算单元23、第三计算单元24、第四计算单元25和符号赋予单元26。符号赋予单元26用于检测调窗驱动装置位移的方向，赋予窗宽/窗位步长相应的正负号，例如，当调窗驱动装置向第一侧向移动时，赋予窗宽/窗位步长为正值，当调窗驱动装置向与第一侧向相反的一侧移动时，赋予窗宽/窗位步长为负值。所述第四计算单元25将当前的灰度区间的窗宽/窗位分别加上或减去带有正负号的窗宽/窗位步长得到新的灰度区间的窗宽/窗位。
在另一种实施例中，医学影像设备还包括灰度映射装置，用于将选择的某一灰度区间的影像映射为灰度范围为[0，255]的8bit图像。
基于上述影像窗宽/窗位调节装置和医学影像设备，调节影像窗宽/窗位的方法的步骤包括：首先获取调窗驱动装置的移动参数，根据所述移动参数实时计算窗宽/窗位变换系数，通过设计窗宽/窗位变换系数和移动参数之间的函数关系式，使窗宽/窗位变换系数随所述移动参数的增加而增加，例如优选是单调增加。然后根据移动参数和窗宽/窗位变换系数实时计算窗宽/窗位步长，再根据窗宽/窗位步长实时调节窗宽/窗位，得到新的灰度区间。
下面以调窗驱动装置为鼠标为例详细说明调窗的步骤。
请参考图5，在一种实施例中，移动参数包括调窗驱动装置的移动速度，变换系数随移动速度的增加而增加，包括以下步骤：
步骤S11，获取鼠标当前的移动速度。不断检测调窗驱动装置的操作，当检测到进入调窗模式后，在调窗模式下定时或不定时地获取调窗驱动装置的移动事件，根据移动事件计算调窗驱动装置的移动参数，其中包括鼠标的移动速度。
步骤S12，根据需要设计，窗宽/窗位变换系数和移动速度之间的函数关系式，即f＝F(v)，使窗宽/窗位变换系数随移动速度的增加而增加，在一种实施例中，窗宽/窗位变换系数和移动速度之间的函数关系如图6所示，为单调递增关系。将当前鼠标移动的速度代入函数中，即可得到对应的窗宽/窗位变换系数f，将调窗驱动装置的当前移动距离乘以或除以当前的窗宽/窗位变换系数得到当前的窗宽/窗位步长。当然，也可以通过其它运算将窗宽/窗位变换系数f变换成窗宽/窗位步长。
步骤S13，根据调窗驱动装置位移的方向，赋予窗宽/窗位步长相应的正负号，例如当调窗驱动装置向第一侧向(例如左侧)移动时，赋予窗宽/窗位步长为正值，当调窗驱动装置向与第一侧向相反的一侧(例如右侧)移动时，赋予窗宽/窗位步长为负值。将当前灰度区间的窗宽、窗位值分别对应地减去具有正负号的窗宽、窗位步长得到新的窗宽、窗位值，从而确定新的灰度区间。根据说明书公开的内容，本领域技术人员可以理解，也可以用当前灰度区间的窗宽、窗位值分别对应地加上具有正负号的窗宽、窗位步长得到新的窗宽、窗位值，从而确定新的灰度区间。
步骤S14，根据新的窗宽/窗位值，对图像进行窗宽窗位变换，得到新的8bit灰阶图像。
步骤S15，将新的8bit灰阶图像显示出来。
在另外的实施例中，还可以通过探测鼠标移动后的位置相对于调窗开始时的位置关系(初始位置)确定窗宽/窗位步长的正负，例如鼠标移动后的位置在初始位置的左边，规定窗宽/窗位步长为正，鼠标移动后的位置在初始位置的右边，规定窗宽/窗位步长为负。
当然，本领域技术人员可以理解，也可以规定一定的规则先确定窗宽/窗位变换系数的正负，再确定窗宽/窗位步长的正负。还可以在步骤13中根据鼠标的位移的方向或鼠标移动后的位置与初始位置的关系确定应该用当前的窗宽/窗位值加上还是减去窗宽/窗位步长。窗宽变换系数和窗位变换系数可以相同，也可以不同，窗宽变换系数和窗位变换系数可以是一定的比例关系。在另一实施例中，窗宽变换系数和窗位变换系数采用以下方式计算：
