CN111653246B - 一种定制医用显示器曲线校准方法及系统 - Google Patents

一种定制医用显示器曲线校准方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种定制医用显示器曲线校准方法，包括：部署实验环境；待用户适应实验环境后进行亮度视觉匹配；据亮度视觉匹配结果制定用户的亮度JND表；根据预先测出的显示器各灰阶亮度值和用户的亮度JND表得到用户DIOCM曲线的灰阶映射表，本发明能够根据用户的亮度感知能力制作校正曲线，使显示器能够更加精准的显示。

Description

一种定制医用显示器曲线校准方法及系统
技术领域
本发明属于医用显示技术领域，尤其涉及一种定制医用显示器曲线校准方法及系统。
背景技术
与民用显示器相比，专业的灰阶液晶医用显示器使用DICOM标准第14部分中规定的曲线(DICOM曲线)进行灰阶校正，通过灰阶标准显示函数或者简化的JND(Justnoticeable difference，最小可觉差)表等数据计算出灰阶查找表使得实际输出图像的灰阶变化符合灰阶标准显示函数(GSDF)，从而令人眼有能力辨识每一个细微的灰阶变化。
但是标准人眼亮度JND是固定的，不同用户对亮度的感知能力却存在一定的个体差异，医用显示器依照标准DICOM曲线输出图像不一定能让用户得到最好的阅片体验，可能会影响医生阅读医疗影像，漏失病灶。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种定制医用显示器曲线校准方法，能够针对个体差异给用户最好的阅片体验。
本发明所采用的技术方案如下：
第一方面，提供了一种定制医用显示器曲线校准方法，包括：
部署实验环境；
待用户适应实验环境后进行亮度视觉匹配；
据亮度视觉匹配结果制定用户的亮度JND表；
根据预先测出的显示器各灰阶亮度值和用户的亮度JND表得到用户DIOCM曲线的灰阶映射表。
进一步的，所述部署实验环境包括：
将显示器置于暗室中预热两小时，用户眼部与显示器屏幕中心保持在同一高度，并且距离显示器屏幕距离一米。
所述待用户适应实验环境后进行亮度视觉匹配包括：
步骤一、用户眼睛在全黑屏情况下经过t1时段的暗适应，然后显示器显示显示校准图例让用户眼睛适应t2时段明适应；
步骤二、所述校准图例为显示器中央显示一个亮度为L的背景色块A，该背景色块的中央显示一个亮度为L+ΔL的对比色块B，对比色块外有一个亮度与对比色块B亮度一致的测试色块C，若为第一次测试，令n＝1，并将背景色块A初始设置为显示器最低亮度，否则将色块A亮度值设置为测试色块C的亮度值，调整对比色块B的亮度使用户刚好能看见对比色块B，通过亮度测量设备测量此时测试色块C的实际亮度值，并将此亮度值记为n阶JND对应的亮度值；
步骤三、将n的值加一，重复步骤二，直到L+ΔL超过所定测量范围，即超过显示器所定义的最大亮度。
进一步的，在所述步骤二中，用户每次区分对比色块的时间要小于一秒。
进一步的，在所述步骤二中的显示器背景色块A的视角为8°，对比色块B的视角为4°，背景色块A外的显示区域为黑色照明环境(没有外部光源)。
进一步的，所述背景色块A、对比色块B以及测试色块C的形状包括圆形和矩形。
进一步的，在所述步骤二中调节对比色块B亮度具体为：根据标准JND表差分计算出亮度为L时，下一阶JND标准亮度为L+Δl，先设置背景色块为白场，调节显示器背光PWM值，使亮度为L+2Δl后，再调节背景色块及对比色块灰度值设置背景色块及对比色块亮度为L，此时通过调节对比色块灰度值来调节对比色块亮度。
进一步的，在步骤二中，每测试一段时间T3后用户眼睛休息时间T4后继续进行测试。
第二方面，本发明还提供一种定制医用显示器曲线校准系统，包括：显示器、上位机、亮度测量设备，所述显示器包括微处理器、视频信号处理单元、背光驱动单元和液晶面板；所述视频信号处理单元根据微处理器计算出的LUT表将视频信号经过处理后输出到液晶面板显示；所述背光驱动单元受微处理器控制调节背光PWM值来调节显示器背光亮度；所述上位机输出测试图像，控制亮度测量设备测量显示器液晶面板亮度，与微处理器通信调节显示器背光亮度，记录处理下载用户亮度JND数据。
本发明有益效果主要包括以下内容：
1、为用户量身打造的曲线，针对性强，进一步提高了医生诊断的准确度，并对于发现病人的早期病灶具有重要意义。
2、用户的亮度JND表可下载到任意一台具有定制曲线功能的显示器上使用，方便快捷。
3、显示器可选用标准曲线或定制曲线，不影响其他用户正常使用。
