ICS17.180.99 CCSL50 中华人民共和国国家标准 GB/T43596—2023 影像灰度标准显示函数标定方法 Thecalibrationmethodofthegrayscalestandarddisplayfunctionforimage 2023-12-28发布 2024-07-01实施 国家市场监督管理总局 国家标准化管理委员会发布目 次 前言 Ⅰ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 规范性引用文件 1 ………………………………………………………………………………………… 3 术语和定义 1 ……………………………………………………………………………………………… 4 原理 2 ……………………………………………………………………………………………………… 5 标定条件 3 ………………………………………………………………………………………………… 6 标定步骤 4 ………………………………………………………………………………………………… 6.1 概述 4 ………………………………………………………………………………………………… 6.2 电子显示媒介 5 ……………………………………………………………………………………… 6.3 打印显示媒介 5 ……………………………………………………………………………………… 7 标定数据的处理 6 ………………………………………………………………………………………… 8 标定(测量)的不确定度 6 ………………………………………………………………………………… 附录A(资料性) Barten模型 8 …………………………………………………………………………… 附录B(规范性) 电子显示媒介式影像输出设备灰度标准显示函数 11 ………………………………… 附录C(规范性) 打印显示媒介式影像输出设备(透射类)灰度标准显示函数 19 ……………………… 附录D(规范性) 打印显示媒介式影像输出设备(反射类)灰度标准显示函数 21 ……………………… 参考文献 23 ……………………………………………………………………………………………………GB/T43596—2023 前 言 本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国科学院提出。 本文件由全国光电测量标准化技术委员会(SAC/TC487)归口。 本文件起草单位:中国计量科学研究院、北京印刷学院、北京航空航天大学、北京大学第三医院、上 海联影医疗科技股份有限公司、中国科学院空天信息创新研究院、广东省中量检测有限公司、北京大学、 北京万东医疗科技股份有限公司、重庆大学、中国计量大学、广东省建筑设计研究院有限公司、广州计量 检测技术研究院、山东第一医科大学。 本文件主要起草人:刘子龙、李雨霄、李进、廉玉生、韩鸿宾、何清源、刘文丽、徐征、蔡喆、卢永红、 万蕴杰、李卓然、王璞、张淑琴、邢晓聪、王学政、傅瑜、袁兰、王欢、汪立文、王洪、邱建峰。 ⅠGB/T43596—2023 影像灰度标准显示函数标定方法 1 范围 本文件描述了用灰度显示影像的灰度标准显示函数的标定原理、标定条件、标定材料、仪器设备、标 定步骤、标定数据的处理、标定(测量)的不确定度等。 本文件适用于用于影像显示的电子显示媒介(例如显示器、投影显示设备、显示屏等)和打印显示媒 介(例如打印机、印刷机等)显示的灰度,主要是医学影像,其他影像参照使用。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文 件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于 本文件。 JJG211—2021 亮度计 JJG452—2021 黑白密度片 3 术语和定义 JJG452—2021界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 影像灰度 imagegrayscale 影像的某一区域像素所对应的灰度计算值。 注1:影像灰度用单色调颜色(一般是黑白色或三原色)的明度表示。影像灰度绝对量值的测量与具体显示影像的 媒介相关。 注2:影像包括了图像,某一区域可能是单像素,也可能是多像素。 注3:计算值指该区域灰度值的处理,例如取平均值。 3.2 人眼亮度视觉模型 humanvisualmodelforluminance 表示人眼感知的亮度与亮度源能量之间定量化关系的函数模型。 注:构造该模型的函数自变量是不同能量的亮度源,因变量是人眼感知的亮度。 