TW202131303A - 醫療影像用行動裝置顯示器亮度校正系統與方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種醫療影像用行動裝置顯示器亮度校正系統與方法，讓行動裝置顯示器可在其所處的環境光源下，根據符合DICOM定義的GSDF來顯示醫療影像；例如，行動裝置顯示器所顯示的醫療影像具備足夠的可分辨差異，以利醫護人員進行診斷。再者，本發明的醫療影像用行動裝置顯示器亮度校正系統與方法只會調整在其操作視窗之內的醫療影像，而不影響在其操作視窗之外的影像；如此一來，本發明的醫療影像用行動裝置顯示器亮度校正系統與方法不僅能讓行動裝置顯示器作為醫療用螢幕，也同時保留了一般螢幕使用的功能。

Description

醫療影像用行動裝置顯示器亮度校正系統與方法
本發明係指一種行動裝置顯示器亮度校正系統與方法，尤指一種醫療影像用行動裝置顯示器亮度校正系統與方法。
數位醫療影像及通信（Digital Imaging and Communications in Medicine，簡稱DICOM）定義了醫療影像的檔案格式及網路通信協定，用於進行數位醫療影像的處理、儲存、列印及傳輸等。DICOM是以傳輸控制協定（Transmission Control Protocol，TCP）和網際網路協定（Internet Protocol，IP）為基礎的通信協定， 藉以聯繫多個網路系統。例如，任何可支援DICOM格式的醫療儀器、伺服器、工作站、顯示器、列印機和網路設備等系統，可藉由DICOM格式的檔案來收發數位醫療影像及病人資料，以將上述子系統整合在醫學影像儲存傳輸系統（Picture archiving and communication system，PACS）中。
DICOM也定義了灰階值標準顯示函數（Grayscale standard display function，簡稱GSDF）標準，用來作為灰階行動所需符合的顯示規範。然而，目前市場上的灰階行動造價高昂，且為固定式顯示器，導致其普及率低，也不利於醫護人員即時檢視醫療影像。例如，醫護人員必須到灰階行動的工作站才可觀看檢視醫療影像。
當今的趨勢是將醫療用顯示器的技術整合到具有具備足夠硬體規格的行動裝置（例如智慧型手機及平板電腦等），以增加醫療影像顯示的普及率與移動便利性。然而，當今市面上的醫療用顯示器並未考量環境光源對肉眼觀看醫療影像的影響，進而影響醫護人員對醫療影像的判讀結果。在實際應用中，陽光或人造光設備等不同光源的發光強度（Luminous intensity）會影響肉眼觀看醫療影像結果。例如，當環境光源與醫療用顯示器的發光強度落差太大時，會導致肉眼看不清醫療用顯示器所顯示的醫療影像，進而影響醫療影像的判讀準確性。
因此，為了促進醫療影像的判讀準確性，實有必要提供一種用於行動亮度校正的系統及方法。
因此，本發明的目的即在於提供一種醫療影像用行動裝置顯示器亮度校正系統與方法。
本發明揭露一種醫療影像用行動裝置顯示器亮度校正系統，包含有：一行動裝置顯示器，用來傳送多個原始灰階值；一光度計，用來測量對應於該多個原始灰階值的多個有效亮度值；以及一主機，連線於該行動裝置顯示器及該光度計，用來執行一行動亮度校正流程，其中該行動亮度校正流程包含：連線於該行動裝置顯示器以接收該多個原始灰階值，並控制該行動裝置顯示器依序顯示對應該多個原始灰階值的多個單色灰階影像；連線於該光度計以控制該光度計依序量測對應該多個單色灰階影像的多個有效亮度值，並從該光度計接收該多個有效亮度值；根據該多個有效亮度值，計算多個原始可分辨差異；根據一灰階值標準顯示函數、該多個原始灰階值、該多個有效亮度值及該多個原始可分辨差異，計算對應該多個原始灰階值的多個校正灰階值；以及傳送該多個校正灰階值給該行動裝置顯示器。