附图说明
图1为本发明实现方案示意图
图2为本发明测试画面示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。
如图1-2所示，本发明提供了一种定制医用显示器曲线校准方法，本方法所采用的系统包括以下部分：
显示器、上位机、亮度测量设备，其中显示器中包括微处理器、视频信号处理单元、背光驱动单元以及液晶面板；所述视频信号处理单元根据微处理器计算出的LUT表将视频信号经过处理后输出到液晶面板显示；所述背光驱动单元受微处理器控制调节背光PWM值来调节显示器背光亮度；所述上位机输出测试图像，控制亮度测量设备测量显示器液晶面板亮度，与微处理器通信调节显示器背光亮度，记录处理下载用户亮度JND数据。亮度测量设备包括但不限于CA-310色彩分析仪，CA-410色彩分析仪。
本方法的实践包括以下步骤：
步骤一、部署实验环境；
具体为：在标准暗室中，整个房间只有显示器屏幕产生亮度刺激.显示器预先进行2h左右的预热，用户眼部与显示器中心保持在同一高度，距离1m；
步骤二、待用户适应实验环境后进行亮度视觉匹配；
具体为：
首先让用户在显示器屏幕全黑的情况下经过t1时间(3分钟)的暗适应，然后显示器上出现如图1所示的图样，即校准图例进行t2时间(1分钟)的明适应过程，明适应亮度为640cd/m2±10％、暗适应亮度为0.64cd/m2±10％
其次，完成适应后正式开始亮度视觉匹配，亮度视觉匹配采用心理物理学测定阈限的极限法。具体为：
所述校准图例为显示器中央显示一个亮度为L的背景色块A(背景色块外显示黑场)，该背景色块的中央显示一个亮度为L+ΔL的对比色块B，对比色块外有一个亮度与对比色块B亮度一致的测试色块C，若为第一次测试，令n＝1，并将背景色块A初始设置为显示器最低亮度，否则将色块A亮度值设置为测试色块C的亮度值，调整对比色块B的亮度使用户刚好能看见对比色块B，通过亮度测量设备测量此时测试色块C的实际亮度值(测量设备此时会遮住对比色块B)，并将此亮度值记为n阶JND对应的亮度值；
然后将n的值加一，重复步骤二，直到L+ΔL超过所定测量范围。
步骤三、据每次记录的亮度值以及对应的阶数，即视觉匹配结果制定用户的亮度JND表，在此过程中可以下载多个用户亮度JND表到多台有定制曲线功能的显示器中，并且显示器可以选用采用标准曲线或者某个用户的定制曲线。
步骤四、微处理器根据预先测出的显示器各灰阶亮度值和用户的亮度JND表得到用户DIOCM曲线的灰阶映射表，视频信号处理单元根据此曲线对视频信号经过处理后输出到液晶面板显示。
映射表的某一实施例具体为：
1)在某个亮度下，测量显示器在各个灰阶的亮度值{L0，L1，…Li…，Ln}；
其中Li表示测得的显示器在第i阶的亮度值，n表示灰阶阶数；
2)根据用户亮度JND表线性差值计算出显示器最大亮度Ln和最小亮度L0对应JND值：{JNDmin，JNDmax}，若是标准DIOCM曲线，这一步则是通过标准灰阶显示函数，如下所示：
j(L)＝A+B·Log10(L)+C·(Log10(L))2+D·(Log10(L))3+E·(Log10(L))4+F·(Log10(L))5+G·(Log10(L))6+H·(Log10(L))7+I·(Log10(L))8
其中，L表示输入的测试亮度值，j(L)表示亮度值为L所对应的JND值，A＝71.498068，B＝94.593053，C＝41.912053，D＝9.8247004，E＝0.28175407，F＝-1.1878455，G＝-0.18014349，H＝0.14710899，I＝-0.017046845；A、B、C、D、E、F、G、H、I均为相关系数；或者简化的JND表，如表1来实现；
3)等分得出n个JND值{JND0(JNDmin)，JND1，……，JNDn(JNDmax)}；
4)由这n个JND值可根据用户亮度JND表线性插值计算出n个对应的亮度值，这N个亮度值的曲线不符合标准DICOM曲线，但是符合用户DICOM曲线；
5)再由这n个亮度根据显示器灰阶亮度表线性插值计算出n个对应的灰阶值，即可得出用户DICOM曲线的灰阶映射表。
表1(标准亮度JND表0-60阶)
JND L[cd/m2] JND L[cd/m2] JND L[cd/m2] JND L[cd/m2]
1 0.0500 2 0.0547 3 0.0594 4 0.0643
5 0.0696 6 0.0750 7 0.0807 8 0.0866
9 0.0927 10 0.0991 11 01056 12 0.1124
