RU2718481C1 - Method for contrasting x-ray patterns with color - Google Patents

Method for contrasting x-ray patterns with color Download PDF

Info

Publication number
RU2718481C1
RU2718481C1 RU2019123853A RU2019123853A RU2718481C1 RU 2718481 C1 RU2718481 C1 RU 2718481C1 RU 2019123853 A RU2019123853 A RU 2019123853A RU 2019123853 A RU2019123853 A RU 2019123853A RU 2718481 C1 RU2718481 C1 RU 2718481C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
color
monitor
white
green
red
Prior art date
Application number
RU2019123853A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Иванович Мазуров
Алексей Константинович Денисов
Ирина Григорьевна Камышанская
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-исследовательская производственная компания "Электрон" (АО "НИПК "Электрон")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-исследовательская производственная компания "Электрон" (АО "НИПК "Электрон") filed Critical Акционерное общество "Научно-исследовательская производственная компания "Электрон" (АО "НИПК "Электрон")
Priority to RU2019123853A priority Critical patent/RU2718481C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2718481C1 publication Critical patent/RU2718481C1/en

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Abstract

FIELD: medical equipment.
SUBSTANCE: method for contrasting X-rays with color consists in that a digital image of a black and white X-ray pattern is diaphragmed, normalized and directed simultaneously to three channels of a converter for dividing said image into color components (red, green and blue), at outputs of said channels, saturated red
Figure 00000076
saturated green
Figure 00000077
and saturated blue
Figure 00000078
digital images on selected trajectory of given colors as a result of passage of input image through amplifiers with nonlinear amplitude characteristics, which are determined from a system of linear equations:
Figure 00000079
where
Figure 00000080
is color coordinates on a given trajectory in a color cube of a monitor in a colorimetric system FED(E);
Figure 00000081
coordinates of white color W; LR, LG, LB – brightness coefficients of monitor colorimetric system;
Figure 00000082
– average energy values of photons of light fluxes of red, green and blue channels of monitor;
Figure 00000083
– average values of squared energy of photons of light fluxes of red, green and blue channels of monitor;
Figure 00000084
is average value of white color photons W and square of said mean value, respectively; then saturated red
Figure 00000085
green
Figure 00000086
and blue
Figure 00000087
of image are multiplied by saturation coefficient k, where (0≤k≤1), and is summed with coefficient (1-k) input image U to obtain color separated images with coefficient saturation k:
Figure 00000088
further obtained color-separated digital images UR, UG, UB arrive at the inputs of a color monitor, on which an X-ray contrast-contrasted image is reproduced.
EFFECT: technical result of the declared invention consists in reduction of false-positive diagnostic solutions.
6 cl, 3 dwg

Description

Техническое решение относится к рентгенотехнике и может быть использовано в цифровых рентгеновских аппаратах для одновременного воспроизведения рентгенограмм на мониторах (дисплеях) в виде черно-белого и цветного изображения.The technical solution relates to x-ray technology and can be used in digital x-ray machines for the simultaneous reproduction of x-rays on monitors (displays) in the form of black-and-white and color images.

