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カラー医療ディスプレイのキャリブレーション:正しく行う方法は?
- 8月 13, 2020
- qubyx
カラー医療ディスプレイは流行しており、今後もそうです。グレースケールディスプレイのキャリブレーションについては、DICOM Part 14 GSDF規格により非常に明確ですが、医療用モニターのカラーキャリブレーションの要件はまだやや不確実です。
グレースケール画像を読み取るためにディスプレイをキャリブレーションするには、通常は輝度応答曲線の調整が必要です。輝度応答はガンマ線や伝達関数とも呼ばれ、ディスプレイやプリンターのような画像生成装置の輝度出力を表す曲線です。
DICOMパート14では、ディスプレイをBarten輝度応答曲線(DICOM曲線とも呼ばれる)に合わせてキャリブレーションすることを推奨しています。DICOM曲線は広く使われており、グレースケール画像に非常に効果的であることが証明されています。これにより、すべてのグレーの陰影が人間の目にとって等しい距離で表示されることを保証します。
練習で目に見える違いが何を意味するのかを説明します:
* 画像表示の不一致。左側に見えるしこりは右側ではほとんど見えません。
DICOM Part 14はもともとグレースケールディスプレイ向けに開発されたため、カラー医療モニターにも通用するソリューションとは限りません。では、グレースケール画像を読むためにカラー医療ディスプレイを使う場合、輝度応答をどのくらいに調整すればよいのでしょうか?それともカラーや擬似カラーの画像は?これらの疑問に答えるために、輝度応答キャリブレーションの利用可能なオプションを見てみましょう。
輝度応答キャリブレーションのオプションにはどんなものがありますか?
バーテン/DICOM
DICOMグレースケール標準表示関数は、バーテン曲線に基づいて特定の入力値に対してどの輝度または密度レベルを正確に指定します。バーテン曲線はこれらの値を知覚的に線形な範囲にマッピングします。これは入力値が人間の観察者にとって線形として認識される空間にマッピングされることを意味します。
輝度応答をDICOM曲線に合わせて調整することで、ディスプレイは視聴者に明確な輝度の違いだけを提示し、さまざまなディスプレイでグレースケールの再現性を追求できます。
DICOMパート14のキャリブレーションでは、標準観測者にとってすべてのグレーレベルが等距離で生成されるようにします。明らかに、この種の輝度応答キャリブレーションはグレースケール画像に導入されました。
ガンマ
ガンマ(ガンマ補正、ガンマ符号化)は、輝度を符号化・復号するために用いられる非線形演算です。ガンマ補正は べき乗則 の式によって定義されます。
ガンマはもともとCRTディスプレイの特性を補正するために開発されました。CRTディスプレイでは、光の強度は電子銃電圧に比例して非線形に変化します。ガンマ圧縮によって入力信号を変えることで、この非線形性を打ち消し、出力画像が意図した輝度を得ることができます。したがって、ガンマ補正はCRTモニターやCRTディスプレイの映像を再現するのに適した選択肢です。
CIE L*
CIEの光度関数は、国際照明委員会(CIE)によって確立され、人間の目の光に対する平均的な感度を記述しています。ある意味ではDICOM曲線に似ていますが、CIE L*はグレーの陰影における等距離だけでなく、色や色陰の等距離の再現も記述しています。カラーディスプレイの校正は、医療ディスプレイの性能を扱うドイツの標準DIN 6868-57によって現在推奨されています。
推薦。 709
この輝度関数は、高精細テレビ向けに開発されたRec. 709規格の一部です
したがって、この標準は動きのある映像に非常に適応しています。高精細内視鏡機器はREC 709に従うべきです。
EPD
EPDの照準曲線は、米国国家地理空間情報局(NGA)による地理空間イメージング表示の標準の一部です。この規格によれば、輝度応答はEPD曲線と一致し、すべてのグレーの濃淡や細部で検出確率が均等になる必要があります。
sRGB
sRGBは、HPとMicrosoftが共同で開発した、モニター、プリンター、インターネットでの使用を目的とした標準です
sRGBはCRTディスプレイに典型的な伝達関数を使用します。この仕様により、sRGBは当時の典型的なCRTモニターに直接表示可能となり、その普及を大いに後押ししました
この標準色空間は、ディスプレイ、プリンター、スキャナーなどの様々な画像再現装置のデフォルトの色空間として広く使われています。sRGBはCRTディスプレイに典型的な輝度応答を採用し、Gamma 2.4に近い性能です。
CIECAM02
ここでは、モニターの特徴とともに、CIEが開発したCIECAM02色外観モデルに従って輝度が調整されています。
NTSC
ナショナル・テレビジョン・システム・コミッティは、テレビの特定の輝度応答を定義するアナログテレビ規格です。
PAL/SECAM
これはアナログテレビの標準的なカラーエンコーディングシステムであり、輝度応答などの特性を定義します。
なぜ輝度だけをキャリブレーションするだけでは不十分なのでしょうか?
この画像は、同じ輝度レベルにキャリブレーションされた2台のモニターが同じグレーの濃淡を表示する様子を示しています。両方の画像で輝度は同じですが、人間の目にはグレーが全く違って見えます。この違いは不快感を抱かせ、鑑賞者が画像を認識し解釈する方法に干渉することがあります。
* あなたが見る違いは、グレーの色温度の違いによるものです。
したがって、カラーディスプレイをグレースケール画像の読み取りに使っても、輝度をDICOMにキャリブレーションしても不十分になることがあります。カラー医療ディスプレイの最適なパフォーマンスを得るためには、モニターの輝度応答(ガンマ)と色温度の両方をキャリブレーションする必要があります。
しかし人間の目は最終的に、ある灰色の色合いを他より明るくも暗くも認識するようになります。だからこそ、輝度全域にわたるカラーキャリブレーションが非常に重要であり、デルタEabが少なくとも<2であれば最高の精度が求められ ます。
正しい選択とは何か?
ご覧の通り、どんなディスプレイや目的にも万能的な解決策はありません。グレースケール画像を見るためにカラーディスプレイを使う場合、ディスプレイをDICOM GSDFに合わせてキャリブレーションし、色温度もキャリブレーションするのが最善です。
カラーや擬似カラー画像を読むには、モニターをCIE L*にキャリブレーションし、色温度をキャリブレーションすることをおすすめします。推奨色温度はD65で、これはCIE(国際電気委員会)の標準規格ライトに対応しています。
最後に、動く映像を表示する必要がある場合は、モニターを映像関連の標準に合わせてキャリブレーションするのが最善です。色温度のキャリブレーションと、Rec.709の輝度応答のキャリブレーションを推奨します。
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