本發明揭露一種醫療影像用行動裝置顯示器亮度校正方法，用於一醫療影像用行動裝置顯示器亮度校正系統，其中該醫療影像用行動裝置顯示器亮度校正系統包含一行動裝置顯示器、一光度計以及一主機，該醫療影像用行動裝置顯示器亮度校正方法可編譯為一程式碼而儲存於該主機的內建記憶體中。該醫療影像用行動裝置顯示器亮度校正方法包含：連線於該行動裝置顯示器以接收多個原始灰階值，並控制該行動裝置顯示器依序顯示對應該多個原始灰階值的多個單色灰階影像；連線於該光度計以控制該光度計依序量測對應該多個單色灰階影像的多個有效亮度值，並從該光度計接收該多個有效亮度值；根據該多個有效亮度值，計算多個原始可分辨差異；根據一灰階值標準顯示函數、該多個原始灰階值、該多個有效亮度值及該多個原始可分辨差異，計算對應該多個原始灰階值的多個校正灰階值；以及傳送該多個校正灰階值給該行動裝置顯示器。
第1圖為本發明實施例一醫療影像用行動裝置顯示器校正系統（以下簡稱校正系統）1的示意圖。校正系統1包含一主機10、一行動裝置顯示器11以及一光度計12。假設行動裝置顯示器11（例如是智慧型手機或平板電腦的螢幕）可透過有線或無線傳輸來連線於主機10，假設行動裝置顯示器11的多個原始灰階值DDL[0]～DDL[n]共有256個（其中n為0～255的正整數）。行動裝置顯示器11可透過執行一行動顯示程式110，以將原始灰階值DDL[0]～DDL[n]傳送給主機10，並控制行動裝置顯示器11依序顯示對應原始灰階值DDL[0]～DDL[n]的單色灰階影像。光度計12的感測器面對行動裝置顯示器11，可透過有線或無線傳輸來連線於主機10，用來測量對應於行動裝置顯示器11的多個原始灰階值DDL[0]～DDL[n]的多個有效（Effective）亮度值LUM[1]～LUM[n]，並將此量測結果傳輸到主機10。值得注意的是，因為光度計12的感測器會同時接收到行動裝置顯示器11與環境光源產生的光波，因此光度計12量測到的多個有效亮度值LUM[1]～LUM[n]可用來描述行動裝置顯示器11加上環境光源的發光強度。
主機10（例如是桌上型電腦、筆記型電腦或平板電腦等）用來執行一行動亮度校正程式100，以根據原始灰階值DDL[0]～DDL[n]、有效亮度值LUM[1]～LUM[n]與灰階值標準顯示函數（Grayscale standard display function，簡稱GSDF），產生對應於行動裝置顯示器11的多個原始灰階值DDL[0]～DDL[n]的多個校正灰階值CAL[1]～CAL[n]給行動裝置顯示器11。於本實施例中，GSDF符合數位醫療影像及通信（Digital Imaging and Communications in Medicine，簡稱DICOM）所定義的規範。如此一來，行動裝置顯示器11所執行的行動亮度校正程式，可接收多個校正灰階值CAL[1]～CAL[n]來調整行動裝置顯示器11的多個原始灰階值DDL[0]～DDL[n]，讓行動裝置顯示器11可在其所處的環境光源下，根據符合DICOM定義的GSDF來顯示醫療影像；例如，行動裝置顯示器11所顯示的醫療影像具備足夠的可分辨差異（Just-Noticeable Difference，簡稱JND），以利醫護人員進行診斷。