窗宽变换系数根据速度在第一方向(例如X轴)上的分量计算得到，窗位变换系数根据速度在第二方向(例如Y轴)上的分量计算得到，所述第一方向和第二方向垂直，例如第一方向为横向，第二方向为纵向。从而使窗宽步长根据鼠标在横向移动的速度来调节，窗位步长根据鼠标在纵向移动的速度来调节。
上述实施例中，可以根据鼠标的当前移动速度来计算窗宽变换系数和窗位变换系数，也可以通过鼠标的平均速度来计算窗宽变换系数和窗位变换系数。
上述实施例中的F(v)，可以根据实际的需求来替换成不同的“速度-步长”变换函数；同理的，在确定调节步长时，窗宽或窗位可以分别采用不同的变换函数F(v)，以便更好的满足使用者的习惯和需求。
本实施例中，在与鼠标交互调窗时，可以通过鼠标移动的速度来动态调节调窗步长。鼠标移动的速度越大，调窗步长越大，反之，鼠标移动的速度越小，调窗步长越小。
请参考图7，在另一种实施例中，移动参数包括调窗驱动装置的连续移动距离，变换系数随连续移动距离的增加而增加，包括以下步骤：
步骤S21，获取鼠标当前的连续移动距离。不断检测调窗驱动装置的操作，当检测到进入调窗模式后，在调窗模式下定时或不定时地获取调窗驱动装置的移动事件，根据移动事件计算调窗驱动装置的移动参数，其中包括鼠标的连续移动距离。
步骤S22，根据需要设计，窗宽/窗位变换系数和连续移动距离之间的函数关系式，即f＝F(s)，使窗宽/窗位变换系数随连续移动距离的增加而增加，在一种实施例中，窗宽/窗位变换系数和连续移动距离之间的函数关系如图8所示，为单调递增关系。将鼠标最近一段的连续移动距离代入函数中，即可得到对应的窗宽/窗位变换系数f，将调窗驱动装置的当前移动距离乘以或除以当前的窗宽/窗位变换系数得到当前的窗宽/窗位步长。当然，也可以通过其它运算将窗宽/窗位变换系数f变换成窗宽/窗位步长。
步骤S23，根据预定规则赋予窗宽/窗位步长相应的正负号，将当前窗宽/窗位值分别对应地加上或减去窗宽/窗位步长得到新的窗宽/窗位值。
步骤S24，根据新的窗宽窗位值，对图像进行窗宽窗位变换，得到新的8bit灰阶图像。
步骤S25，将新的8bit灰阶图像显示出来。
本实施例中，在与鼠标交互调窗时，可以通过鼠标移动的距离来动态调节调窗步长。鼠标移动的距离越长，调窗步长越大，反之，鼠标移动的距离越短，调窗步长越小。
在另一实施例中，窗宽变换系数和窗位变换系数采用以下方式计算：
窗宽变换系数根据在第一方向(例如X轴)上连续移动的距离计算得到，窗位变换系数根据在第二方向(例如Y轴)上连续移动的距离计算得到。从而使窗宽步长根据鼠标在X轴上移动的距离来调节，窗位步长根据鼠标在Y轴上移动的距离来调节。
上述实施例中的F(s)，可以根据实际的需求来替换成不同的“距离-步长”变换函数；同理的，在确定调节步长时，窗宽或窗位可以分别采用不同的变换函数F(s)，以便更好的满足使用者的习惯和需求。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (13)
1.一种影像窗宽/窗位调节方法,其特征在于包括：
检测调窗驱动装置的操作，在调窗模式下获取调窗驱动装置的移动事件，根据移动事件计算调窗驱动装置的移动参数；
根据所述移动参数实时计算窗宽/窗位变换系数，所述窗宽/窗位变换系数随所述移动参数的增加而增加；其中，根据变换系数和所述移动参数的函数关系式计算变换系数，所述函数关系式为单调递增函数；
将调窗驱动装置的当前移动参数乘以当前的窗宽/窗位变换系数得到当前的窗宽/窗位步长；
