166 CHINESE JOURNAL OF STEREOLOGY AND IMAGE ANALYSIS Vol.7 No.3 Sep.2002 中国体视学与图像分析 2002 年 9 月 第 7 卷 第 3 期 文章编号：1007-1482（2002）03-0166-04 医学图像的伪彩色处理 蓝春生 1 , 蓝 鹏 2 , 曹煜媛 3 (1. 内蒙古医学院附属医院，呼和浩特 010050； 2. 呼和浩特市口腔医院，呼和浩特 010020；3. 呼和浩特市第一医院，呼和浩特 010020) 【摘 要】当前，多数医学图像属于黑白图像，其对人的视觉效果不如彩色图像。本文介绍了伪 彩色处理技术：查表添色法。用这种伪彩色处理后，人的视觉感知和图像理解显著改善，也明显 提高了临床诊断和治疗水平，特别是那些疑难肿瘤病例。 【关键词】伪彩色处理； 医学图像； 【中图分类号】TP39 【文献标识码】A PSEUDO-COLOR PROCESSING OF MEDICAL IMAGES LAN Chun-Sheng1, LAN Peng2, CaoYu-Yuan3 (1. Depat.of Oncology, The Affiliated Hospital of Inner Mongolia Medical College, Hohhot 010050 China; 2. The Stomatology Hospital of Hohhot City, Hohhot 010020, China; 3. The First Hospital of Hohhot City, Hohhot 010020, China ) 【ABSTRACT】Most medical images at present are black-and–white, their visual effect is not as good as color images. In this paper, the technique of the fill Lock Up Table(LUT)of pseudo-color processing is introduced. This technique can make doctors get a better visual perception and understanding of the images，and significantly improve their diagnostic and therapeutic level. 【KEYWORDS】Pseudo-Color Processing; Medical Images 目前医学图像绝大多数是黑白图像，如 X 线、 CT、MRI、B 超图像、电镜显微图像等。对一般观 察者来说，虽然人眼只能辨别一幅图像中的4～5bit 的灰度级，却能辨别上千种不同的彩色。为了充分 发挥人眼对彩色的分辨能力，人们往往用各种不同 的颜色来代表图像的不同灰度，变黑白图像为彩色 图像，即所谓伪彩色图像处理(或假彩色图像增强)， 从而使观察者能从图像中取得更多的信息。这种假 彩色处理方法全称是密度分割假彩色显示法，已被 广泛运用于各个图像显示的领域，如遥感图像处 理、卫星图片以及生物医学图像显示等。 收稿日期：2002-03-12 作者简介：蓝春生（1935—），教授和主任医师，中国体视学会理事， 中国医药信息学会理事，中国电子学会高级会员，硕士研究 生导师，有突出贡献专家并享受政府津贴；研究方向：临床 肿瘤学 1 假彩色显示法的原理 在一幅黑白平面图像上 f(x, y)为其对应点(x, y) 上的光点强度，即灰度值。现设 f(x, y)从 0 到 L 表 示从黑到白的不同灰度值。假如作一种变换，将灰 度轴上一点映射到彩色空间(红、绿、蓝)中的一个 对应点，就可把黑白图像变成伪彩色图像。这种变 换函数可以有多种不同的形式，对应伪彩色显示中 的不同方法。 在灰度级 l 0, l 1, …, l j…, l m处定义 M+1 个与灰 度轴垂直的平面，并取 l o＝0，l m＝L，0＜l e＜ L(i=1,2,…,M-1)，在 M+1 个平面内将灰度划为 M 个 区域 R K(K＝l，2,…M)。其原理见图 1。用下列公 式来指定彩色： g(ｘ，ｙ)＝I [f (ｘ，ｙ)] I= (f) =C k, f (ｘ，ｙ)∈R k 