Предшествующий уровень техникиState of the art

Впервые преобразование яркостного контраста рентгенограмм в цветовой, далее по тексту - цветовое контрастирование рентгенограмм или контрастирование рентгенограмм цветом, (в литературе также встречаются термины «цветовое кодирование» или «кодирование цветом», «псевдоцветовое кодирование») было осуществлено в 1958 г. [Fisher J., Greshon-Conen J., Television techniques for contrast enhancement and color translation of roentgenograms, Amer. J. Roentgenol., vol. 79, №2, 1958, pp. 342-347]. Предполагалось, что метод цветового контрастирования черно-белого изображения поможет обнаружить малые отличия плотности близко расположенных участков, а также регистрировать различия или сходства плотности в далеко расположенных участках рентгенограмм. Известны способы цветового контрастирования рентгенограмм, например, "Технические средства медицинской интроскопии" под ред. Б.И. Леонова, М., Медицина, 1989 (см. с. 133-143); Иванов С.А., Комяк Н.И., Мазуров А.И. "Рентгенотелевизионные методы исследования микроструктур" Л., Машиностроение, 1983 (см. с. 80-90). Также известны способы цветового контрастирования, описанные в диссертациях, например, Павлов С.В. "Разработка методов обработки и представления сигналов черно-белых изображений в условных цветах", дис. к.т.н., Л., ЛЭТИ, 1983; Николаев Е.И. "Исследование и разработка методов двухканальных телевизионных систем цветового кодирования полутоновых изображений", дис. к.т.н., Л., ЛЭТИ, 1989. Известны патенты и авторские свидетельства, например, патент США №3309519; а.с. СССР №343207, опубл. 22.06.1972; патент США №3673317; а.с. СССР №692114, опубл. 15.10.1979; патент США №6392248. Однако в общей рентгенологии способ цветового контрастирования черно-белых рентгенограмм практически не получил применения. В результате использования более пятнадцати шкал цветового кодирования (нагретого тела - абсолютно черного тела, радужной, спиральной вокруг черно-белой шкалы и ряда других) в пределах объема цветового куба RGB колориметрической системы монитора не было получено ощутимых результатов. Поэтому в цифровых рентгеновских аппаратах общего применения цветовое контрастирование рентгенограмм в настоящее время не предусмотрено, в то время как в ультразвуковых аппаратах, магнитно-резонансных томографах, компьютерных томографах, в технической дефектоскопии способ цветового контрастирования (известен также термин «раскраска изображений») используется достаточно широко.For the first time, the luminance contrast of radiographs was converted into color, hereinafter referred to as color contrasting of radiographs or contrasting of radiographs with color (the terms “color coding” or “color coding”, “pseudo-color coding” are also used in the literature) were implemented in 1958 [Fisher J ., Greshon-Conen J., Television techniques for contrast enhancement and color translation of roentgenograms, Amer. J. Roentgenol., Vol. 79, No. 2, 1958, pp. 342-347]. It was assumed that the method of color contrasting of a black-and-white image will help to detect small differences in the density of closely spaced areas, as well as to register differences or similarities of density in far-spaced areas of radiographs. Known methods for color contrasting radiographs, for example, "Technical means of medical introscopy", ed. B.I. Leonova, M., Medicine, 1989 (see p. 133-143); Ivanov S.A., Komyak N.I., Mazurov A.I. "X-ray television methods for the study of microstructures" L., Mechanical Engineering, 1983 (see p. 80-90). Also known are the methods of color contrast described in the theses, for example, Pavlov S.V. "Development of methods for processing and presenting signals of black and white images in conventional colors", dis. Ph.D., L., LETI, 1983; Nikolaev E.I. "Research and development of methods of two-channel television systems for color coding of grayscale images", dis. Ph.D., L., LETI, 1989. Patents and copyright certificates are known, for example, US patent No. 3309519; A.S. USSR No. 343207, publ. 06/22/1972; US patent No. 3673317; A.S. USSR No. 692114, publ. 10/15/1979; U.S. Patent No. 6,392,248. However, in general radiology, the method of color contrasting of black and white radiographs has practically not been applied. As a result of using more than fifteen color coding scales (a heated body - an absolutely black body, rainbow, spiral around a black and white scale and a number of others) within the scope of the color cube of the RGB colorimetric monitor system, no tangible results were obtained. Therefore, in general-purpose digital X-ray machines, color contrasting of X-ray diffraction patterns is not currently provided, while in ultrasonic devices, magnetic resonance tomographs, computer tomographs, and technical defectoscopy, the method of color contrasting (the term “image coloring” is also known) is used quite widely .

Анализ существующих цветовых шкал раскраски рентгенограмм показал, что для многоградационных, высокодетальных и зашумленных изображений, к которым относятся рентгенограммы, опробованные шкалы не обеспечивают психологическую точность оценки контрастированных цветом рентгенограмм с исходными, на рентгенограммах появляются артефакты. Под психологической точностью оценки здесь понимается изоморфность оценки контрастированной рентгенограммы и исходной черно-белой с сохранением в контрастированной цветом рентгенограмме яркости всех пикселов черно-белой рентгенограммы. Дешифрование контрастированных цветом по вышепроведенным шкалам рентгенограмм практически не дает дополнительной информации для постановки диагноза.An analysis of the existing color scales of the radiographs coloring showed that for multi-gradation, highly detailed and noisy images, which include radiographs, the tested scales do not provide psychological accuracy for assessing color-contrasted radiographs with the original ones, artifacts appear on the radiographs. The psychological accuracy of the assessment here means the isomorphism of the assessment of the contrasted radiograph and the original black and white with the brightness in all the pixels of the black and white radiograph retained in the contrasted color of the radiograph. Deciphering the contrasted colors according to the above-mentioned x-ray scales practically does not provide additional information for making a diagnosis.

Раскрытие изобретенияDisclosure of Invention

Задачей настоящего изобретения является создание способа цветового контрастирования рентгенограмм, позволяющего выделить на цветном изображении дополнительную диагностическую информацию, которая не воспринимается зрением рентгенолога на черно-белой рентгенограмме.An object of the present invention is to provide a method for color contrasting radiographs, which makes it possible to highlight additional diagnostic information on a color image that is not perceived by the radiologist’s eyesight in a black and white radiograph.

Анализ многочисленных работ по цветовому контрастированию черно-белых изображений, в том числе описаний к патентам, позволил выявить необходимые требования к траектории используемых для контрастирования цветов в цветовом теле монитора:Analysis of numerous works on color contrasting of black and white images, including descriptions of patents, revealed the necessary requirements for the path used for contrasting colors in the color body of the monitor:

- яркость исходного черно-белого изображения должна сохраняться в контрастированном цветом изображении;- the brightness of the original black and white image should be stored in a contrasted color image;

- траектория выбранных цветов должна быть непрерывной и монотонной;- the path of the selected colors should be continuous and monotonous;

- траектория должна быть регулируемой рентгенологом в зависимости от содержания исходного изображения (интерактивный режим);- the trajectory should be adjustable by the radiologist depending on the content of the original image (interactive mode);

- насыщенность цветов должна быть регулируемой и не превышать порог, когда нарушается психологическая точность изображения. Контраст цветности не должен подавлять яркостной контраст;- the color saturation should be adjustable and not exceed the threshold when the psychological accuracy of the image is violated. The color contrast should not suppress luminance contrast;

- число цветов должно быть минимально необходимым, чтобы не усложнять интерпретацию изображения.- the number of colors should be minimally necessary so as not to complicate the interpretation of the image.