13 0.1194 14 0.1267 15 0.1342 16 0.1419
17 0.1498 18 0.1580 19 0.1664 20 0.1750
21 0.1839 22 01931 23 0.2025 24 0.2121
25 0.2220 26 0.2321 27 0.2425 28 0.2532
29 0.2641 30 0.2752 31 0.2867 32 0.2984
33 0.3104 34 0 3226 35 0 3351 36 0.3479
37 0.3610 38 0.3744 39 0.3880 40 0.4019
41 0.4161 42 0.4306 43 0.4454 44 0.4605
45 0.4759 46 0.4916 47 0.5076 48 0.5239
49 0.5405 50 0.5574 51 0.5746 52 0.5921
53 0.6100 54 0 6281 55 0.6466 56 0.6654
57 0.6846 58 0.704 59 0.7238 60 0.744
在上述步骤二中用户每次区分对比色块的时间要小于一秒。
在以上所述步骤二中的显示器背景色块A的视角为8°，对比色块B的视角为4°，背景色块A外的显示区域为黑色照明环境(除了显示器，没有外部光源)。
所述背景色块A、对比色块B以及测试色块C的形状包括圆形和矩形。
在所述步骤二中调节对比色块B亮度具体为：根据标准JND表差分计算出亮度为L时，下一阶JND标准亮度为L+Δl，先设置背景色块为白场，调节显示器背光PWM值，使亮度为L+2Δl后，再调节背景色块及对比色块灰度值设置背景色块及对比色块亮度为L，此时通过调节对比色块灰度值来调节对比色块亮度。
为了得到更准确的测试效果，在步骤二中，每测试一段时间T3(5-10分钟)后用户眼睛休息时间T4(5-10分钟)后继续进行测试。
本发明能够根据用户的亮度感知能力制作校正曲线，使显示器能够更加精准的显示。
实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (6)

1.一种定制医用显示器曲线校准方法，其特征在于，包括：
部署实验环境；
待用户适应实验环境后进行亮度视觉匹配；
据亮度视觉匹配结果制定用户的亮度JND表；
根据预先测出的显示器各灰阶亮度值和用户的亮度JND表得到用户DIOCM曲线的灰阶映射表；
所述待用户适应实验环境后进行亮度视觉匹配包括：步骤一、用户眼睛在全黑屏情况下经过t1时段的暗适应，然后显示器显示显示校准图例让用户眼睛适应t2时段明适应；
步骤二、所述校准图例为显示器中央显示一个亮度为L的背景色块A，该背景色块的中央显示一个亮度为L＋ΔL的对比色块B，对比色块外有一个亮度与对比色块B亮度一致的测试色块C，若为第一次测试，令n=1，并将背景色块A初始设置为显示器最低亮度，否则将色块A亮度值设置为测试色块C的亮度值，调整对比色块B的亮度使用户刚好能看见对比色块B，通过亮度测量设备测量此时测试色块C的实际亮度值，并将此亮度值记为n阶JND对应的亮度值；调节对比色块B亮度具体为：根据标准JND表差分计算出亮度为L时，下一阶JND标准亮度为L+Δl，先设置背景色块为白场，调节显示器背光PWM值，使亮度为L+2Δl后，再调节背景色块及对比色块灰度值设置背景色块及对比色块亮度为L，此时通过调节对比色块灰度值来调节对比色块亮度；
步骤三、将n的值加一，重复步骤二，直到L＋ΔL超过所定测量范围。
2.根据权利要求1所述的一种定制医用显示器曲线校准方法，其特征在于，所述部署实验环境包括：
将显示器置于暗室中预热两小时，用户眼部与显示器屏幕中心保持在同一高度，并且距离显示器屏幕距离一米。
3.根据权利要求1所述的一种定制医用显示器曲线校准方法，其特征在于，在所述步骤二中，用户每次区分对比色块的时间要小于一秒。
4.根据权利要求1所述的一种定制医用显示器曲线校准方法，其特征在于，在所述步骤二中的显示器背景色块A的视角为８°，对比色块B的视角为４°，背景色块A外的显示区域为黑色照明环境。
5.根据权利要求1所述的一种定制医用显示器曲线校准方法，其特征在于，所述背景色块A、对比色块B以及测试色块C的形状包括圆形和矩形。
6.根据权利要求1所述的一种定制医用显示器曲线校准方法，其特征在于，在步骤二中，每测试一段时间T3后用户眼睛休息时间T4后继续进行测试。
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