3.3 灰度标准显示函数 grayscalestandarddisplayfunction 表示影像显示媒介的输入量和输出量之间的对应关系。 注:灰度标准显示函数以人眼亮度视觉模型为基础建立。对于电子显示媒介,描述了输入电平与显示亮度之间的 关系;对于打印显示媒介,描述了其输入电平与光学密度之间的关系。 [来源:NEMAPS3.14—2009,3,有修改] 3.4 亮度 luminance 在给定方向每单元面积发射的发光强度。 [来源:NEMAPS3.14—2009,3,有修改] 1GB/T43596—2023 3.5 光学密度 opticdensity 光透射比的倒数取10为底的对数。 [来源:JJG452—2021,3.1,有修改] 4 原理 灰度标准显示函数标定是指在影像动态显示范围内,将显示媒介的显示特性曲线标定为与灰度标 准显示函数最为吻合的显示函数,即对于一个输入电平,通过该动态范围内的标准显示函数可唯一对应 一个输出电平。峰峰阈值调制产生的标定步长按公式(1)计算: Doutput=sF-1[Sj()] ……………………(1) 式中: Doutput———标定步长,单位为坎德拉每平方米(cd/m2)或者1; s———被标定设备的特性参数,可为1; F-1———被标定媒介(设备)的特性函数,由媒介(设备)的制造商给出,如未给出,可为1; S(j)———标准灰度等级,j为灰度等级序号。 S(j)由以下几个参数决定: a) 被标定显示系统的最小显示亮度所对应的灰度标准显示函数的输入电平标识; b) 被标定显示系统的亮度范围内所对应的标准灰度等级的个数; c) 被标定显示系统的数字分辨率R。 对任一影像显示媒介的灰度显示特性按照公式(2)、公式(3)进行标定: j=j0+NJND RDinput ……………………(2) 式中: j0 ———第0级灰度等级序号; R———被标定显示系统的数字分辨率; NJND———被标定显示系统的最小间隔电平的等效刺激值; Dinput———产生标定步长对应的输入电平。 对于电子显示媒介,采用Barten模型(见附录A)为人眼亮度视觉模型建立的灰度标准显示函数计 量装置复现的灰度标准显示函数应满足附录B,公式(2)中的Dinput用Dm表示。 对于打印显示媒介,采用光学密度D进行标定。 a) 对于打印后采用透射式观察影像的打印式媒介(以下简称透射胶片),灰度(用亮度表示)和打 印出的光学密度D的关系按公式(3)计算: L=La+L010-D……………………(3) 式中: L ———透射胶片的影像灰度(亮度),单位为坎德拉每平方米(cd/m2); La———放置最黑透射胶片时观察到的亮度,单位为坎德拉每平方米(cd/m2); L0———没有透射胶片时观片灯的亮度,单位为坎德拉每平方米(cd/m2); D———透射光学密度,单位为1。 如果胶片打印的密度范围从Dmin到Dmax,其最终的灰度范围按公式(4)和公式(5)计算: Lmin=La+L010-Dmax ……………………(4) 式中: Lmin———透射胶片打印的最小密度对应的最小亮度(灰度),单位为坎德拉每平方米(cd/m2); 2GB/T43596—2023 Dmax———透射胶片打印的最大密度,单位为1。 Lmax=La+L010-Dmin ……………………(5) 式中: Lmax———透射胶片打印的最大密度对应的最大亮度(灰度),单位为坎德拉每平方米(cd/m2); Dmin———透射胶片打印的最小密度,单位为1。 j的范围相应的为jmin=j(Lmin)到jmax=j(Lmax)。 某一驱动电平所对应的光学密度D(p)按公式(6)计算: Dp()=-log10L[Dmp()]-La L0 { }……………………(6) 式中: D(p) ———放置上述透射胶片时观片灯产生的光学密度值,单位为1; L[Dmp()]———放置某一透射胶片时观片灯的亮度,单位为坎德拉每平方米(cd/m2),该胶片的光 学密度值为Dm(p),对应的驱动电平用p标记。 透射胶片所对应的灰度标准显示函数应满足附录C(查找表形式),其对应的观片灯参数L0=2000 cd/m2,La=10cd/m2。 b) 对于打印后采用反射式判读影像的打印式媒介(以下简称反射片),灰度和打印出的光学密度 D按公式(7)计算: L=L010-D……………………(7) 如果反射片打印的密度范围为Dmin~Dmax,那么其最终亮度范围按公式(8)和公式(9)计算: Lmin=L010-Dmax ……………………(8) 式中: Lmin———反射片打印的最小密度对应的最小亮度(灰度