B超图像多彩变换临床应用的研究
作者：连娟 罗福成 周康源
单位：连娟 罗福成(230031 合肥市解放军第105医院)；周康源(合肥市中国科学技术大学)
关键词：多彩变换；色码曲线；声像图
中国超声医学杂志991103
摘 要 目的：探讨B超图像经多彩变换处理后的病灶显示率。方法：应用计算机超声图像伪彩处理系统，任意设定红、绿、蓝三种颜色色码曲线，至获得满意色彩为止。结果：不同形状的色码曲线转换，可得到不同色彩分布的B超伪彩图像。选择合适的色码曲线，可使肿瘤患者声像图的检出有所提高。结论：经过合适的多彩变换处理后的图像色彩分明，层次清晰，能提高图像分辨力。
A Study on Clinic Application of Multi-color Transfer of B-mode Ultrasonic Images
, http://www.100md.com
Lian Juan Luo Fucheng Zhou Kangyuan
The 105 Central Hospital of PLA,Hefei,Anhui 230031
ABSTRACT Objective:To investigate the perifocal displaying rates of B-mode images by using of multi-color transfer.Methods：Using a computer pseudocolor processing system we designed a color coded curve with three original color of red ,green and blue.Results:The different styles of B-mode ultrasonic pseudocolor images can be obtained by transferring different shapes of color coded curves.The ultrasonic tomogram of the tumor can be enhanced when a suitable color coded curve selected.Conclusion:Computer pseudocolor processing system can enhance B-mode ultrasound images,thereby correct diagnosis rate is promoted.
, http://www.100md.com
KEY WORDS Multi-color transfer Color coded curve Ultrasonic tomogram
对于黑白图像来说，人眼一次能分辨的灰阶数约20左右，但对于彩色图像，人眼一次能分辨的彩色则是成千上万。人为地将不同的黑白灰阶变换为不同的彩色，将原来的黑白图像按照自己主观的意愿将其转换为对应的彩色图像，使原来不易被人眼发觉的细微灰阶差别变成容易识别的不同彩色，以提高人眼对图像的分辨能力，这就是伪彩变换的目的。
伪彩变换分单彩变换与多彩变换两种。前者只是改变某一种颜色的色饱和度，使得随着灰阶的变化，对应的单色彩色图像的颜色由浅到深，后者则是设计不同变化规律的红、绿、蓝颜色曲线，也就是色码曲线，使得灰阶的变化对应于不同的颜色，从而使黑白图像变换成一幅多彩的图像。本文将探讨如何利用计算机处理系统来设计色码曲线，以达到临床上提高超声诊断的识别效果。
资料与方法
, http://www.100md.com
将中国科学技术大学研制的超声图像计算机处理系统连接于ALOKA-SSD250型B超诊断仪的视频输出，探头频率3.5MHz，采集肿瘤患者的声像图并储存。
将需处理的图像部位用矩形取样框框出，再设计出自己所需的色码曲线，对图像进行变换并判断其变换效果。
色码曲线设计原理
图1和图2均为色码曲线。其横坐标GL所示为变换前的黑白图像的灰阶(Gray Level)，纵坐标所示为变换对应的三种颜色红(R)、绿(Green)、蓝(Blue)的成分。
图1 单彩变换的色码曲线
, 百拇医药 图2 多彩变换的色码曲线
