CN107481208A - Dicom医学影像动态线性调窗方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种DICOM医学影像动态线性调窗方法，包括以下步骤：步骤一，DICOM图像数据读取，根据DICOM文件的标准格式读入图像的数据元素，数据元素包括标签信息、类型、长度、数据信息，并保存于内存之中；步骤二，设置DICOM图像窗口的窗宽和窗位，标记DICOM文件中的窗宽、窗位，通过改进的灰度映射窗函数G(V)用于动态调窗。本发明的优点在于采用改进的灰度映射窗函数G(V)，映射灰度图像，实现图像显示更加细致、清晰，并保证动态调窗图像的显示的实时性。

Description

DICOM医学影像动态线性调窗方法
技术领域
本发明涉及医学图像处理，特别涉及一种基于应用的DICOM医学影像动态线性调窗方法。
背景技术
DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)即医学数字成像和通信，是医学图像和相关信息的国际标准(ISO 12052)。它定义了质量能满足临床需要的可用于数据交换的医学图像格式。
DICOM被广泛应用于放射医疗，心血管成像以及放射诊疗诊断设备(X射线，CT，核磁共振，超声等)，并且在眼科和牙科等其它医学领域得到越来越深入广泛的应用。在数以万计的在用医学成像设备中，DICOM是部署最为广泛的医疗信息标准之一。当前大约有百亿级符合DICOM标准的医学图像用于临床使用。
自从1985年DICOM标准第一版发布以来，DICOM给放射学实践带来了革命性的改变，X光胶片被全数字化的工作流程所代替。就像Internet成为信息传播应用的全新平台，DICOM使“改变临床医学面貌”的高级医学图像应用成为可能。比如在急诊科中，心脏负荷测试，乳腺癌的检查，DICOM为医生和病人服务，是医学成像有效工作的标准。
在医学图像生成后，在其他平台上显示医学图像并获得与图像相关信息是十分重要的。由于医学图像中所存储的数据是相对值，并且其灰度级一般为4096灰度级或者更高，在实际中，这远远高出显示器所能显示的最大灰度级范围(一般为256灰度级)。为了逼真的显示医学图像，需要将其灰度级映射到显示器设备能够显示的灰度级，并允许医护人员实时地根据需要。动态调节所显示的灰度范围，这就是对医学图像进行的调窗预处理技术。
目前针对DICOM格式医学图像显示的研究主要是线性调窗和动态线性调窗的快速实现，以及将DICOM格式医学图像转化成位图后的图像增强。然而，使用当前常用灰度映射函数的时候，由于DICOM标准中并没有对窗位的最大，最小值和窗宽的最大值作限制，当采用线性窗函数调节窗宽窗位时候，经常会出现像素值超出实际的像素值范围的现象，有必要将原有算法进行改进，改善图像的显示质量和效果，以及显示的实时性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种DICOM医学影像动态线性调窗方法，以实现图像显示更加细致、清晰，增强图像的优点，并保证动态调窗图像的显示的实时性。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种DICOM医学影像动态线性调窗方法，包括以下步骤，
步骤二，设置DICOM图像窗口的窗宽和窗位，标记DICOM文件中的窗宽、窗位，通过灰度映射窗函数G(V)用于动态调窗。
步骤三，基于步骤二的灰度映射窗函数G(V)计算得出的结果，以及步骤一中的标签信息填充位图结构体，并将构造的位图显示出来；
所述步骤二中，先在整个图像内找到灰度最大值max和最小值min，设置窗宽W＝max-min，窗位C＝(max-min)/2，这样可以使图像不同灰度阶层的对比度达到最大，达到了一种直方图均衡化的效果，所述灰度最大值max和最小值min不是唯一确定的，而是根据调整后的截距和斜率来制约动态调整范围；
所述灰度映射窗函数G(V)方程如下：
其中，V表示图像数据，G(V)为图像的灰度值，W为窗宽(显示图像的范围)，C为窗位(显示区域的中心位置)，gmax和gmin分别是图像灰度值的最大值和最小值，S(n)和I(n)分别为窗函数的斜率和截距的绝对值。当S(n)和I(n)都取1的时候，上式(1.1)即变为基本灰度映射窗函数，这样做的好处是将输入值与调整后的窗函数的斜率与截距相关联，这样有效改善了原有算法的显示效果，当我们调整对话框来改变窗宽和窗位时候，图像的显示的实时性取得了很好的改善。可以看出,该方法不将gmax和gmin分别设为图像中最大最小灰度值，而是根据调整后的截距和斜率来制约动态调整范围。
