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医用显示器亮度质量控制方法的研究测试

随着医院数字化的快速发展及影像存储和传输系统(PACS)的日趋成熟与普及,影像诊断逐渐由传统的硬拷贝阅读转变为软拷贝阅读,其诊断的准确性在很大程度上依赖于医用显示器所显示的图像信息。 因此,显示器的显示品质及多台显示器的显示一致性问题越来越引起人们的关注。

医用显示器的性能参数主要包括分辨率、对比度、亮度、色度、噪声、伪影、失真及表面清洁度等。其中,就亮度这一基本参数而言,对其显示性能的优劣,将直接影响到分辨率、对比度等其他参数。人眼对灰阶的分辨能力随着亮度的不同,有着一个非线 性关系:亮度(luminance)越高,图像中能够产生的动态范围 就越大,人眼能够辨别的灰阶就越多;反之,亮度越低,图像中能够产生的动态范围就越小,人眼对灰阶的分辨力就越差。实验研究证明,显示器亮度与肉眼敏感度的关系为:当亮度在500cd/m2时,肉眼敏感度为700;当亮度在800cd/m2 时,肉眼敏感度为777(最大);理想亮度在400~500cd/m2,所以选择亮度≥700cd/m2就可以了。

亮度稳定性的测试方法:

普通显示器的亮度似乎已达到了阅片要求的亮度,但是由于普通显示器没有亮度稳定功能,其亮度会随时间的推移而衰减,加上环境光的折射,其显示亮度会大打折扣,不能达到阅片的要求。医用显示器的最高亮度在安装就位后,利用光学校正手段,按照医学数字成像和通信标准(DICOM)进行校正,使亮度保持在一个阅片要求的亮度值,并保证在30~50kh内恒定不变这样就保证了显示器亮度的稳定性和不同显示器显示影像的一致性。

(1)测试条件:开机前观测屏幕中是否存在光源,如果存在,消除之。须开机至少30min 以上,再行检测。使用黑布将显示器罩住,这样室内环境亮度可以忽略不计。

(2)使用TG18-LN测试图,窗宽设置为4080,窗位设置为2040。使用光度计测量每个模板的亮度,记录数据。

亮度均匀性的测试方法:

亮度不均匀性指的是显示均匀图像时在显示区域内亮度的最大变化。  亮度不均匀性是 CRT(阴极射线管)显示器的一个共同特征, 从显示器中心到其边角,其亮度有所下降。  多种因素导致此现象的产生,  包括电子束路径长度、  线束的入射角度和面板玻璃的传输特性等。影响液晶显示器亮度不均匀性的因素主要有:  背后照明的非均匀性 (由于显示器像素矩阵表面缺陷造成的明显的非均匀性)、潜影、彩色坐标的空间稳定性及液晶元件的厚度等。

(1)测试条件:开机前观测屏幕中是否存在光源,如果存在,消除之。开机至少30min以后再行检测。使用黑布将显示器罩住,这样室内环境亮度可忽略不计。

(2)使用TG18-UNL10(如图1所示)和TG18-UNL80(如图2所示)测试图,窗宽设置为4096,窗位设置为2048,使用光度计测量每个模板4个角和中心的亮度,记录数据。

                 图  TG18-UNL10                                                                        TG18-UNL80

亮度均匀性测试

亮度稳定性的测试结果:

(1)将18个测量值绘制成JND DICOM(人眼对亮度变化敏感性状态的标准显示特征曲线)曲线,与(如图3所示相比较,观测是否存在偏差。如果存在严重的偏差,此显示器将不能作为诊断显示器使用。

  JND人眼对亮度变化敏感性状态的标准显示特征曲线

标准的 JND DI-COM 曲线

(2)最大的亮度(Lmax):Lmax ≥170 cd/m2。

(3)亮度比:Lmax / Lmin ≥250。

(4)最小亮度的基准值为1.5cd/m2,最大亮度的基准值为280 cd/m2,亮度的偏离 {(Lmaxn - Lmax0)/ Lmax0 }×100%≤±10%。

(5)亮度的响应:Κδof 18 points | %≤±15%。

上式中,Lmax 为最大亮度;Lmin 为最小亮度;n=1~18;Κδ 为任一点的亮度偏差。

亮度均匀性的测试结果:

亮度均匀性可以由显示器表面不同位置的亮度来决定。显示器亮度的非均匀性以任一对亮度值间相对最大偏差来表 示,每一个显示图像的最大亮度偏差用最大和最小亮度的差值与它们的平均值的百分比来表示,即4.jpg单个显示器的最大亮度偏差不能超过30%。大的亮度非 均匀性可能会造成显示图像时损失部分低于对比度部分。所以在整个显示区域内只能存在小的亮度非均匀性对于获得相似的对比灵敏度是很重要的,否则这样的亮度偏差必然会对显示的图像有所影响,甚至带来临床图像的诊断失误。通过对检测数据的分析,对医用显示器的性能作出一个分析报告,评估出是否符合医用临床的诊断要求;对不符合要求的,应做降级使用或处理。

巨烽专注于医用显示器的研发和生产,产品覆盖临床、诊断、超声、内窥手术及会诊等医疗影像显示领域,医用竖屏显示器、灰阶显示器、医用监视器、内窥镜监视器等专业显示器产品定制,是国内最大的医用显示器厂家,产品在国内医疗影像显示终端有超过50%的市场占有率,医院用户超过5000家。

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