Наиболее полно этим требованиям удовлетворяет способ цветового контрастирования рентгенограмм, описанный в работе [Денисов А.К., Камышанская И.Г., Мазуров А.И.. «Цветовое контрастирование рентгенограмм». V Всероссийская научно-практическая конференция производителей рентгенотехники. - СПб.: ЛЭТИ, 2018. - с. 11-14], который взят авторами за прототип. В прототипе цифровое изображение черно-белой рентгенограммы подвергается нормированию, т.е. приведению максимума яркости к единице, а минимума к нулю. Далее нормированное изображение разделяется на три цветоделенных канала R, G и В с нелинейными амплитудными характеристиками для выбранной траектории насыщенных цветов. Цветоделенные изображения UR, UG и UB на выходе названных каналов рассчитываются из системы линейных уравнений, описанной в работе [Мазуров А.И., Денисов А.К.. Эффективный метод кодирования рентгенограмм цветом. «Лучевая диагностика и терапия», 2018, №1, с. 176-177].The method of color contrasting of radiographs described in the work [Denisov AK, Kamyshanskaya IG, Mazurov A.I. “Color contrasting of radiographs” most fully satisfies these requirements. V All-Russian Scientific and Practical Conference of X-ray Manufacturers. - SPb .: LETI, 2018 .-- p. 11-14], which is taken by the authors as a prototype. In the prototype, a digital image of a black-and-white x-ray is normalized, i.e. bringing the maximum brightness to unity, and the minimum to zero. Further, the normalized image is divided into three color-separated channels R, G and B with non-linear amplitude characteristics for the selected saturated color path. The color-separated images U R , U G and U B at the output of the above-mentioned channels are calculated from the system of linear equations described in [Mazurov AI, Denisov AK. An effective method for coding radiographs with color. “Radiation diagnostics and therapy”, 2018, No. 1, p. 176-177].

Сигналы цветоделенных изображений UR, UG и UB далее суммируют с сигналом Uвх входного изображения для понижения насыщенности. Выходными данными представленного способа является контрастированная цветом рентгенограмма.The color-separated image signals U R , U G, and U B are then summed with the signal U in of the input image to reduce saturation. The output of the presented method is a radiograph contrasted with color.

Способ-прототип имеет ряд недостатков.The prototype method has several disadvantages.

Исходное черно-белое изображение рентгенограммы перед нормированием должно диафрагмироваться для исключения сигнала от рамки коллиматора рентгеновского аппарата и мест прямого прохождения рентгеновского излучения без ослабления исследуемым органом. Отсутствие диафрагмирования искажает нормировку.The initial black-and-white image of the x-ray before normalization should be apertured to exclude the signal from the frame of the collimator of the x-ray apparatus and the places of direct passage of x-ray radiation without attenuation by the investigated organ. Lack of aperture distorts normalization.

Как показала практика работы рентгенологов в Мариинской больнице Санкт-Петербурга, контрастированная цветом рентгенограмма не исключает, а дополняет исходную, поэтому на рабочей станции рентгенолога должно одновременно воспроизводиться как черно-белая, так и контрастированная цветом рентгенограмма.As the practice of radiologists at the Mariinsky Hospital in St. Petersburg has shown, a radiograph contrasted with color does not exclude, but supplements the original, therefore, both black-and-white and color-contrasted radiographs must be simultaneously reproduced at the radiologist's workstation.

В прототипе не раскрыт алгоритм формирования амплитудных характеристик получения цветоделенных изображений, что делает невозможным реализацию способа. Также не показан способ регулировки насыщенности.The prototype does not disclose an algorithm for generating amplitude characteristics for obtaining color-separated images, which makes it impossible to implement the method. Also, a method for adjusting saturation is not shown.

От этих недостатков свободен заявляемый способ цветового контрастирования рентгенограмм.The inventive method for color contrasting radiographs is free from these disadvantages.

Техническим результатом заявляемого способа является:The technical result of the proposed method is:

- выявление на контрастированной цветом рентгенограмме дополнительной диагностической информации, которая не дешифрируется рентгенологом на исходной черно-белой рентгенограмме;- identification of additional diagnostic information on the radiograph contrasted in color, which is not decrypted by the radiologist on the original black and white radiograph;

- воспроизведение как черно-белой, так и контрастированной цветом рентгенограммы, для уменьшения ложно положительных диагностических решений;- reproduction of both black-and-white and radiographs contrasted with color, to reduce false positive diagnostic solutions;

- устранение искажений нормировки путем диафрагмирования сигнала от рамки коллиматора и мест прямого прохождения рентгеновского излучения без ослабления;- elimination of distortion of normalization by diaphragming the signal from the frame of the collimator and the places of direct passage of x-ray radiation without attenuation;