2002 年 9 月 第 7 卷 第 3 期 蓝春生等：医学图像的伪彩色处理 167 I L e I -1 R k y x 图 1 伪彩色原理图 式中 f(ｘ，ｙ) ，g(x，y)分别为变换前后的图像；I 的变换算子与位置(x，y)无关，C k 是指定与区域有 关的彩色。用上式就可实现黑白图像的密度分割伪 彩色显示[1]。 2 技术与方法 本文图像处理均在一般 PC 机上进行。在计算 机图像处理中，首先是图像采集，把模拟图像变为 数字图像。本文图像采集方法有二：一是用 P530 图像采集板（北京，科技嘉图像有限公司），通过 CCD 摄像，图像是 pic 格式；二是用一般扫描器扫 描或数码相机摄像，然后用作者制作的特殊软件进 它可以把病变和病变周围的轮廓、大小、形态、关 系等以不同颜色清晰地表现出来（图 2）。特别对于 乳腺软片图像，它能把原来看不出的有不同灰度值 的黑白图像以各种颜色表达出来，光彩夺目。它能 很好区分增生、良性和恶性肿瘤（图 3）。 图 2 胃贲门癌钡餐照影黑白（左） 与伪彩色（右）图像对比 图 3 乳腺癌软片黑白（左） 与伪彩色（右）图像对比 3.2 CT 图片 行格式化，转换成 pic 格式。 主要针对各种脏器和组织的疑难病变在位置、 其次，本文的伪彩色图像处理软件是通过用 Visual Basic 6.0 for Windows 对 Capsa system 1.0 （Images Dept, China Animation Tech.Co.）的查表添 色方法（Fill Lock Up Table），它是把黑白图像灰度 自动分割成 16 色，分段添色。这种方法由于域值 条件相同，可以对各种图像作对比性研究。二是人 工图像查表添色 ( Manual-Fill the Image LUT)，它 是把图像的起始和终止灰度域值确定后，根据RBG 确定某一颜色域值，再添色。此法比较少用。三是 键盘控制图像查表添色( Key-Control-Fill the Image LUT)，它是用功能键 F1 和 F2 锁定 16 色中某一颜 色，用↑和↓健任意提升或降低其域值，每健改变 4bit。此法在很多情况下是非常有用的。 3 应用结果 3.1 X 线图片 大小、性质及其与邻近组织或脏器关系上作判别分 析，特别是要显示出一些隐病灶，给临床医师提供 治疗方案。例如，某患者颈淋巴结活检为来源不明 转移癌，CT 片报告甲状腺阴性，伪彩色处理见右 甲状腺有米粒大小病灶，术后证实为甲状腺腺癌 （图 4）。再例，某患者甲状腺肿物CT 和 B 超均诊 断为腺瘤，而伪彩色处理为结节性甲状腺肿，术后 证实后者是正确的（图 5）。 对各种普通 X 线图片和特殊造影图像（如钡造 影，血管造影等）的伪彩色图像处理，效果良好。 图 4 颈淋巴结活检为来源不清转移癌，CT 诊断阴性， 伪彩色显示右甲状腺癌，术后证实是正确的 

168 中国体视学与图像分析 2002 年 第 7 卷 第 3 期 结构重点，增加视觉效果。图 9 是一张鳞状细胞癌 的有丝分裂像，用伪彩色可以把它不同空间分布显 示得更醒目。 图 5 伪彩色诊断为结节甲状腺肿是正确的， CT 和 B 超均误诊腺瘤 3.3 MRI 图片 它往往从不同矢状面来显示多帧图像，伪彩色 图 8 B 超诊断胆石症。右为原黑白片，左是伪彩色所见 将更好地把多帧序列图像联系起来显示，作整体判 断。例如，图 6 是一帧正常人体下半身侧位 MRI 图像，对比一下，伪彩色图像把各脏器和组织显示 得更细致。而图 7 是一例很难看出的左椎动脉狭窄 症，伪彩色明显把它显示出来。 图 6 MRI 显示人体下半身侧方黑白（左） 与伪彩色（右）图像对比 图 7 左椎动脉狭窄 MRI 黑白（右） 图 9 电镜图片为鳞状细胞癌的有丝分裂， 用伪彩色加以突出显示 4 讨论 为什么要做伪彩色处理？首先，是与人的视觉 生理有关。适合人视觉生理的彩色图像显示有：自 然色的再现；人为地增强以改变颜色的表现；模拟 彩色显示。伪彩色处理属第 3 类，它是一种特殊的 数字处理显示方法。它是把原来的单波段浓淡图像 (黑白图像)各个级别分配特定的颜色等级。依据这 些等级，将每个像素用与之相对应的颜色显示出 来。