一种动态生成LUT表的医用显示器系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种动态生成LUT表的医用显示器系统及方法，包括上位机和显示器，显示器包括微处理器模块、FPGA模块、背光亮度传感器模块和液晶面板；上位机与显示器中的微处理器模块之间进行通信，其包括数据处理模块和色彩分析仪，色彩分析仪获取的数据传输给数据处理模块进行处理；微处理器模块用于在使用过程中进行LUT表动态计算，并把结果传输给FPGA模块，FPGA模块把处理后的信号输出到液晶面板；液晶面板的背面设有通光孔，背光亮度传感器置于通光孔上。本发明专利技术中，DICOM校正LUT表动态生成，在背光亮度改变时触发，保证精确符合DICOM曲线；仅需进行一次液晶面板特性测量；不再受亮度档位限制，同时保证DICOM的符合性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医用显示领域，尤其涉及一种动态生成LUT表的医用显示器系统和方法，在显示器使用过程中动态生成校正LUT表，并利用动态LUT表最终令灰阶液晶医用显示器在背光变动时能时刻保持与DICOM曲线的一致性。
技术介绍
与普通液晶民用显示器相比，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，通过查找表(Look-Up-Table，LUT)的实现方法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，DICOM曲线并非是一条线性变化的曲线。如果液晶显示器的背光亮度发生改变时，例如由于显示器老化、温度变化或者手动调节背光亮度等原因，如果在显示器内使用静态的校正查找表(LUT)，液晶显示器的输出响应会偏离标准DICOM曲线，引起图像的显示误差。严重时，可能影响医生阅读医疗影像，漏失病灶。
技术实现思路
针对现有医学显示器静态LUT表存在的局限性，本专利技术提出一种动态生成LUT表的医用显示器系统和方法，动态生成DICOMLUT表，并设计了相应的装置在医用显示器中实施该方法，能够使医用显示器的输出灰阶曲线在背光亮度变化时也能时刻符合DICOM规定，提高了医生对病灶的诊断效率及准确率。实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：一种动态生成LUT表的医用显示器系统，包括上位机和显示器，所述显示器包括微处理器模块、FPGA模块、背光亮度传感器模块和液晶面板；所述上位机与显示器中的微处理器模块之间进行通信，其包括数据处理模块和色彩分析仪，色彩分析仪获取的数据传输给数据处理模块进行处理；所述微处理器模块用于在使用过程中进行LUT表动态计算，并把结果传输给FPGA模块，FPGA模块把处理后的信号输出到液晶面板；所述液晶面板的背面设有通光孔，背光亮度传感器置于通光孔上，用于监测背光亮度值。所述FPGA模块包含2个存储区和至少一个切换模块，2个存储区分别用于存放供显示器正常使用的LUT表和动态生产的LUT表，二者构成乒乓结构，通过切换模块实现LUT表无缝切换。一种动态生成LUT表的方法，包括以下步骤：步骤一、在生产过程中，将显示器的背光调节至任意亮度，并点亮显示器，按照设定的时间进行老化；步骤二、上位机中的数据处理模块向显示器中的微处理器模块发送指令，微处理器模块接受到指令后，令FPGA模块直接向液晶面板输出直接驱动电平DDL；步骤三、反复进行步骤二，从小到大遍历所有的驱动电平DDL，并用色彩分析仪记录液晶显示屏相应的输出流明度Lout(k)，其中k表示输入液晶面板的驱动电平DDL数值，k∈[0,2b-1]，其中b表示显示器输出位宽(bit)，即DLL总数为2b个；步骤四、对采集到的流明度数据进行归一化处理，并将归一化的液晶屏相应的输出流明度T(k)存入微处理器模块的存储区域A中步骤五、用最大的直接驱动电平DDL的数值驱动液晶面板，在设定的背光的调节范围内调节驱动背光的PWM波占空比，同时记录下背光亮度传感器的读数，并用色彩分析仪测量液晶面板的输出流明度，形成两者的映射表后存入微处理器模块的存储区域B中；步骤六、在使用过程中，设定背光亮度传感器的计数值触发阈值；步骤七、微处理器模块轮询当前背光亮度传感器的读数；步骤八、与上一次的背光亮度传感器的读数进行比较，如果读数的变化量大于预设的阈值，执行步骤九，否则返回步骤七；步骤九、微处理器模块根据生产阶段记录下的数据或者DICOM曲线计算公式和生产阶段记录下的数据，计算LUT表中的映射数据；步骤十、微处理器模块把LUT表数据写入FPGA中；步骤十一、FPGA模块接受完成所有数据后，通过乒乓结构实现无缝切换LUT表。