- выбор рентгенологом оптимальных траекторий цветов для рентгенограмм различных органов;- the radiologist selects the optimal color paths for radiographs of various organs;

- интерактивный выбор рентгенологом насыщенности изображений с целью недопущения подавления яркостного контраста контрастом цветности, а также оптимизация контраста цветности.- an interactive choice by the radiologist of the saturation of images in order to prevent the suppression of luminance contrast by color contrast, as well as optimization of color contrast.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Технический результат достигается тем, что осуществляют способ контрастирования рентгенограмм цветом, заключающийся в том, что цифровое изображение черно-белой рентгенограммы диафрагмируют, нормируют и направляют одновременно на три канала преобразователя для разделения цифрового изображения на цветовые составляющие (красную, зеленую и синюю), на выходах названных каналов формируют насыщенное цифровое красное

Figure 00000001
насыщенное цифровое зеленое
Figure 00000002
и насыщенное цифровое синее
Figure 00000003
изображения по выбранной траектории используемых цветов в результате прохождения входного изображения U через усилители преобразователя с нелинейными амплитудными характеристиками, которые подобны амплитудным характеристикам, и определяются из системы линейных уравнений в матрице:The technical result is achieved by the method of contrasting the radiographs with color, which consists in the fact that the digital image of the black-and-white radiographs is diaphragmed, normalized and sent simultaneously to three converter channels to separate the digital image into color components (red, green and blue), at the outputs named channels form rich digital red
Figure 00000001
saturated digital green
Figure 00000002
and rich digital blue
Figure 00000003
images along the selected path of the colors used as a result of the passage of the input image U through the amplifiers of the converter with non-linear amplitude characteristics, which are similar to the amplitude characteristics, and are determined from the system of linear equations in the matrix:

Figure 00000004
Figure 00000004

где

Figure 00000005
- координаты цвета на выбранной траектории в цветовом кубе монитора в колориметрической системе FED(E);Where
Figure 00000005
- color coordinates on the selected path in the color cube of the monitor in the FED (E) colorimetric system;

Figure 00000006
- координаты белого цвета W;
Figure 00000006
- white coordinates W;

LR, LG, LB - яркостные коэффициенты колориметрической системы монитора;L R , L G , L B - brightness coefficients of the colorimetric system of the monitor;

Figure 00000007
- средние значения энергии фотонов световых потоков красного, зеленого и синего каналов монитора;
Figure 00000007
- average photon energy of the light fluxes of the red, green and blue channels of the monitor;

Figure 00000008
- средние значения квадратов энергии фотонов световых потоков красного, зеленого и синего каналов монитора;
Figure 00000008
- the average values of the squares of the photon energy of the light fluxes of the red, green and blue channels of the monitor;

Figure 00000009
- среднее значение энергии фотонов белого цвета W и квадрат указанного среднего значения соответственно.
Figure 00000009
- the average value of the energy of white photons W and the square of the indicated average value, respectively.

Исходными данными для матрицы, которая формирует характеристики преобразователя, является выбранная рентгенологом траектория используемых цветов с помощью восьми реперных цветов в цветовом теле монитора (трех основных R, G, В, трех дополнительных M, C, Y и черного К с белым W), кнопки выбора которых на пульте управления располагают в порядке увеличения их яркости (K, В, R, М, G, С, Y, W). При этом из указанных реперных цветов для формирования оптимальной траектории могут быть для исследуемого органа исключены один или несколько цветов. Чем больше оставлено цветов, тем длиннее будет траектория, т.е. число используемых цветов. Затем насыщенные красное

Figure 00000010
зеленое
Figure 00000011
и синее
Figure 00000012
изображения после умножения на регулируемый коэффициент насыщенности k, где (0≤k≤1) суммируют с умноженным на коэффициент (1-k) входным изображением U для получения цветоделенных изображений с коэффициентом насыщенности k:The initial data for the matrix, which forms the characteristics of the converter, is the path used by the radiologist using the eight reference colors in the color body of the monitor (three primary R, G, B, three additional M, C, Y and black K with white W), buttons the selection of which on the control panel is arranged in order of increasing their brightness (K, B, R, M, G, C, Y, W). At the same time, one or several colors can be excluded from the indicated reference colors for the formation of an optimal trajectory. The more colors left, the longer the path will be, i.e. number of colors used. Then saturated red
Figure 00000010
green
Figure 00000011
and blue
Figure 00000012
images after multiplying by an adjustable saturation coefficient k, where (0≤k≤1) is added to the input image U multiplied by a coefficient (1-k) to obtain color-separated images with a saturation coefficient k:

Figure 00000013
Figure 00000013

Далее полученные цветоделенные цифровые изображения UR, UG, UB поступают на входы цветного монитора 7, на котором воспроизводится контрастированная цветом рентгенограмма. Входное цифровое изображение воспроизводится на черно-белом мониторе 8.Next, the obtained color-separated digital images U R , U G , U B are fed to the inputs of the color monitor 7, which reproduces a color-contrasted x-ray. The input digital image is displayed on a black and white monitor 8.