校正系統1的操作方式可歸納為一行動亮度校正流程2，如第2圖所示。第3圖為本發明實施例一可分辨差異對灰階亮度的校正曲線圖。第4圖為本發明實施例一行動裝置顯示器校正灰階曲線圖。為了說明行動亮度校正流程2，請同時參考第2圖、第3圖與第4圖。行動亮度校正流程2可編譯為行動亮度校正程式100而儲存於主機10的內建記憶體中，並用來指示主機10執行以下步驟。
步驟20：開始。
步驟21：連線於行動裝置顯示器11以接收多個原始灰階值DDL[0]～DDL[n]，並控制行動裝置顯示器11依序顯示對應原始灰階值DDL[0]～DDL[n]的單色灰階影像。
步驟22：連線於光度計12以控制光度計12依序量測對應原始灰階值DDL[0]～DDL[n]的單色灰階影像的多個有效亮度值LUM[1]～LUM[n]，並從光度計12接收多個有效亮度值LUM[1]～LUM[n]。
步驟23：根據多個有效亮度值LUM[1]～LUM[n]，計算多個灰階亮度差與亮度的比值dLUM[1]／LUM[1]～dLUM[n]／LUM[n]。
步驟24：根據GSDF、原始灰階值DDL[0]～DDL[n]及多個灰階亮度差與亮度的比值dLUM[1]／LUM[1]～dLUM[n]／LUM[n]，計算多個校正灰階值CAL[1]～CAL[n]。
步驟25：傳送多個校正灰階值CAL[1]～CAL[n]給行動裝置顯示器11。
步驟26：結束。
於步驟21中，主機10可連線於行動裝置顯示器11以接收多個原始灰階值DDL[0]～DDL[n]，並控制行動裝置顯示器11依序顯示對應原始灰階值DDL[0]～DDL[n]的單色灰階影像。於步驟22中，主機10可連線於光度計12以控制光度計12依序量測對應原始灰階值DDL[0]～DDL[n]的單色灰階影像的多個有效亮度值LUM[1]～LUM[n]，並從光度計12接收多個有效亮度值LUM[1]～LUM[n]。
於步驟23中，主機10可根據多個有效亮度值LUM[1]～LUM[n]，計算多個灰階亮度差與亮度的比值dLUM[1]／LUM[1]～dLUM[n]／LUM[n]；其中LUM[x]用來表示有效亮度值LUM[1]～LUM[n]中的任一者（1≦x≦n，0≦n≦255），第3圖縱軸為灰階亮度差與亮度的比值dLUM[x]／LUM[x]（其中dLUM[x]=LUM[x]－LUM[x-1]），且橫軸為肉眼可分辨差異的單位級距（例如：640個單位級距）。於一實施例中，於第3圖中，可在行動亮度校正程式100中設定一最大容許誤差曲線UERR以及一最小容許誤差曲線LERR，以虛線表示，其中容許誤差曲線與DICOM的GSDF曲線的差值介於＋10％與－10％之間，但不限於此。當灰階亮度差與亮度的比值dLUM[x]／LUM[x]超出最大容許誤差曲線UERR與最小容許誤差曲線LERR的範圍時，則以最接近的最大或最小容許誤差值來決定灰階亮度差與亮度的比值，但不限於此。
於步驟24中，主機10可根據GSDF、原始灰階值DDL[0]～DDL[n]及多個原始JND，計算多個校正灰階值CAL[1]～CAL[n]，其中多個原始JND可表示為多個灰階亮度差與亮度的比值dLUM[1]／LUM[1]～dLUM[n]／LUM[n]。詳細來說，主機10可根據GSDF定義的JND的640個單位級距與行動裝置顯示器11的256個灰階級距來決定每個原始灰階值DDL[0]～DDL[n]在640個GSDF定義的JND中的等效單位級距，例如原始灰階值DDL[0]～DDL[n]對應GSDF定義的JND中的等效單位級距分別為0、2.51、5.02、…、637.50、640等。