[发明专利]一种医学图像窗口参数的自适应调整方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种医学图像显示处理方法，尤其是涉及一种医学图像窗口参数的自适应调整方法。

背景技术

数字医学图像采用DICOM(Digital Imaging and Communication of Medicine，医学数字图像通讯)标准格式，其图像数据表示医学成像设备采集到的人体组织密度信息，图像上的每一个像素点数据一般有8bits-16bits。目前的数字医学图像在显示屏上一般以灰度图像的形式显示，而大部分显示器往往只支持8bits灰阶显示，因此只能显示数字医学图像的部分信息。鉴于此医学图像的显示通常采用一种称为调窗(也称作窗宽窗位)的技术，即只将原始医学图像的一部分像素值范围映射到显示器能够显示的灰阶中去。如图1所示，一幅像素值范围为[-1000，1000]的原始医学图像，选择其中的一部分像素值区间，映射到显示器从黑到白的灰阶，像素值大于该区间上限的图像像素点全部显示为白色，像素值小于该区间下限的图像像素点全部显示为黑色，选取的这个像素值区间称为窗口，窗口的上下限之差称为窗宽，窗口的中心称做窗位。在显示医学图像时，必须确定采用什么窗口进行显示，即确定窗宽和窗位的参数值。

调窗技术显示医学图像面临的一个问题是：显示的医学图像能否充分突出对诊断有用的关键信息，如图像中的软组织、骨头、脑组织、肺、腹部等等。虽然有一些数字医学图像在采集过程中已经在DICOM图像头中标注了恰当的窗口参数，利用这个参数可以较清晰的显示图像，但还有一大部分图像没有指明在显示时应该采用什么窗口，如手术导航系统中采用的图像，MR、DR图像等。这时医学图像显示质量的好坏很大程度上与采用的窗口有关，医生需要通过与医学图像浏览器的交互，不断的调节窗口，对经验微薄的医生往往需要很长时间才能调出较清晰的显示图像。

目前对窗口参数窗宽窗位的确定方法有最大区间作为窗口显示方法、根据直方图截去两端一定概率区间获得窗口方法以及根据成像部位确定窗口方法，但这些方法存在明显的缺点，下面分别进行说明。

最大区间作为窗口显示方法主要通过将原始图像像素值取值范围转换为显示器能够显示的灰阶，如每像素8-bit存储的0-255灰度。这种方法的缺点非常明显，因为对诊断有用的信息往往集中在一个较小的像素值范围内，过大的范围不能很好的表现有用的诊断信息，这样显示的医学图像在大部分情况下都是模糊的，组织间的对比度很小，经常突出某些噪声，使得人眼难以分辨，也不能直接应用于临床，还需对窗口进行进一步调整。

根据直方图截去两端一定概率区间获得窗口方法是DICOM标准发布的参考代码中的实现方案。该方法基于这样的假设，即绝大部分诊断有用的信息位于整个图像灰度值的中部，最前端和最后端的部分为噪声；给定一个概率p，分别从前端和后端截去概率为p的灰度范围，取中间概率为1-2p的区间作为窗口，如图2所示。这个假设在有些情况下是正确的，能够取得比较好的效果，但在有些情况是不正确的。另外，这种方法对于概率p的选择非常盲目，没有一个指导性原则，显示的医学图像仍需进行交互调整。

根据成像部位确定窗口方法：医学图像中不同组织的密度(用Hounsfield单位)基本是在固定的值域，与具体设备和成像软件关系不大，因此，观察头颅时，只需将头颅的值域转换到能够显示的范围即可。但这种方法需要预先确定不同部位的取值区间，目前已有很多工作对不同组织的值域做了讨论。在实际应用中，由于医学成像设备的生产厂家、设备型号众多，很多情况下影像文件中并没有注明成像的部位，而计算机快速识别成像组织在目前也相当困难，也必须通过交互调整处理才能得到满意的显示图像。

现有的三种确定窗口方法都无法由计算机自动计算恰当的窗口参数，必须通过交互调整处理，才能得到满足要求的医学图像。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出一种医学图像窗口参数的自适应调整方法，由计算机根据数字医学图像的统计特性确定医学图像的窗宽窗位，无需通过交互调整处理直接在显示屏上显示清晰的医学图像。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种医学图像窗口参数的自适应调整方法，它包括以下步骤：

(1)将待进行窗口参数调整的医学图像像素的最大密度值定义为HMax，最小密度值定义为HMin，并计算累积概率密度函数F(x)，其中HMin≤x≤HMax；