在图1中，由于随着灰阶的增加，红、绿、蓝三原色的比例没有变化，只是每一种颜色的色饱和度有了增加。因此经过这种伪彩变换，黑白图像只是变换成另一种颜色的单色图像，其颜色的深浅对应于原黑白图像的灰阶。所以这只是单彩变换。
在图2中，随着灰阶的增加，三原色的比例发生了变化，红色比例逐渐减少，绿色的比例逐渐增加，而蓝色则保持不变。因此随着黑白灰阶的变化，伪彩变换后的图像所对应的色彩就从一种颜色过渡到另一种颜色，这就是多彩变换。
我们可以人为地设计出各种形状的色码曲线，以得到各种不同的变换效果。例如设计的色码曲线如果随着灰阶的变化三原色的比例变化显著，则经多彩变换后的图像颜色的变化也显著，变换后的图像色彩斑斓，微小的灰阶差异即可由不同的颜色显示出来，但这样一来，噪声的影响也随之增强。这与黑白变换中的增强处理的效果有相似之处。相反地，如果设计的色码曲线随着灰阶的变化三原色的比例变化缓慢，则彩色图像的颜色变化也较平缓。同样可根据需要，在灰阶变化的某一部分区域内使颜色变化显著，而另一部分区域则使颜色变化平缓。在临床实践中，如何设计出既能突出病灶，又不至于将一些不必要的差异强化，这是需要深入研究的问题。
, http://www.100md.com
图3为设计的一种多彩变换色码曲线，在灰阶变化的中部区域三原色的比例变化显著，在明区及暗区则变化平缓，这种变换将对应于色彩在灰阶中部区域变化增强的效果。而图4的变换效果则应与图3相反。
图3 中部增强的多彩变换色码曲线
图4 明区及暗区增强的多彩变换色码曲线
结 果
根据同一幅结肠癌患者肠系膜转移性淋巴结图像的多彩变换处理结果表明，不同的色码曲线获得的结果在临床诊断效果上有很大的差异。
由图5的色码曲线变换后的彩色图像如图6所示，肿块显示为深咖啡色，周围结缔组织为粉红色。
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图5 辐射状的色码曲线 图6 变换后的肠系膜淋巴结转移癌图像
图7的色码曲线，红(R)、蓝(B)对应的曲线上下变化幅度增大，而绿色曲线变化幅度较小，为直线。变换后的彩色图像如图8所示，肿块显示为紫色，周围结缔组织偏黄色。
图7 摆动状的色码曲线 图8 变换后的肠系膜淋巴结转移癌图像
在图9的色码曲线中，红、绿、蓝三色的曲线都作上下摆动，变换后的图像，肿块显示为深绿色，周围结缔组织为淡黄色。(图10所示)。
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图9 摆动状的色码曲线 图10 变换后的肠系膜淋巴结转移癌图像
讨 论
图6所示的多彩变换后的图像，深咖啡色显示的肿块周界清晰，小病灶显示率高，类似与噪声干扰的彩色斑纹也少。图8的图像，大肿块的周界显示仍清晰，但小病灶周边有部分显示欠清晰，且肿块内部出现彩色斑纹干扰。这是因为色码曲线图7中的红、蓝曲线上下摆动过激，致使随着灰阶增加，一方面彩色变化太快，另一方面彩色还会出现重复。也就是说完全不同的灰阶，可能会对应同样的颜色。这样就容易引起干扰、混淆，也往往使得边界的清晰度变差。这种情况在图10中就更为明显，原因就是图9的色码曲线不仅红、蓝曲线上下摆动，绿色曲线也同时作上下摆动，因而使小病灶的周边显示更欠清晰，彩色斑纹干扰更强。
综上所述，为了使病灶周界清晰，小病灶的显示率有所改善，应设计类似于图6形状的较有规律地变化的色码曲线。在这类曲线中，三种颜色对应的曲线相互之间辐射的角度越大，颜色的变化越显著。在某些需要增加灰阶暗区对比度的情况下，可以将图6的色码曲线辐射的方向倒过来，即由右上角向左下角辐射开来，这样将有利于液性肿瘤里的脓块等实质性结构的显示。
, 百拇医药
参考文献
1 1 汤顺青主编，《色度学》北京理工大学出版社，1990
2 徐智章.《彩阶B超的概评及发展倾向》.全国彩阶超声学术交流会，1994，1～5
3 R.P.Betts.A simple gray-scale to color converter.J Med Eng Technology,1979,31(3)：46～48
4 连娟、罗福成、周康源.窗口灰阶处理在B超临床诊断中的应用.中国医学影像技术，1997，13(6)：484～487
(1999-04-27收稿), http://www.100md.com