接著，主機10可查找原始灰階值DDL[0]～DDL[n]對應的等效單位級距0、2.51、5.02、…、637.50、640在GSDF定義的JND中規定的標準亮度值，透過比較多個標準亮度值與多個有效亮度值LUM[1]～LUM[n]來計算多個校正灰階值CAL[1]～CAL[n]。以原始灰階值DDL[110]為例，原始灰階值DDL[110]在GSDF定義的JND等效單位級距為276.08，如第3圖所示，當灰階亮度差與亮度的比值dLUM[110]／LUM[110]大於GSDF曲線的標準值時，表示行動裝置顯示器11在原始灰階值DDL[110]的設定下所顯示的有效亮度值LUM[110]太大，因此行動裝置顯示器11須根據校正灰階值CAL[110]來降低有效亮度值LUM[110]，以符合DICOM的GSDF曲線。反之，當灰階亮度差與亮度的比值dLUM[x]／LUM[x]小於GSDF曲線的標準值時，表示行動裝置顯示器11在原始灰階值DDL[110]的設定下所發出的有效亮度值LUM[x]太小，因此行動裝置顯示器11須根據校正灰階值CAL[x]來提高有效亮度值LUM[x]，以符合DICOM的GSDF曲線。
於步驟25中，主機10可傳送多個校正灰階值CAL[1]～CAL[n]給行動裝置顯示器11，讓行動裝置顯示器11所顯示的醫療影像符合DICOM的GSDF曲線，如第4圖所示，行動裝置顯示器11可根據多個校正灰階值CAL[1]～CAL[n]來顯示多個校正亮度值C_LUM[1]～C_LUM[n]，其中C_LUM[x] 用來表示校正亮度值C_LUM[1]～C_LUM[n]中的任一者。於一實施例中，主機10可將多個校正灰階值CAL[1]～CAL[n]轉換為一行動灰階對亮度校正曲線，並將行動灰階對亮度校正曲線打包為單一傳輸封包給行動裝置顯示器11，但不限於此。
行動裝置顯示器11的操作方式可歸納為一行動顯示流程5，如第5圖所示。行動顯示流程5可編譯為行動顯示程式110而儲存於行動裝置顯示器11的內建記憶體中，並用來指示行動裝置顯示器11執行以下步驟。
步驟51：連線於主機10以傳送多個原始灰階值DDL[0]～DDL[n]給主機10，並受控於主機10來依序顯示對應原始灰階值DDL[0]～DDL[n]的單色灰階影像。
步驟52：從主機10接收多個校正灰階值CAL[1]～CAL[n]，據此顯示對應多個校正亮度值C_LUM[1]～C_LUM[n] 的校正單色灰階影像。
於步驟51中，行動裝置顯示器11可連線於主機10以傳送多個原始灰階值DDL[0]～DDL[n]給主機10，並受控於主機10來依序顯示對應原始灰階值DDL[0]～DDL[n]的單色灰階影像。在主機10執行完行動亮度校正流程2之後，於步驟52中，行動裝置顯示器11可從主機10接收多個校正灰階值CAL[1]～CAL[n]，據此顯示對應多個校正亮度值C_LUM[1]～C_LUM[n] 的校正單色灰階影像。
值得注意的是，主機10所執行的行動亮度校正程式100與行動裝置顯示器11所執行的行動顯示程式110只會調整在其操作視窗之內的醫療影像，而不更動在其操作視窗之外的影像。
由於不影響原始的顯示器灰階設定，因此行動顯示程式110只會調整在其操作視窗之內的醫療影像，而不影響在其操作視窗之外的影像。如此一來，行動亮度校正程式100與協同之行動顯示程式110不僅能讓行動裝置顯示器11作為醫療用螢幕，也同時保留了一般螢幕使用的功能。