В заявляемом способе средние энергии фотонов световых потоков красного

Figure 00000014
зеленого
Figure 00000015
и синего
Figure 00000016
каналов и средние значения их квадратов
Figure 00000017
могут быть рассчитаны по соотношениям:In the inventive method, the average photon energy of the light fluxes of red
Figure 00000014
green
Figure 00000015
and blue
Figure 00000016
channels and mean squares
Figure 00000017
can be calculated by the ratios:

Figure 00000018
Figure 00000018

Figure 00000019
Figure 00000019

где

Figure 00000020
- удельные координаты колориметрической системы монитора RmGmBm, причем интегрирование осуществляют по всему диапазону длин волн видимого участка спектра электромагнитного излучения.Where
Figure 00000020
- the specific coordinates of the colorimetric system of the monitor R m G m B m , and integration is carried out over the entire wavelength range of the visible portion of the spectrum of electromagnetic radiation.

В заявляемом способе среднее значение

Figure 00000021
энергии фотонов белого цвета W и среднее значение квадрата
Figure 00000022
энергии фотонов белого цвета W может быть рассчитано по соотношениям:In the inventive method, the average value
Figure 00000021
white photon energies W and mean square
Figure 00000022
white photon energy W can be calculated by the ratios:

Figure 00000023
Figure 00000023

соответственно.respectively.

Насыщенность цветов может регулироваться плавно или дискретно. В результате реализации заявляемого способа возможны 63 траектории максимально насыщенных цветов.Color saturation can be adjusted smoothly or discretely. As a result of the implementation of the proposed method, 63 trajectories of the most saturated colors are possible.

Заявляемое изобретение и способ его реализации поясняется чертежами.The claimed invention and method of its implementation is illustrated by drawings.

На фиг. 1 показаны нелинейные амплитудные характеристики красного UR, зеленого UG и синего UB цветоделенных каналов преобразователя для основных цветов R, G, В монитора NTSC.In FIG. 1 shows the non-linear amplitude characteristics of the red U R , green U G and blue U B color-separated converter channels for the primary colors R, G, B of the NTSC monitor.

На фиг. 2 показана траектория наибольшей протяженности максимально насыщенных цветов в цветовом кубе монитора, в которой используются все реперные цвета. Пунктирной линией показана траектория исходного черно-белого изображения.In FIG. Figure 2 shows the trajectory of the greatest extent of the most saturated colors in the color cube of the monitor, in which all reference colors are used. The dashed line shows the path of the original black and white image.

На фиг. 3 показана функциональная схема контрастирования рентгенограмм цветом.In FIG. 3 shows a functional diagram of contrasting radiographs with color.

Наилучшая форма выполнения предложенного технического решения описывается далее в качестве примера, схема реализации которого показана на фиг. 3. По заявляемому способу цифровое изображение черно-белой рентгенограммы U0 диафрагмируют (позиция 1 на фиг. 3), с целью исключения неинформативных участков изображения (рамки коллиматора и участков прохождения рентгеновского изображения без ослабления); диафрагмированное изображение

Figure 00000024
нормируют (позиция 2 на фиг. 3), т.е. приводят максимум яркости изображения к единице, а минимум яркости к нулю для установления однозначной связи между яркостями пикселов снимка и цветом при выбранной траектории цветов в цветовом кубе RGB монитора. Далее нормированное изображение U одновременно поступает на входы каналов преобразователя 14 цветоделенных изображений (красный 3R, зеленый 3G, синий 3B) с нелинейными амплитудными характеристиками (пример одной из которых показан на фиг. 1), определяющими в цветовом теле монитора выбранную траекторию максимально насыщенных цветов (фиг. 2). Амплитудная характеристика каждого канала преобразователя 14 для выбранной траектории цветов реализуется с использованием матрицы 12, которую рассчитывают по системе трех линейных уравнений, связывающих квантовую колориметрическую систему FED(E) [Мазуров А.И., Раевская К.А. Квантовая модель низшей метрики цвета. // Биомедицинская радиоэлектроника. 2013, №1, с. 45-47] с колориметрической системой цветоделенных изображений монитора URUGUB The best embodiment of the proposed technical solution is described below as an example, the implementation diagram of which is shown in FIG. 3. According to the claimed method, a digital image of a black-and-white X-ray diffraction pattern U 0 is diaphragmed (position 1 in Fig. 3), in order to exclude non-informative portions of the image (collimator frame and sections of the passage of the X-ray image without attenuation); iris image
Figure 00000024
normalize (position 2 in Fig. 3), i.e. bring the maximum brightness of the image to unity, and the minimum brightness to zero to establish an unambiguous relationship between the brightness of the pixels of the image and the color when the selected color path in the color cube RGB monitor. Further, the normalized image U simultaneously arrives at the channel inputs of the transducer 14 of color-separated images (red 3 R , green 3 G , blue 3 B ) with non-linear amplitude characteristics (an example of one of which is shown in Fig. 1), which determine the maximum path selected in the color body of the monitor saturated colors (Fig. 2). The amplitude characteristic of each channel of the transducer 14 for a selected color path is implemented using a matrix 12, which is calculated according to a system of three linear equations connecting the quantum colorimetric system FED (E) [Mazurov A.I., Raevskaya K.A. Quantum model of the lowest color metric. // Biomedical radio electronics. 2013, No. 1, p. 45-47] with a colorimetric system for color separation of the monitor U R U G U B

