Farbmedizinische Displays sind angesagt – und sie sind für immer dabei. Während bei der Graustufen-Display-Kalibrierung aufgrund des DICOM Part 14 GSDF-Standards die Anforderungen an die Farbkalibrierung medizinischer Monitore noch etwas unklar sind.

Die Kalibrierung eines Displays zur Wiedergabe von Graustufenbildern bedeutet normalerweise, die Luminanzantwartkurve anzupassen. Die Luminanzantwart, auch bekannt als Gamma- oder Übertragungsfunktion, ist eine Kurve, die die Luminanzausgabe eines bilderzeugenden Geräts wie eines Displays oder Druckers beschreibt.

DICOM Teil 14 empfiehlt, ein Display auf die Barten-Luminanzantwortkurve zu kalibrieren, auch bekannt als DICOM-Kurve. Die DICOM-Kurve ist weit verbreitet und hat sich als sehr gut für Graustufenbilder erwiesen. Es stellt sicher, dass alle Grautöne mit gleichem Abstand für das menschliche Auge dargestellt werden.

Hier ist, was nur spürbare Unterschiede in der Praxis bedeuten:

* Inkonsistente Bildanzeige. Der linke Knoten ist rechts fast unsichtbar.

Welche Optionen gibt es für die Kalibrierung der Luminanzantsprache?

Barten/DICOM

Die DICOM Grayscale Standard Display Function legt genau an, welche Luminanz oder Dichte für einen bestimmten Eingabewert erzeugt werden soll, basierend auf der Barten-Kurve, die die Werte in einen wahrnehmbar linearen Bereich abbildet. Das bedeutet, dass Eingabewerte in einen Raum abgebildet werden, der vom menschlichen Beobachter als linear wahrgenommen wird.

Mit der an die DICOM-Kurve angepassten Luminanzantwort zeigt das Display für den Betrachter deutlichere Luminanzunterschiede und erreicht Ähnlichkeiten in der Graustufenwiedergabe für verschiedene Displays.

Die Kalibrierung von DICOM Teil 14 stellt sicher, dass alle Graustufen in gleichem Abstand zum Standardbeobachter erzeugt werden. Offensichtlich wurde diese Art der Luminanzant-Antwort-Kalibrierung für Graustufenbilder eingeführt.

Gamma

Gamma (Gammakorrektur, Gammakodierung) ist eine nichtlineare Operation, die zur Codierung und Dekodierung der Luminanz verwendet wird. Die Gammakorrektur wird durch einen Potenzgesetz-Ausdruck definiert.

Gamma wurde ursprünglich entwickelt, um die Eigenschaften von CRT-Displays auszugleichen. In CRT-Displays variiert die Lichtintensität nichtlinear mit der Elektron-Kanone-Spannung. Die Veränderung des Eingangssignals durch Gammakompression kann diese Nichtlinearität aufheben, sodass das Ausgangsbild die beabsichtigte Luminanz besitzt. Daher ist Gamma-Korrektur eine gute Option für einen CRT-Monitor oder zur Reproduktion eines CRT-Displays.

CIE L*

Die Leuchtkraftfunktion des CIE wird von der Commission Internationale de l’Éclairage (CIE) festgelegt, um die durchschnittliche Empfindlichkeit des menschlichen Auges für Helligkeit zu beschreiben. In gewisser Weise ähnelt sie also der DICOM-Kurve, aber CIE L* beschreibt nicht nur den gleichen Abstand in Grautönen, sondern auch die gleichmäßig entfernte Reproduktion von Farben und Farbtönen. Die Kalibrierung von Farbdisplays auf CIE L* wird derzeit vom DIN 6868-57-Standard empfohlen (ein deutscher Standard, der die Leistung medizinischer Displays behandelt).

Empfehlung. 709

Diese Luminanzfunktion ist Teil des Rec. 709-Standards, der für hochauflösendes Fernsehen entwickelt wurde.
Daher ist dieser Standard stark an Bilder in Bewegung angepasst. Hochauflösende Endoskopie-Geräte sollten REC 709 folgen.