綜上所述，本發明提供一種醫療影像用行動裝置顯示器亮度校正系統與方法，讓行動裝置顯示器可在其所處的環境光源下，根據符合DICOM定義的GSDF來顯示醫療影像；例如，行動裝置顯示器所顯示的醫療影像具備足夠的可分辨差異，以利醫護人員進行診斷。再者，本發明的醫療影像用行動裝置顯示器亮度校正系統與方法只會調整在其操作視窗之內的醫療影像，而不影響在其操作視窗之外的影像；如此一來，本發明的醫療影像用行動裝置顯示器亮度校正系統與方法不僅能讓行動裝置顯示器作為醫療用螢幕，也同時保留了一般螢幕使用的功能。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
1:校正系統 10:主機 100:行動亮度校正程式 11:行動裝置顯示器 110:行動顯示程式 12:光度計 2:行動亮度校正流程 20～26,51,52:步驟 5:行動顯示流程 C_LUM[1]～C_LUM[n],C_LUM[x]:校正亮度值 dLUM[x]／LUM[x]:灰階亮度差與亮度的比值 CAL[1]～CAL[n]:校正灰階值 DDL[0]～DDL[n]:原始灰階值 GSDF:灰階值標準顯示函數 LERR:最小容許誤差曲線 LUM[1]～LUM[n],LUM[x]:有效亮度值 UERR:最大容許誤差曲線
第1圖為本發明實施例一校正系統的示意圖。 第2圖為本發明實施例一行動亮度校正流程的流程圖。 第3圖為本發明實施例一可分辨差異對灰階亮度的校正曲線圖。 第4圖為本發明實施例一行動裝置顯示器校正灰階曲線圖。 第5圖為本發明實施例一行動顯示流程的流程圖。
1:校正系統
10:主機
100:行動亮度校正程式
11:行動裝置顯示器
110:行動顯示程式
12:光度計
CAL[1]~CAL[n]:校正灰階值
DDL[0]~DDL[n]:原始灰階值
LUM[1]~LUM[n]:有效亮度值

Claims (10)

  1. 一種醫療影像用行動裝置顯示器亮度校正系統，包含有： 一行動裝置顯示器，用來傳送多個原始灰階值； 一光度計，用來測量對應於該多個原始灰階值的多個有效亮度值；以及 一主機，連線於該行動裝置顯示器及該光度計，用來執行一行動亮度校正流程，其中該行動亮度校正流程包含： 連線於該行動裝置顯示器以接收該多個原始灰階值，並控制該行動裝置顯示器依序顯示對應該多個原始灰階值的多個單色灰階影像； 連線於該光度計以控制該光度計依序量測對應該多個單色灰階影像的多個有效亮度值，並從該光度計接收該多個有效亮度值； 根據該多個有效亮度值，計算多個原始可分辨差異； 根據一灰階值標準顯示函數、該多個原始灰階值、該多個有效亮度值及該多個原始可分辨差異，計算對應該多個原始灰階值的多個校正灰階值；以及 傳送該多個校正灰階值給該行動裝置顯示器。
  2. 如請求項1所述的醫療影像用行動裝置顯示器亮度校正系統，其中該多個原始可分辨差異的一者可表示為：dLUM[x]／LUM[x]， dLUM[x]為LUM[x]－LUM[x-1]，其中LUM[x]為該多個有效亮度值中的一第一有效亮度值，LUM[x-1] 為該多個有效亮度值中的一第二有效亮度值， 1≦x≦n，0≦n，n為該多個原始灰階值的總數，且n、x為整數。
  3. 如請求項1所述的醫療影像用行動裝置顯示器亮度校正系統，其中根據該灰階值標準顯示函數、該多個原始灰階值、該多個有效亮度值及該多個原始可分辨差異，計算對應該多個原始灰階值的該多個校正灰階值的步驟包含： 根據該灰階值標準顯示函數的多個標準可分辨差異單位級距與該多個原始灰階值的總數，分別決定該多個原始灰階值在該多個標準可分辨差異單位級距中的多個等效單位級距； 查找該多個等效單位級距在該灰階值標準顯示函數中對應的多個標準亮度值；以及 分別比較該標準亮度值與該多個有效亮度值，計算對應該多個原始灰階值的該多個校正灰階值。