Figure 00000025
Figure 00000025

где

Figure 00000026
- координаты цвета пикселов в системе FED(E);
Figure 00000027
Figure 00000028
- координаты равноэнергетического белого цвета W;
Figure 00000029
- координаты цветности равноэнергетического белого W; LR, LG, LB - яркостные коэффициенты колориметрической системы монитора RGB;
Figure 00000030
и
Figure 00000031
- координаты цветности основных цветов монитора.Where
Figure 00000026
- coordinates of the color of pixels in the FED (E) system;
Figure 00000027
Figure 00000028
- coordinates of the equally energetic white color W;
Figure 00000029
- chromaticity coordinates of the equally energetic white W; L R , L G , L B - luminance coefficients of the colorimeter system of the RGB monitor;
Figure 00000030
and
Figure 00000031
- color coordinates of the primary colors of the monitor.

Координаты цветности монитора рассчитывают по соотношениям:The color coordinates of the monitor are calculated by the ratios:

Figure 00000032
Figure 00000032

где

Figure 00000033
- удельные координаты колориметрической системы монитора RGB; ε(λ) - энергия фотона (квантовое число) с длиной волны λ.Where
Figure 00000033
- specific coordinates of the colorimeter system of the RGB monitor; ε (λ) is the photon energy (quantum number) with a wavelength of λ.

Траектория цветов для каждого исследуемого органа задается рентгенологом регулятором 10 с пульта управления 13 рабочей станции рентгенолога путем выбора реперных цветов, на котором расположены кнопки выбора реперных цветов цветового тела монитора K (черный), В (синий), R (красный), М (пурпурный), G (зеленый), С (голубой), Y (желтый), W (белый) максимальной яркости. Кнопки выбора реперных цветов располагают на пульте управления 13 рабочей станции рентгенолога в порядке увеличения яркости этих цветов. По выбранным реперным цветам в цветовом кубе монитора строят траекторию цветов 11 путем соединения выбранных цветов отрезками прямых, соединяющих цвета в порядке увеличения их яркости. По координатам цветов

Figure 00000034
на выбранной траектории в матрице 12 определяют амплитудные характеристики каналов преобразователя 14 цветоделенных изображений 3R, 3G, 3B. С выходов каналов преобразователя 14 цветоделенные изображения
Figure 00000035
для снижения насыщенности после умножения в усилителе 4 на коэффициент "k", который задает рентгенолог (0≤k≤1) регулятором 9 с пульта управления 13 рабочей станции рентгенолога, поступают на алгебраические сумматоры 6R, 6G, 6B с входным нормированным изображением U, умноженным в усилителе 5 на коэффициенты (1-k).The path of colors for each organ under study is set by the radiologist with the regulator 10 from the control panel 13 of the radiologist's workstation by selecting reference colors, on which the buttons for selecting the reference colors of the color body of the monitor K (black), B (blue), R (red), M (magenta) are located ), G (green), C (blue), Y (yellow), W (white) maximum brightness. Buttons for selecting reference colors are placed on the control panel 13 of the radiologist's workstation in order to increase the brightness of these colors. Using the selected reference colors, a color path 11 is constructed in the color cube of the monitor by connecting the selected colors with straight lines connecting the colors in order of increasing brightness. By color coordinates
Figure 00000034
on the selected path in the matrix 12, the amplitude characteristics of the channels of the transducer 14 of the color-separated images 3 R , 3 G , 3 B are determined. From the outputs of the channels of the Converter 14 color-divided images
Figure 00000035
to reduce the saturation after multiplying in the amplifier 4 by the coefficient "k", which the radiologist sets (0≤k≤1) by the regulator 9 from the control panel 13 of the radiologist's workstation, they go to algebraic adders 6 R , 6 G , 6 B with the input normalized image U multiplied in amplifier 5 by factors (1-k).

С выхода сумматоров 6R, 6G, 6B цветоделенные цифровые изображения UR, UG и UB подают на вход цветного монитора 7, на котором воспроизводится контрастированная цветом рентгенограмма, а нормированное черно-белое изображение подают на вход черно-белого монитора 8.From the output of the adders 6 R , 6 G , 6 B, the color-separated digital images U R , U G and U B are fed to the input of a color monitor 7, on which an x-ray diffractogram is reproduced, and a normalized black and white image is fed to the input of a black and white monitor 8 .

В заявляемом способе достигается следующий технический результат.In the inventive method, the following technical result is achieved.

Контрастированные цветом рентгенограммы изоморфны исходным черно-белым рентгенограммам.The radiographs contrasted with color are isomorphic to the initial black-and-white radiographs.