EPD

Die EPD-Zielkurve ist Teil eines Standards für georäumliche Bildgebungsanzeigen der National Geospatial Intelligence Agency (NGA). Nach diesem Standard muss die Leuchtannahme der EPD-Kurve entsprechen, um für jeden Grauton und jedes Detail eine gleiche Erkennungswahrscheinlichkeit zu gewährleisten.

sRGB

sRGB ist ein Standard, der gemeinsam von HP und Microsoft für den Einsatz auf Monitoren, Druckern und dem Internet entwickelt wurde.
sRGB verwendet eine Übertragungsfunktion, die typisch für CRT-Displays ist. Diese Spezifikation ermöglichte es, sRGB direkt auf typischen CRT-Monitoren jener Zeit darzustellen, was seine Akzeptanz erheblich erleichterte.Das sRGB-Gamma kann nicht als ein einzelner numerischer Wert ausgedrückt werden. Das Gesamtgamma beträgt ungefähr 2,2 und besteht aus einem linearen (Gamma 1,0) Abschnitt nahe Schwarz und einem nichtlinearen Abschnitt an anderer Stelle, der einen Exponenten von 2,4 und eine Skala (Steigung von Log-Ausgabe versus Log-Eingabe) umfasst, die sich von 1,0 bis etwa 2,3 ändert.

Dieser Standardfarbreum wird häufig als Standardfarbreum für verschiedene Bildwiedergabegeräte wie Displays, Drucker oder Scanner verwendet. sRGB verwendet die Luminanzantwort, typisch für CRT-Displays, und liegt nahe bei Gamma 2,4.

CIECAM02

Hier wird die Luminanz neben anderen Eigenschaften eines Monitors nach dem vom CIE entwickelten CIECAM02 Farberscheinungsmodell angepasst.

NTSC

Das National Television System Committee ist ein analoger Fernsehstandard, der eine bestimmte Leuchtannahme und andere Eigenschaften eines Fernsehers definiert.

PAL/SECAM

Dies ist ein Standard-Farbcodierungssystem für analoges Fernsehen, das unter anderem die Leuchtannahme definiert.

Warum reicht es nicht aus, nur die Luminanz zu kalibrieren?

Dieses Bild zeigt, wie zwei Monitore, auf denselben Leuchtgrad kalibriert, denselben Grauton anzeigen. Die Helligkeit ist auf beiden Bildern gleich, aber für das menschliche Auge sehen die Grautöne völlig unterschiedlich aus. Dieser Unterschied kann verstörend sein und die Art und Weise beeinträchtigen, wie der Betrachter ein Bild wahrnimmt und interpretiert.

* Der Unterschied, den du siehst, wird durch die unterschiedliche Farbtemperatur der Grautöne verursacht,
Selbst wenn du das Farbdisplay nur zum Lesen von Graustufenbildern verwendest, könnte die Kalibrierung der Luminanz auf DICOM unzureichend sein. Für die optimale Leistung eines Farb-Medizindisplays müssen Sie sowohl die Luminanzantwort (Gamma) als auch die Farbtemperatur des Monitors kalibrieren.

* Alle diese Graustufen haben innerhalb einer Reihe die gleiche Luminanz.
Aber das menschliche Auge würde irgendwann einen Grauton als heller oder dunkler sehen als einen anderen. Deshalb ist die Farbkalibrierung über den gesamten Luminanzbereich so wichtig, und die höchste Genauigkeit ist bei einem Delta Eab von mindestens < 2 erforderlich.

Was ist die richtige Wahl?

Wie du siehst, gibt es keine universelle Lösung für irgendeine Anzeige und jeden Zweck. Wenn du ein Farbdisplay zum Betrachten von Graustufenbildern verwendest, ist die beste Option, das Display auf DICOM GSDF zu kalibrieren und auch die Farbtemperatur zu kalibrieren.

Für das Lesen von Farb- und Pseudo-Farbbildern empfehlen wir, den Monitor auf CIE L* zu kalibrieren und die Farbtemperatur zu kalibrieren. Die empfohlene Farbtemperatur beträgt D65: sie entspricht einem Standard-Norm-Licht der CIE (Commissionion Internationale D’Eclairage).

Schließlich, wenn Sie bewegte Bilder ansehen möchten, ist es am besten, Ihren Monitor auf einen videobezogenen Standard zu kalibrieren. Wir empfehlen die Kalibrierung der Farbtemperatur und die Helligkeitsantwort auf Rec.709.