单位：连娟 罗福成(230031 合肥市解放军第105医院)；周康源(合肥市中国科学技术大学)
关键词：多彩变换；色码曲线；声像图
中国超声医学杂志991103
摘 要 目的：探讨B超图像经多彩变换处理后的病灶显示率。方法：应用计算机超声图像伪彩处理系统，任意设定红、绿、蓝三种颜色色码曲线，至获得满意色彩为止。结果：不同形状的色码曲线转换，可得到不同色彩分布的B超伪彩图像。选择合适的色码曲线，可使肿瘤患者声像图的检出有所提高。结论：经过合适的多彩变换处理后的图像色彩分明，层次清晰，能提高图像分辨力。
A Study on Clinic Application of Multi-color Transfer of B-mode Ultrasonic Images
, http://www.100md.com
Lian Juan Luo Fucheng Zhou Kangyuan
The 105 Central Hospital of PLA,Hefei,Anhui 230031
ABSTRACT Objective:To investigate the perifocal displaying rates of B-mode images by using of multi-color transfer.Methods：Using a computer pseudocolor processing system we designed a color coded curve with three original color of red ,green and blue.Results:The different styles of B-mode ultrasonic pseudocolor images can be obtained by transferring different shapes of color coded curves.The ultrasonic tomogram of the tumor can be enhanced when a suitable color coded curve selected.Conclusion:Computer pseudocolor processing system can enhance B-mode ultrasound images,thereby correct diagnosis rate is promoted.
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KEY WORDS Multi-color transfer Color coded curve Ultrasonic tomogram
对于黑白图像来说，人眼一次能分辨的灰阶数约20左右，但对于彩色图像，人眼一次能分辨的彩色则是成千上万。人为地将不同的黑白灰阶变换为不同的彩色，将原来的黑白图像按照自己主观的意愿将其转换为对应的彩色图像，使原来不易被人眼发觉的细微灰阶差别变成容易识别的不同彩色，以提高人眼对图像的分辨能力，这就是伪彩变换的目的。
伪彩变换分单彩变换与多彩变换两种。前者只是改变某一种颜色的色饱和度，使得随着灰阶的变化，对应的单色彩色图像的颜色由浅到深，后者则是设计不同变化规律的红、绿、蓝颜色曲线，也就是色码曲线，使得灰阶的变化对应于不同的颜色，从而使黑白图像变换成一幅多彩的图像。本文将探讨如何利用计算机处理系统来设计色码曲线，以达到临床上提高超声诊断的识别效果。
资料与方法
, http://www.100md.com
将中国科学技术大学研制的超声图像计算机处理系统连接于ALOKA-SSD250型B超诊断仪的视频输出，探头频率3.5MHz，采集肿瘤患者的声像图并储存。
将需处理的图像部位用矩形取样框框出，再设计出自己所需的色码曲线，对图像进行变换并判断其变换效果。
色码曲线设计原理
图1和图2均为色码曲线。其横坐标GL所示为变换前的黑白图像的灰阶(Gray Level)，纵坐标所示为变换对应的三种颜色红(R)、绿(Green)、蓝(Blue)的成分。
图1 单彩变换的色码曲线
, 百拇医药 图2 多彩变换的色码曲线