Яркость исходного черно-белого изображения сохраняется в контрастированном цветом изображении. Все используемые траектории цветов являются непрерывными и монотонными по всем трем координатам цветов

Figure 00000036
что обеспечивает отсутствие на изображении ложных контуров и инверсии контраста. Траектории и насыщенность используемых цветов интерактивно изменяются рентгенологом, что позволяет оптимизировать цветовое контрастирование рентгенограмм конкретных органов.The brightness of the original black and white image is stored in a contrasted color image. All color paths used are continuous and monotonic across all three color coordinates.
Figure 00000036
which ensures the absence of false contours and contrast inversion in the image. The trajectories and saturation of the colors used are interactively changed by the radiologist, which makes it possible to optimize the color contrast of the radiographs of specific organs.

Испытания предлагаемого способа контрастирования рентгенограмм цветом в Городской Мариинской больнице (Санкт-Петербургское государственное бюджетное учреждение здравоохранения «Городская Мариинская больница») дали положительные результаты:Tests of the proposed method for contrasting radiographs with color at the City Mariinsky Hospital (St. Petersburg State Budgetary Healthcare Institution "City Mariinsky Hospital") gave positive results:

- способ помогает обнаружить малые отличия плотности близко расположенных участков рентгенограмм;- the method helps to detect small differences in the density of closely spaced areas of x-rays;

- способ обеспечивает регистрацию различий и сходств плотности в далеко расположенных участках рентгенограмм;- the method provides registration of differences and similarities of density in the far sections of the radiographs;

- цветная рентгенограмма не заменяет черно-белую, а дополняет ее, позволяя увеличить точность постановки диагноза.- a color x-ray does not replace black and white, but complements it, allowing you to increase the accuracy of the diagnosis.

Claims (19)

1. Способ контрастирования рентгенограмм цветом, заключающийся в том, что цифровое изображение черно-белой рентгенограммы диафрагмируют, нормируют и направляют одновременно на три канала преобразователя для разделения названного изображения на цветовые составляющие (красную, зеленую и синюю), на выходах названных каналов формируют насыщенное красное
Figure 00000037
насыщенное зеленое
Figure 00000038
и насыщенное синее
Figure 00000039
цифровые изображения по выбранной траектории заданных цветов в результате прохождения входного изображения через усилители с нелинейными амплитудными характеристиками, которые определяют из системы линейных уравнений:1. A method for contrasting radiographs with color, namely, that a digital image of a black-and-white radiograph is diaphragmed, normalized, and sent simultaneously to three converter channels to separate the named image into color components (red, green, and blue), and saturated red is formed at the outputs of these channels
Figure 00000037
saturated green
Figure 00000038
and deep blue
Figure 00000039
digital images along the selected path of the given colors as a result of the passage of the input image through amplifiers with non-linear amplitude characteristics, which are determined from a system of linear equations:
Figure 00000040
Figure 00000040
 где
Figure 00000041
- координаты цвета на заданной траектории в цветовом кубе монитора в колориметрической системе FED(E);Where
Figure 00000041
- color coordinates on a given path in the color cube of the monitor in the FED (E) colorimetric system;
Figure 00000042
- координаты белого цвета W;
Figure 00000042
- white coordinates W; LR, LG, LB - яркостные коэффициенты колориметрической системы монитора;L R , L G , L B - brightness coefficients of the colorimetric system of the monitor;
Figure 00000043
- средние значения энергии фотонов световых потоков красного, зеленого и синего каналов монитора;
Figure 00000043
- average photon energy of the light fluxes of the red, green and blue channels of the monitor;
Figure 00000044
- средние значения квадратов энергии фотонов световых потоков красного, зеленого и синего каналов монитора;
Figure 00000044
- the average values of the squares of the photon energy of the light fluxes of the red, green and blue channels of the monitor;
Figure 00000045
- среднее значение энергии фотонов белого цвета W и квадрат указанного среднего значения соответственно;
Figure 00000045
- the average value of the energy of white photons W and the square of the indicated average value, respectively; затем насыщенные красное
Figure 00000046
зеленое
Figure 00000047
и синее
Figure 00000048
изображения умножают на коэффициент насыщенности k, где (0≤k≤1), и суммируют с умноженным на коэффициент (1-k) входным изображением U для получения цветоделенных изображений с коэффициентом насыщенности k:then saturated red
Figure 00000046
green
Figure 00000047
and blue
Figure 00000048
images are multiplied by the saturation coefficient k, where (0≤k≤1), and summed with the input image U multiplied by the coefficient (1-k) to obtain color-separated images with the saturation coefficient k:
Figure 00000049
Figure 00000049
 далее полученные цветоделенные цифровые изображения UR, UG, UB поступают на входы цветного монитора, на котором воспроизводится контрастированная цветом рентгенограмма.Further, the obtained color-separated digital images U R , U G , U B are fed to the inputs of a color monitor, on which an x-ray diffractogram is reproduced. 2. Способ по п. 1, в котором входное цифровое изображение рентгенограммы воспроизводят одновременно на мониторах (дисплеях) в виде черно-белого и цветного изображения.2. The method according to p. 1, in which the input digital image of the radiographs are reproduced simultaneously on monitors (displays) in the form of black and white and color images. 3. Способ по п. 1, в котором средние значения энергии фотонов световых потоков красного
Figure 00000050
зеленого
Figure 00000051
и синего
Figure 00000052
каналов и средние значения их квадратов
Figure 00000053
рассчитывают по соотношениям:3. The method according to claim 1, in which the average values of the photon energy of the light fluxes of red
Figure 00000050
green
Figure 00000051
and blue
Figure 00000052
channels and mean squares
Figure 00000053
calculated by the ratios:
Figure 00000054
Figure 00000054
 где
Figure 00000055
- удельные координаты колориметрической системы монитора RmGmBm, причем интегрирование осуществляют по всему диапазону длин волн видимого участка спектра электромагнитного излучения.Where
Figure 00000055
- the specific coordinates of the colorimetric system of the monitor R m G m B m , and integration is carried out over the entire wavelength range of the visible portion of the spectrum of electromagnetic radiation. 4. Способ по п. 1, в котором среднее значение
Figure 00000056
энергии фотонов белого цвета и среднее значение квадрата
Figure 00000057
энергии фотонов белого цвета рассчитывают по формулам:4. The method according to claim 1, in which the average value
Figure 00000056
white photon energies and mean square
Figure 00000057
white photon energies are calculated by the formulas:
Figure 00000058
Figure 00000058
 5. Способ по п. 1, в котором траектории используемых цветов формируют с пульта управления рабочей станции с помощью кнопок выбора основных цветов R, G, В, дополнительных цветов М, С, Y, а также черного и белого, которые расположены в порядке увеличения их яркости, и в интерактивном режиме изменяют исключением из ряда одного или нескольких цветов, кроме черного K и белого W.5. The method according to claim 1, in which the trajectories of the colors used are formed from the control panel of the workstation using the buttons for selecting the primary colors R, G, B, additional colors M, C, Y, as well as black and white, which are arranged in increasing order their brightness, and interactively change the exception of a number of one or more colors, except for black K and white W. 6. Способ по п. 1, в котором коэффициент насыщенности цветов k регулируют плавно или дискретно с пульта управления рабочей станции.6. The method according to p. 1, in which the color saturation coefficient k is adjusted smoothly or discretely from the control panel of the workstation.
RU2019123853A 2019-07-29 2019-07-29 Method for contrasting x-ray patterns with color RU2718481C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019123853A RU2718481C1 (en) 2019-07-29 2019-07-29 Method for contrasting x-ray patterns with color