与相关技术相比，本发明提供的具有以下有益效果：
本发明DICOM医学影像动态线性调窗方法使图像显示更加细致，增强图像的目的，当我们调整对话框来改变窗宽和窗位时候，图像的显示的实时性取得了很好的改善。
附图说明
图1本发明DICOM文件的组成；
图2为本发明实施例所述的采用基本窗函数线性调窗的腹部成像图；
图3为本发明实施例所述的采用改进窗函数线性调窗的腹部成像图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的DICOM医学影像动态线性调窗方法，包括以下步骤：
步骤一，DICOM图像数据读取。
DICOM文件的组成和格式如图1，根据DICOM文件的标准格式读入图像的数据元素，数据元素包括标签信息、类型、长度、数据信息，并保存于内存之中。
步骤二，设置图像窗口的窗宽和窗位。
在研究DICOM解析数据发现，很多DICOM文件中未标记窗宽窗位，于是实验设定，在整个图像内找到灰度最大值max和最小值min，设置窗W＝max-min，窗位C＝(max-min)/2，这样可以使图像不同灰度阶层的对比度达到最大，达到了一种直方图均衡化的效果。但同时，我们不将gmax和gmin分别设为图像中最大最小灰度值，而是根据调整后的截距和斜率来制约动态调整范围。
步骤三，采用灰度映射窗函数G(V)，映射灰度图像。
灰度映射窗函数G(V)方程如下：
V表示图像数据，G(V)为图像的灰度值，W为窗宽(显示图像的范围)，C为窗位(显示区域的中心位置)，gmax和gmin分别是图像灰度值的最大值和最小值，S(n)和I(n)分别为窗函数的斜率和截距的绝对值，当S(n)和I(n)都取1的时候，上式(1.1)即变为基本灰度映射窗函数，这样做的好处是将输入值与调整后的窗函数的斜率与截距相关联，这样有效改善了原有算法的显示效果，当我们调整对话框来改变窗宽和窗位时候，图像的显示的实时性取得了很好的改善。
对比试验效果
选取一个腹部的CT图像进行试验，gmin的值为3500，gmax的值为3900，S(n)＝255/400，I(n)＝255*35/4，通过本发明改进灰度映射函数得到的图像(图3)，采用基本灰度映射函数(见式1.2)得到的图象(图2)与显示效果比较发现，本发明调窗预处理技术图像不仅对腹部能够更清晰地显示，同时能够对体表边缘进行显示，展现出更多的图像细节，图像效果有了很大的改善。
使用本发明线性调窗可以获得更好的图像显示效果，也为后期的图像处理打下基础，保证了动态调窗的实时性，为医学图像的研究及临床应用提供了方便。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (1)

1.一种DICOM医学影像动态线性调窗方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，DICOM图像数据读取，根据DICOM文件的标准格式读入图像的数据元素，数据元素包括标签信息、类型、长度、数据信息，并保存于内存之中；
步骤二，设置DICOM图像窗口的窗宽和窗位，标记DICOM文件中的窗宽、窗位，通过灰度映射窗函数G(V)用于动态调窗。
步骤三，基于步骤二的灰度映射窗函数G(V)计算得出的结果，以及步骤一中的标签信息填充位图结构体，并将构造的位图显示出来；
所述步骤二中，先在整个图像内找到灰度最大值max和最小值min，设置窗宽W＝max-min，窗位C＝(max-min)/2，这样可以使图像不同灰度阶层的对比度达到最大，达到了一种直方图均衡化的效果，所述灰度最大值max和最小值min不是唯一确定的，而是根据调整后的截距和斜率来制约动态调整范围；
所述灰度映射窗函数G(V)方程如下：
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其中，V表示图像数据，G(V)为图像的灰度值，W为窗宽(显示图像的范围)，C为窗位(显示区域的中心位置)，gmax和gmin分别是图像灰度值的最大值和最小值，S(n)和I(n)分别为窗函数的斜率和截距的绝对值。
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