  4. 如請求項1所述的醫療影像用行動裝置顯示器亮度校正系統，其中根據該多個有效亮度值，計算該多個原始可分辨差異的步驟包含： 設定一最大容許誤差曲線以及一最小容許誤差曲線； 當該多個原始可分辨差異的一者大於該最大容許誤差曲線時，以該最大容許誤差曲線的一最大容許誤差值決定該多個原始可分辨差異的一者；以及 當該多個原始可分辨差異的一者小於該最小容許誤差曲線時，以該最小容許誤差曲線的一最小容許誤差值決定該多個原始可分辨差異的一者。
  5. 如請求項1所述的醫療影像用行動裝置顯示器亮度校正系統，其中傳送該多個校正灰階值給該行動裝置顯示器的步驟包含： 將該多個校正灰階值轉換為一行動灰階對亮度校正曲線；以及 將該行動灰階對亮度校正曲線打包為單一傳輸封包給該行動裝置顯示器。
  6. 一種醫療影像用行動裝置顯示器亮度校正方法，用於一醫療影像用行動裝置顯示器亮度校正系統，其中該醫療影像用行動裝置顯示器亮度校正系統包含一行動裝置顯示器、一光度計以及一主機，該醫療影像用行動裝置顯示器亮度校正方法可編譯為一程式碼而儲存於該主機的內建記憶體中，並包含： 連線於該行動裝置顯示器以接收多個原始灰階值，並控制該行動裝置顯示器依序顯示對應該多個原始灰階值的多個單色灰階影像； 連線於該光度計以控制該光度計依序量測對應該多個單色灰階影像的多個有效亮度值，並從該光度計接收該多個有效亮度值； 根據該多個有效亮度值，計算多個原始可分辨差異； 根據一灰階值標準顯示函數、該多個原始灰階值、該多個有效亮度值及該多個原始可分辨差異，計算對應該多個原始灰階值的多個校正灰階值；以及 傳送該多個校正灰階值給該行動裝置顯示器。
  7. 如請求項6所述的醫療影像用行動裝置顯示器亮度校正方法，其中該多個原始可分辨差異的一者可表示為：dLUM[x]／LUM[x]， dLUM[x]為LUM[x]－LUM[x-1]，其中LUM[x]為該多個有效亮度值中的一第一有效亮度值，LUM[x-1] 為該多個有效亮度值中的一第二有效亮度值， 1≦x≦n，0≦n，n為該多個原始灰階值的總數，且n、x為整數。
  8. 如請求項6所述的醫療影像用行動裝置顯示器亮度校正方法，其中根據該灰階值標準顯示函數、該多個原始灰階值、該多個有效亮度值及該多個原始可分辨差異，計算對應該多個原始灰階值的該多個校正灰階值的步驟包含： 根據該灰階值標準顯示函數的多個標準可分辨差異單位級距與該多個原始灰階值的總數，分別決定該多個原始灰階值在該多個標準可分辨差異單位級距中的多個等效單位級距； 查找該多個等效單位級距在該灰階值標準顯示函數中對應的多個標準亮度值；以及 分別比較該標準亮度值與該多個有效亮度值，計算對應該多個原始灰階值的該多個校正灰階值。
  9. 如請求項6所述的醫療影像用行動裝置顯示器亮度校正方法，其中根據該多個有效亮度值，計算該多個原始可分辨差異的步驟包含： 設定一最大容許誤差曲線以及一最小容許誤差曲線； 當該多個原始可分辨差異的一者大於該最大容許誤差曲線時，以該最大容許誤差曲線的一最大容許誤差值決定該多個原始可分辨差異的一者；以及 當該多個原始可分辨差異的一者小於該最小容許誤差曲線時，以該最小容許誤差曲線的一最小容許誤差值決定該多個原始可分辨差異的一者。
  10. 如請求項6所述的醫療影像用行動裝置顯示器亮度校正方法，其中傳送該多個校正灰階值給該行動裝置顯示器的步驟包含： 將該多個校正灰階值轉換為一行動灰階對亮度校正曲線；以及 將該行動灰階對亮度校正曲線打包為單一傳輸封包給該行動裝置顯示器。
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