Les écrans médicaux couleur sont à la mode, et c’est pour de bon. Alors qu’avec la calibration des écrans en niveaux de gris, la situation est très claire grâce à la norme DICOM Part 14 GSDF, les exigences concernant la calibration des couleurs des moniteurs médicaux restent encore quelque peu incertaines.

Calibrer un écran pour lire des images en niveaux de gris signifie normalement ajuster la courbe de réponse de luminance. La réponse de luminance, également appelée gamma ou fonction de transfert, est une courbe qui décrit la sortie de luminance d’un dispositif produisant une image comme un écran ou une imprimante.

La partie 14 de DICOM recommande d’étalonner un affichage selon la courbe de réponse de luminance de Barten, également appelée courbe DICOM. La courbe DICOM est largement utilisée et a prouvé son efficacité pour les images en niveaux de gris. Elle garantit que toutes les nuances de gris sont affichées à des distances égales pour l’œil humain.

Voici ce que signifient les différences notables en pratique :

* Affichage d’image incohérent. La bosse visible à gauche est presque invisible à droite.

Quelles sont les options pour la calibration de la réponse de luminance ?

Barten/DICOM

La fonction standard d’affichage en niveaux de gris DICOM spécifie précisément quel niveau de luminance ou de densité doit être produit pour une certaine valeur d’entrée, basée sur la courbe de Barten, qui correspond aux valeurs dans une plage perceptuellement linéaire. Cela signifie que les valeurs d’entrée sont mappées dans un espace perçu comme linéaire par un observateur humain.

Avec la réponse de luminance ajustée à la courbe DICOM, l’affichage présente des différences de luminance plus perceptibles pour le spectateur, et permet d’obtenir une similarité dans la reproduction en niveaux de gris pour différents écrans.

La calibration DICOM Partie 14 garantit que tous les niveaux de gris sont produits à la même distance pour l’observateur standard. Évidemment, ce type de calibration de la réponse luminance a été introduit pour les images en niveaux de gris.

Gamma

Gamma (correction gamma, encodage gamma) est une opération non linéaire utilisée pour coder et décoder la luminance. La correction gamma est définie par une expression de loi de puissance .

Gamma a été initialement développé pour compenser les caractéristiques des écrans CRT. Dans les écrans CRT, l’intensité lumineuse varie de manière non linéaire avec la tension du canon à électrons. Modifier le signal d’entrée par compression gamma peut annuler cette non-linéarité, de sorte que l’image de sortie a la luminance souhaitée. Ainsi, la correction gamma est une bonne option pour un moniteur CRT, ou pour reproduire l’image d’un écran CRT.

CIE L*

La fonction de luminosité du CIE est établie par la Commission Internationale de l’Éclairage (CIE) pour décrire la sensibilité moyenne de l’œil humain à la lumière. Ainsi, d’une certaine manière, elle est similaire à la courbe DICOM, mais CIE L* ne décrit pas seulement la distance égale en nuances de gris, mais aussi la reproduction équidistante des couleurs et des nuances de couleur. Le calibrage des affichages couleur selon le CIE L* est actuellement recommandé par la norme DIN 6868-57 (une norme allemande traitant des performances des écrans médicaux).

Rec. 709

Cette fonction de luminance fait partie de la norme Rec. 709, développée pour la télévision haute définition.
Ainsi, cette norme est très adaptée aux images en mouvement. Les dispositifs d’endoscopie haute définition doivent suivre la norme REC 709.

EPD

La courbe de visée EPD fait partie d’une norme pour les affichages d’imagerie géospatiale développée par la National Geospatial Intelligence Agency (NGA). Selon cette norme, la réponse de luminance doit correspondre à la courbe EPD afin d’assurer une probabilité de détection égale pour chaque nuance de gris et chaque détail.

sRGB

sRGB est une norme développée en coopération par HP et Microsoft pour une utilisation sur les moniteurs, les imprimantes et Internet.
sRGB utilise une fonction de transfert typique des écrans CRT. Cette spécification permettait d’afficher directement le sRGB sur les moniteurs CRT typiques de l’époque, un facteur qui a grandement facilité son acceptation.Le gamma sRGB ne peut pas être exprimé comme une seule valeur numérique. Le gamma global est d’environ 2,2, composé d’une section linéaire (gamma 1,0) près du noir, et d’une section non linéaire ailleurs impliquant un exposant de 2,4 et un gamma (pente de la sortie logarithmique versus logarithmique entrée) passant de 1,0 à environ 2,3.

Cet espace colorimétrique standard est largement utilisé comme espace colorimétrique par défaut pour divers dispositifs de reproduction d’images, tels que les écrans, imprimantes ou scanners. Le sRGB utilise la réponse de luminance, typique des écrans CRT, et est proche de la Gamma 2.4.

CIECAM02

Ici, la luminance, parmi d’autres caractéristiques d’un moniteur, est adaptée selon le modèle d’apparence CIECAM02 couleur, développé par le CIE.

NTSC

Le Comité du Système National de Télévision est une norme de télévision analogique qui définit certaines réponses de luminance entre autres caractéristiques d’un téléviseur.

PAL/SECAM

Il s’agit d’un système standard de codage des couleurs pour la télévision analogique, définissant la réponse de luminance entre autres caractéristiques.

Pourquoi ne suffit-il pas à calibrer uniquement la luminance ?

Cette image montre comment deux moniteurs, calibrés au même niveau de luminance, affichent la même nuance de gris. La luminance est la même sur les deux images, mais pour l’œil humain, les gris sont totalement différents. Cette différence peut être dérangeante et interférer avec la façon dont le spectateur perçoit et interprète une image.

* La différence que vous voyez est due à la différence de température de couleur des gris,
donc même si vous utilisez l’affichage couleur uniquement pour lire les images en niveaux de gris, étalonner la luminance en DICOM peut s’avérer insuffisant. Pour une performance optimale d’un écran médical couleur, il faut calibrer à la fois la réponse de luminance (Gamma) et la température de couleur du moniteur.

* Tous ces niveaux de gris ont la même luminance à l’intérieur d’une rangée.
Mais l’œil humain finirait par voir une nuance de gris plus vive ou plus sombre qu’une autre. C’est pourquoi l’étalonnage des couleurs sur toute la plage de luminance est si importante, et la plus grande précision est requise avec un delta Eab d’au moins < 2.

Quel est le bon choix ?

Comme vous le voyez, il n’existe pas de solution universelle pour un affichage ni une quelconque fonction. Si vous utilisez un écran couleur pour visualiser des images en niveaux de gris, la meilleure option est de calibrer l’affichage selon le DICOM GSDF et de calibrer aussi la température de couleur.

Pour lire les images couleur et pseudo-couleur, nous recommandons de calibrer le moniteur selon CIE L* et de calibrer la température de couleur. La température de couleur recommandée est D65 : elle correspond à une lumière standard de la CIE (Commision Internationale d’Éclairage).

Enfin, si vous devez visualiser des images animées, il est préférable d’étalonner votre moniteur selon une norme liée à la vidéo. Nous recommandons d’étalonner la température de couleur et de calibrer la réponse de luminance à Rec.709.