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DICOM医学图像显示算法改进与实现　　引言随着Ul(超声成像)、CT(计算机断层成像)、MRI(核磁共振成像)、CR(计算机X线成像)、电子内窥镜、PET(正电子发射断层成像)和MI(分子影像)等医学影像设备不断涌现，利用计算机对医学影像设备采集到的图像进行后处理的医学图像处理与分析技术也越来越成为放射科医生和临床医生进行疾病诊断的重要辅助手段。在医学图像的处理过程中医生经常需要频繁地变换窗宽、窗位来对感兴趣的病灶部位进行细致的研究，但传统的医学图像的显示方法不能达到实时显示图像的目的，图像的显示具有明显的迟滞现象，致使医生很多的时间浪费在等待影像的显示中，工作效率比较低，为此开发新的医学图像的显示算法来满足实际医生操作的需要有着重要的实际意义。本文从讨论DICOM格式的图像显示过程人手，分析了显示过程中的关键问题，提出了统一LUT的解决方法，并对的生成算法进行了改进。　　医学影像显示过程分析是美国放射学会和美国电器制造商协会组织指定的用于医学图像存储和传输的标准。目前几乎大部分的医学设备产生的医学图像都是采用这种格式。作为一种特殊的图像编码格式，通用图像浏览软件并不能直接显示，要显示DICOM格式的医学图像必须将原始图像数据经过一系列的转换才能得到可直接在显示设备上显示的数据(称之为P—Values)。DICOM医学图像显示转换过程如图1所示，需要经过Modality LUT、VOI LUT、Presentation LUT三个转换过程，最终输出的P Values才是可以直接显示的图像数据。　　Modality LUT转换(数据规范化转换通常不同生产厂商的设备很难保证在一种设备上生成的图像和其他生产厂商的同类型设备上生成的图像在度量上是一致的，为此就需要将不同设备厂家产生的图像的原始数据转换到一个标准的度量空间，转换就是完成这个功能的。医疗设备的生产厂商都会在自己的图像中采用DICOM标准规定的格式说明如何将自己的数据转换为标准图像数据，中规定可以使用通过查找表(Look Up Table，简称LUn查找和通过斜率／截距(RescaIe／转换两种方法中的一种。　　查找表方法(Modality LUT)是一种非线性变换算法。一个查找表由很多数据项组成，每一个数据项为相应原始数值转换后的数据值，同时还会提供一个被转换为查找表第一个数据项的原始数据的数据值。在进行数据转换时只要知道被转换为查找表第一项的原始数据，比原始数据大1的数据则转换为查找表第二项的值，比原始数据大2的数据转换后的数据则为查找表的第三项的值，依次类推直到查找表的最后一项。　　大于查找表能转换的最大的原始数据则转换为查找表的最后一项的值，小于查找表能转换的最小的原始数据则转换为查找表的第一项的值。用公式表示为：其中：M：规范化后的标准图像像素值，Fp：原始像素值，Fpmin：被转换为查找表第一项的原始数据，：LUT中的第一个数据项的值，Mp—pmin：　　中第Fp—Fpmin个数据项的值，Ecount：查找表的数据项个数。斜率／截足E(Rescale／Intercept)变换是一种线性变换，使用的公式是：标准图像像素值=原始图像像素值X斜率+截距，斜率和截距在DICOM文件中可以读取。通过这一步转换后图像像素就从设备有关变成设备无关了。　　VOl(Value Of Interest)LUT转换(感兴趣区转换由于医学图像数据动态范围大(像素深度通常不低于4096个灰度级)，因此一般显示器很难提供如此高的动态范围一次显示整幅图像的全部信息细节，在图像的处理中一般都是先选择一个操作者感兴趣的区域，然后将该区域的图像信息映射到显示器能显示的整个数据范围，这样就增加了该区域的图像信息的对比度。这个过程DICOM标准中称之为感兴趣区简称VOI)LUT(Look Up Table)转换。临床医生感兴趣的窗宽、窗位调节功能就是VOI LUT转换的一种算法实现。VOI LUT转换可以使用设置窗宽、窗位的线性转换算法和通过查找查找表(LUT)转换的非线性算法两种算法中的一种且只能使用其中的一种，具体使用哪种算法在DICOM文件中有专门的标记来设置。　　窗宽、窗位线性转换算法是根据预知的窗宽和窗位值获得需要显示的窗口大小(窗宽)和中心位置(窗位)，从而将窗口区域的图像数据线性地转换到显示器的最大范围内，高于或低于窗口上、下限的图像数据则分别设置为最高或最暗的显示值。用公式表示为：其中V：图像数据，G：显示器显示值，gm：显示器的最大显示值，W：窗宽，C：窗位。在这里窗宽是指需要显示图像的范围，调节窗宽主要影响对比度，窗宽越大图像灰度层次多，组织对比度减少，细节显示差，而窗位也称窗中心，表示显示区域的中心位置，例如骨骼的窗位(C)、窗宽(W)分别为C=400，，那么就可以利用调窗处理