所述步骤九中，微处理器模块根据生产阶段记录下的数据，计算LUT表中的映射数据，具体为：9.1根据当前的背光亮度传感器的读数lB，搜索存储区域B中的映射表；9.2对lB临近点的亮度值进行线性插值，计算出lB对应的当前液晶面板能够输出的最大亮度l(2b-1)，其中2b表示驱动电平DDL的总数；9.3计算l(0)的值l(0)＝T(0)·l(2b-1)；9.4根据l(2b-1)、l(0)计算得到最小亮度和最大亮度对应的JND指数，分别为jmin和jmax；其中，A～I均为系数；9.5计算每个灰阶的JND指数步进：jstep=jmax-jmin2b;]]>9.6计算输入灰阶的JND指数：j(i)＝jmin+i·jstep,i∈[0,2b-1]；9.7计算输入灰阶的预期的校正流明度：L(i)=10a+c·Ln(j(i))+e·(Ln(j(i)))2+g·(Ln(j(i)))3+m·(Ln(j(i)))41+b·Ln(j(i))+d·(Ln(j(i)))2+f·(Ln(j(i)))3+h·(Ln(j(i)))4+k·(Ln(j(i)))5]]>式中，i∈[0,2b-1]，a-h、k、m均为系数；9.8将L(i)进行归一化处理T,(i)=L(i)L(2b-1),i∈[0,2b-1];]]>9.9对比T(k)和T’(i)两张表，找出灰阶映射关系，具体为：在T(k)表中搜索与T’(i)最接近的数值，并将灰阶映射关系记录在LUT表中。所述对lB临近点的亮度值进行线性插值，具体为：通过二分法搜索，当实际测得的背光亮度传感器读数x介于存储区域B记录的两个相邻的读数值a和b之间，即a＜x＜b，则读取a和b对应的面板流明度数值：L(a)和L(b)，通过线性插值计算x对应的面板流明度。除上述的一种动态生成LUT表的方法外，本专利还提供另一种动态生成LUT表的方法。该方法与上述方法的不同之处在于，所述步骤五和步骤六之间还包括：把JND指数对流明度数值的公式LDICOM(n),n∈[1,N]和映射表中保存至微处理器模块的存储区域C中，其中n代表JND数值，N的取值为所有显示器最大输出流明度所对应的JND指数值。所述步骤九中，微处理器模块根据DICOM曲线计算公式和生产阶段记录下的数据，计算LUT表中的映射数据，具体为：(9.1)根据当前的背光亮度传感器的读数lB，搜索存储区域B中的映射表；(9.2)对lB临近点的亮度值进行线性插值，计算出lB对应的当前液晶面板能够输出的最大亮度l(2b-1)；(9.3)计算l(0)的值；l(0)＝T(0)·l(2b-1)；(9.4)从微处理器存储区域C中搜索l(0)在JND对流明度的映射表中的位置，例如实际检索到LDICOM(n)≤l(0)＜LDICOM(n+1)，找出Lmin实际对应的JND指数jminjmin=n+l(0)-LDICOM(n)LDICOM(n+1)-LDICOM(n)]]>同理获取l(2b-1)实际对应的JND指数jmax，例如实际检索到LDICOM(m)≤l(2b-1)＜LDICOM(m+1)此时jmax∈N+jmax=m+l(2b-1)-LDICOM(m)LDICOM(m+1)-LDICOM(m)]]>(9本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动态生成LUT表的医用显示器系统，其特征在于：包括上位机和显示器，所述显示器包括微处理器模块、FPGA模块、背光亮度传感器模块和液晶面板；所述上位机与显示器中的微处理器模块之间进行通信，其包括数据处理模块和色彩分析仪，色彩分析仪获取的数据传输给数据处理模块进行处理；所述微处理器模块用于在使用过程中进行LUT表动态计算，并把结果传输给FPGA模块，FPGA模块把处理后的信号输出到液晶面板；所述液晶面板的背面设有通光孔，背光亮度传感器置于通光孔上，用于监测背光亮度值。