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019123853A RU2718481C1 (en) 2019-07-29 2019-07-29 Method for contrasting x-ray patterns with color

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2718481C1 true RU2718481C1 (en) 2020-04-08

Family

ID=70156443

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019123853A RU2718481C1 (en) 2019-07-29 2019-07-29 Method for contrasting x-ray patterns with color

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2718481C1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008033051A1 (en) * 2006-09-14 2008-03-20 Andrey Andreevich Bryzgalov X-ray image recording method

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008033051A1 (en) * 2006-09-14 2008-03-20 Andrey Andreevich Bryzgalov X-ray image recording method

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
А.И.МАЗУРОВ. Последние достижения в цифровой рентгенотехнике. Медицинская техника. 2010, N5 (263). *
А.К.Денисов. и др. Цветовое контрастирование рентгенограмм. V Всероссийская научно-практическая конференция производителей рентгеновской техники. Программа и материалы конференции. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2018. 130 с., сс. 14-17. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3974842B2 (en) X-ray bone density measuring device
CN101264023B (en) Ultrasonic diagnosis device, image processing apparatus and image processing method
US8942347B2 (en) X-ray imaging apparatus and method for controlling the same
JPWO2006051831A1 (en) Image generation method and image generation apparatus
JP3254451B2 (en) Coloring method and apparatus by multi-channel MRI image processing
KR101429067B1 (en) X-ray image apparatus and x-ray image system
CN104103055B (en) Automatically optimal output data is obtained
Pizer et al. Color display in ultrasonography
US20180018772A1 (en) Dynamic analysis apparatus
Li et al. Color-appearance-model based fusion of gray and pseudo-color images for medical applications
Lévêque et al. Comparative study of the methodologies used for subjective medical image quality assessment
US6993171B1 (en) Color spectral imaging
JP2005109790A (en) Medical image processing apparatus
RU2718481C1 (en) Method for contrasting x-ray patterns with color
JP4631206B2 (en) MEDICAL IMAGE DISPLAY METHOD, MEDICAL IMAGE DISPLAY DEVICE, MEDICAL IMAGE DISPLAY PROGRAM, AND RECORDING MEDIUM
US20130137966A1 (en) Tissue extraction system and three-dimensional display method of the same
US7280681B2 (en) Method and apparatus for generating a combined parameter map
Outzen et al. The influence of a novel edge enhancement software on image quality of DR hand images of patients with rheumatoid arthritis
JP2021186257A (en) Medical image diagnostic apparatus and medical image processing apparatus
Ivanov et al. An adaptive system for quality improved digitalization of medical images
Huberman et al. Reducing lateral visual biases in displays
Guan et al. Perceptual quality assessment of chest radiograph
Mazurov et al. Color contrasting of radiographs
US7609854B2 (en) Method for displaying medical image information dependent on a detected position of the observer
Richard et al. NEQ and task in dual-energy imaging: from cascaded systems analysis to human observer performance