什么是窗寬和窗位

要理解什么是窗寬和窗位的概念,首先得知道圖片灰度(可參考DICOM圖像中灰度理解 ), 比如CT圖像以不同的灰度來反映器官和組織對X線的吸收程度。

帶著一個問題

普通顯示器能顯示的最大灰度值是8bit (256位,即0~255), 而醫(yī)學圖像的最大灰度值通常不低于12bit,所以普通的顯示器就難以直接顯示醫(yī)學圖像的全部灰度信息。

窗寬窗位調節(jié)

定義: 在不影響視覺效果的前提下,將高精度醫(yī)學圖像的較大范圍內的灰度值逐段映射為普通顯示器可以顯示的0~255范圍內的灰度,通過不斷調節(jié)窗寬窗位將所有的高精度醫(yī)學圖像信息逐段顯示出來,這個過程稱為窗寬窗位調節(jié)。

從定義上可知,窗寬窗位調節(jié)就是要解決上面提到的灰度顯示問題,那么究竟什么是窗寬和窗位,又是通過什么映射方式呢?

  • 窗寬:window witdh (ww) 圖像數(shù)據(jù)的顯示范圍
  • 窗位: window level (wl) 圖像數(shù)據(jù)顯示的中心值

拿 ww: 500 wl: 200 舉例說明,它表示將窗寬是500,窗位100的灰度映射到8bit來顯示,即將灰度范圍是 -50 ~ 450 的像素映射到 0 ~ 255。

圖1

設窗寬為w, 窗位為c,要映射的區(qū)間寬度為g (0~255的寬度是256),那么對于圖像中灰度大于c + w/2 的全部設置為255, 小于 c -w/2 的全部設置為0; 也就是大于450的全部映射為255,而小于-50的全部映射為0; 在-50 ~ 450 范圍的則采用線性映射函數(shù)y = ax + b 進行映射,其中 a = g / w , b = (w/2 - c) g/w。具體計算公式如下:

f(x) = \begin{cases} 0, &x < c - \cfrac w2\\ \cfrac gw * x + (\cfrac w2 - c) * \cfrac gw, &c - \cfrac w2 <= x <= c + \cfrac w2\\ 255, &x > c + \cfrac w2 \end{cases}


上述只是線性轉換的一種,也有博客或者書本中將256 取值為255。如果窗寬非常大,比如25500 壓縮到0~255就是100:1, 這樣的損失可能會很大,這時候可以考慮使用非線性轉換,常用算法有l(wèi)og和gamma。


窗寬窗位的選擇

在醫(yī)院領域,不同組織使用不同窗寬窗位,能較充分反映解剖內容和病灶影像表現(xiàn),比如頭顱,腦組織的窗寬設定為80Hu~100Hu,窗位為30 Hu~40 Hu。

注意這里的單位是Hu, 是CT的單位,使用發(fā)明者豪斯費爾德(Hounsfield Unit)的首字母簡稱,范圍是-1024-3071,用于衡量人體組織對X射線的吸收率,設定水的吸收率為0,骨的CT值為1000,空氣的CT值為-1000。DICOM中,Hu = pixel * slope + intercept 其中pixel是像素值(DICOM是灰度圖像,像素值即灰度值),slope是斜率,intercept是截距。

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