在图1中，由于随着灰阶的增加，红、绿、蓝三原色的比例没有变化，只是每一种颜色的色饱和度有了增加。因此经过这种伪彩变换，黑白图像只是变换成另一种颜色的单色图像，其颜色的深浅对应于原黑白图像的灰阶。所以这只是单彩变换。
在图2中，随着灰阶的增加，三原色的比例发生了变化，红色比例逐渐减少，绿色的比例逐渐增加，而蓝色则保持不变。因此随着黑白灰阶的变化，伪彩变换后的图像所对应的色彩就从一种颜色过渡到另一种颜色，这就是多彩变换。
我们可以人为地设计出各种形状的色码曲线，以得到各种不同的变换效果。例如设计的色码曲线如果随着灰阶的变化三原色的比例变化显著，则经多彩变换后的图像颜色的变化也显著，变换后的图像色彩斑斓，微小的灰阶差异即可由不同的颜色显示出来，但这样一来，噪声的影响也随之增强。这与黑白变换中的增强处理的效果有相似之处。相反地，如果设计的色码曲线随着灰阶的变化三原色的比例变化缓慢，则彩色图像的颜色变化也较平缓。同样可根据需要，在灰阶变化的某一部分区域内使颜色变化显著，而另一部分区域则使颜色变化平缓。在临床实践中，如何设计出既能突出病灶，又不至于将一些不必要的差异强化，这是需要深入研究的问题。
, http://www.100md.com
图3为设计的一种多彩变换色码曲线，在灰阶变化的中部区域三原色的比例变化显著，在明区及暗区则变化平缓，这种变换将对应于色彩在灰阶中部区域变化增强的效果。而图4的变换效果则应与图3相反。
图3 中部增强的多彩变换色码曲线
图4 明区及暗区增强的多彩变换色码曲线
结 果
根据同一幅结肠癌患者肠系膜转移性淋巴结图像的多彩变换处理结果表明，不同的色码曲线获得的结果在临床诊断效果上有很大的差异。
由图5的色码曲线变换后的彩色图像如图6所示，肿块显示为深咖啡色，周围结缔组织为粉红色。
, http://www.100md.com
图5 辐射状的色码曲线 图6 变换后的肠系膜淋巴结转移癌图像
图7的色码曲线，红(R)、蓝(B)对应的曲线上下变化幅度增大，而绿色曲线变化幅度较小，为直线。变换后的彩色图像如图8所示，肿块显示为紫色，周围结缔组织偏黄色。
图7 摆动状的色码曲线 图8 变换后的肠系膜淋巴结转移癌图像
在图9的色码曲线中，红、绿、蓝三色的曲线都作上下摆动，变换后的图像，肿块显示为深绿色，周围结缔组织为淡黄色。(图10所示)。
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图9 摆动状的色码曲线 图10 变换后的肠系膜淋巴结转移癌图像
讨 论
图6所示的多彩变换后的图像，深咖啡色显示的肿块周界清晰，小病灶显示率高，类似与噪声干扰的彩色斑纹也少。图8的图像，大肿块的周界显示仍清晰，但小病灶周边有部分显示欠清晰，且肿块内部出现彩色斑纹干扰。这是因为色码曲线图7中的红、蓝曲线上下摆动过激，致使随着灰阶增加，一方面彩色变化太快，另一方面彩色还会出现重复。也就是说完全不同的灰阶，可能会对应同样的颜色。这样就容易引起干扰、混淆，也往往使得边界的清晰度变差。这种情况在图10中就更为明显，原因就是图9的色码曲线不仅红、蓝曲线上下摆动，绿色曲线也同时作上下摆动，因而使小病灶的周边显示更欠清晰，彩色斑纹干扰更强。
综上所述，为了使病灶周界清晰，小病灶的显示率有所改善，应设计类似于图6形状的较有规律地变化的色码曲线。在这类曲线中，三种颜色对应的曲线相互之间辐射的角度越大，颜色的变化越显著。在某些需要增加灰阶暗区对比度的情况下，可以将图6的色码曲线辐射的方向倒过来，即由右上角向左下角辐射开来，这样将有利于液性肿瘤里的脓块等实质性结构的显示。
, 百拇医药
参考文献
1 1 汤顺青主编，《色度学》北京理工大学出版社，1990
2 徐智章.《彩阶B超的概评及发展倾向》.全国彩阶超声学术交流会，1994，1～5
3 R.P.Betts.A simple gray-scale to color converter.J Med Eng Technology,1979,31(3)：46～48
4 连娟、罗福成、周康源.窗口灰阶处理在B超临床诊断中的应用.中国医学影像技术，1997，13(6)：484～487
(1999-04-27收稿), http://www.100md.com