【技术特征摘要】
1.一种动态生成LUT表的医用显示器系统，其特征在于：包括上位机和显示器，所述显示器包括微处理器模块、FPGA模块、背光亮度传感器模块和液晶面板；所述上位机与显示器中的微处理器模块之间进行通信，其包括数据处理模块和色彩分析仪，色彩分析仪获取的数据传输给数据处理模块进行处理；所述微处理器模块用于在使用过程中进行LUT表动态计算，并把结果传输给FPGA模块，FPGA模块把处理后的信号输出到液晶面板；所述液晶面板的背面设有通光孔，背光亮度传感器置于通光孔上，用于监测背光亮度值。2.根据权利要求1所述的一种动态生成LUT表的医用显示器系统，其特征在于：所述FPGA模块包含2个存储区和至少一个切换模块，2个存储区分别用于存放供显示器正常使用的LUT表和动态生产的LUT表，二者构成乒乓结构，通过切换模块实现LUT表无缝切换。3.一种动态生成LUT表的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、在生产过程中，将显示器的背光调节至任意亮度，并点亮显示器，按照设定的时间进行老化；步骤二、上位机中的数据处理模块向显示器中的微处理器模块发送指令，微处理器模块接受到指令后，令FPGA模块直接向液晶面板输出直接驱动电平DDL；步骤三、反复进行步骤二，从小到大遍历所有的驱动电平DDL，并用色彩分析仪记录液晶显示屏相应的输出流明度Lout(k)，k表示输入液晶面板的驱动电平DDL数值，k∈[0,2b-1]，其中b表示显示器DLL输出位宽，即DLL总数为2b个；步骤四、对采集到的流明度数据进行归一化处理，并将归一化的液晶屏相应的输出流明度T(k)存入微处理器模块的存储区域A中T(k)=Lout(k)Lout(2b-1),k∈[0,2b-1];]]>步骤五、用最大的直接驱动电平DDL的数值驱动液晶面板，在设定的背光的调节范围内调节驱动背光的PWM波占空比，同时记录下背光亮度传感器的读数，并用色彩分析仪测量液晶面板的输出流明度，形成两者的映射表后存入微处理器模块的存储区域B中；步骤六、在使用过程中，设定背光亮度传感器的计数值触发阈值；步骤七、微处理器模块轮询当前背光亮度传感器的读数；步骤八、与上一次的背光亮度传感器的读数进行比较，如果读数的变化量大于预设的阈值，执行步骤九，否则返回步骤七；步骤九、微处理器模块根据生产阶段记录下的数据或者DICOM曲线计算公式和生产阶段记录下的数据，计算LUT表中的映射数据；步骤十、微处理器模块把LUT表数据写入FPGA中；步骤十一、FPGA模块接受完成所有数据后，通过乒乓结构实现无缝切换LUT表。4.根据权利要求3所述的一种动态生成LUT表的方法，其特征在于：所述步骤九中，微处理器模块根据生产阶段记录下的数据，计算LUT表中的映射数据，具体为：9.1根据当前的背光亮度传感器的读数lB，搜索存储区域B中的映射表；9.2对lB临近点的亮度值进行线性插值，计算出lB对应的当前液晶面板能够输出的最大亮度l(2b-1)；9.3计算l(0)的值l(0)＝T(0)·l(2b-1)；9.4根据l(2b-1)、l(0)计算得到最小亮度和最大亮度对应的JND指数，分别为jmin和jmax；jmin＝A+B·Log10(l(0))+C·(Log10(l(0)))2+D·(Log10(l(0)))3+E·(Log10(l(0)))4+F·(Log10(l(0)))5+G·(Log10(l(0)))6+H·(Log10(l(0)))7+I·(Log10(l(0)))8jmax＝A+B·Log10(l(2b-1))+c·(Log10(l(2b-1)))2+D·(Log10(l(2b-1)))3+E·(Log10(l(2b-1)))4+F·(Log10(l(2b-1)))5+G·(Log10(l(2b-1)))6+H·(Log10(Ll(2b-1)))7+I·(Log10(l(2b-1)))8其中，A～I均为系数；9.5计算每个灰阶的JND指数步进：jstep=jmax-j...

【专利技术属性】
技术研发人员：王卫，
申请(专利权)人：南京巨鲨显示科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32