根据窗宽/窗位步长实时调节窗宽/窗位，得到新的灰度区间。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括当通过调窗驱动装置移动到特定区域或选择特定选项进入调窗模式时，光标改变形状和/或图案以表示进入调窗模式的步骤。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据移动参数和窗宽/窗位变换系数实时计算窗宽/窗位步长之后还包括：
检测调窗驱动装置位移的方向，赋予窗宽/窗位步长相应的正负号，当调窗驱动装置向第一侧向移动时，赋予窗宽/窗位步长为正值，当调窗驱动装置向与第一侧向相反的一侧移动时，赋予窗宽/窗位步长为负值。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据窗宽/窗位步长实时调节窗宽/窗位包括：将当前的窗宽/窗位加上或减去调窗步长得到新的窗宽/窗位，根据新的窗宽/窗位计算出新的灰度区间。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述调窗驱动装置的移动参数包括速度和/或连续移动的距离。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述窗宽变换系数根据速度和/或连续移动的距离的第一方向上的分量计算得到，窗位变换系数根据速度和/或连续移动的距离的第二方向上的分量计算得到，所述第一方向和第二方向垂直。
7.一种影像窗宽窗位调节装置，其特征在于包括：
检测单元，用于检测调窗驱动装置的操作，并在调窗模式下获取调窗驱动装置的移动事件；
第一计算单元，用于根据移动事件计算调窗驱动装置的移动参数；
第二计算单元，用于根据所述移动参数实时计算窗宽/窗位变换系数，所述窗宽/窗位变换系数随所述移动参数的增加而增加；其中，所述第二计算单元根据变换系数和所述移动参数的函数关系式计算变换系数，所述函数关系式为单调递增函数；
第三计算单元，用于将调窗驱动装置的当前移动参数乘以当前的窗宽/窗位变换系数得到当前的窗宽/窗位步长；
第四计算单元，用于根据窗宽/窗位步长实时调节窗宽/窗位，得到新的灰度区间。
8.如权利要求7所述的调节装置，其特征在于，所述检测单元还用于当通过调窗驱动装置移动到特定区域或选择特定选项进入调窗模式时，控制光标改变形状和/或图案以表示进入调窗模式。
9.如权利要求7所述的调节装置，其特征在于还包括：
符号赋予单元，用于检测调窗驱动装置位移的方向，赋予窗宽/窗位步长相应的正负号，当调窗驱动装置向第一侧向移动时，赋予窗宽/窗位步长为正值，当调窗驱动装置向与第一侧向相反的一侧移动时，赋予窗宽/窗位步长为负值。
10.如权利要求7至9中任一项所述的调节装置，其特征在于，所述调窗驱动装置的移动参数包括速度和/或连续移动的距离。
11.如权利要求10所述的调节装置，其特征在于，所述第二计算单元根据速度和/或连续移动的距离的第一方向上的分量计算窗宽变换系数，根据速度和/或连续移动的距离的第二方向上的分量计算窗位变换系数，所述第一方向和第二方向垂直。
12.一种医学影像设备，其特征在于包括:
调窗驱动装置，用于在调窗模式下被操作而产生移动事件；
如权利要求7至11中任一项所述的影像窗宽窗位调节装置，用于根据调窗驱动装置的操作信息调节影像的窗宽/窗位，得到新的灰度区间；
显示装置，用于突出显示当前灰度区间对应的影像。
13.如权利要求12所述的医学影像设备，其特征在于，所述医学影像设备包括放射影像设备或图像工作站。
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