这就使很难识别的对象物用彩色图像轻易地识 别出来。近年利用 UCS 色空间，用更少的数据， 将计算机内部的数据空间的差别用伪彩色合成，会 与伪彩色（左）图象对比 出现肉眼可以感觉的线状色差。这种把一些细小或 3.4 B 超图片 由于它的基底色是黑色的，病灶是通过黑白波 隐病变显示出来的伪彩色技术即可视化技术，对于 临床肿瘤学的早期诊断和治疗是非常重要的。 纹差别显示的，伪彩色处理后，所有灰色密度以不 其次，与物理学有关。医学数字灰度图像是一 同颜色反映出来，能更好显示病变的细节和周边状 态。图 8 是一例胆石症病例，其胆囊周围是有粘连 的。 3.5 电镜图片 个有规则的亮度值二维矩阵。其像素的首要信息是 浓度信息，用灰度来度量。因灰度的绝对值与光源、 色彩、周围条件等有关，所以用分辨率来规定。在 用肉眼判断浓谈的场合，一般灰度大致为 5 比特。 这类图像类似矢量图形，伪彩色将明显突出其 在图像的成偶然性阶段，由于光学系统不是理想的 

2002 年 9 月 第 7 卷 第 3 期 蓝春生等：医学图像的伪彩色处理 169 ，所以如果根据透过率来对光学系统做数字的评价 其次，是作为整个图像的一部分，要判别目标物或 时，分辨率大致在 2 比特以下。如再要提高，则由 于图像本身是模拟量，技术上的困难较大。如肉眼 病灶局部与邻近的解剖和生理关系，伪彩色更能把 轮廓的粗细、光滑、锐化、模糊、连续和分布等区 对浓淡的分辨由于有“马赫”效应等所产生的生理 错觉，所以难以提高。如对于问题最多的胸部 x 线 域关系显示出来。第三，伪彩色处理可提高对目标 物或病灶特征的识别，即提高对局部像素的灰度 图像，实际上保持 5 比特以下的传输精度大致上就 可以了。但是以上都是在理想的平均照度场合下得 （黑白亮度和色度）、空间（位置和几何形状）和 时间（动态不同角度）的观察分析。这些特征的提 到的，同时灰度变化也是处于理想条件下的。如果 考虑到照明较暗以及在高灰度的部分，要识别灰度 取和分析将明显提高医疗质量，特别是对术前风险 程度和术后合并症的估计大有帮助。从本文看，几 差是很困难的。此外，在亮部与暗部连接部分灰度 变化迅速，分辨亦较差。因此，视觉感知有机器结 构的物理学问题，有视网膜——皮层心理学问题，都 需要今后进行研究。伪彩色技术的研究只是克服黑 乎所有的医学黑白图像都可以作伪彩色处理。这正 是目前新兴的视化挖掘（Visual Mine）技术所要研 究的内容之一。 当然，伪彩色图像处理后也可以作彩色图像直 白图像很多缺欠的一个重要方面。本文只不过做一 初步探讨。 方图定量，从而把黑白图像定量提高到彩色定量水 平[2]。 医学数值图像的应用主要在于对图像特征的 提取，这些图像特征包括有点的特征、局部特征、 区域特征和整体特征。伪彩色图像处理将明显提高 对图像所有这些特征的识别能力。首先，它可充分 利用人眼对彩色的锐敏特点，提高对全貌图像的视 觉感知，它使多帧序列图像联系起来作整体判断。 参考文献: [1] 吴维聪编著．计算机图像处理[M]．上海科学技术出版社，1989:51~52 [2] 刘克勤，蓝春生．浓淡图像直方图定量分析法[j]．中国医药信息学 术研究，2001；12(6)∶54～58 （上接第 161 页） [6] Maksimov,-V-V Struktura arterial’nogo rusla limfaticheskikh uzlov surfaces. ” in proc. IEEE Int.Conf.Image Processing,Audtin cheloveka.[structure of the arterial bed in human lymph nodes]. TX,1994,vol.2, pp.130-134,Nov.1994. Arkh-Anat-Gistol-Embriol.1988 Aug;95 (8):44-8 [12] Vining DJ.Virtual endoscopy:is it reality? Radiology 1996;200:30-31 [7] Gadre,-A;Briner,-W;O’Leary,-M A scanning electron microscope [13] Soto JA,Yucel EK,Barish MA,Chuttani R,Ferrucci JT.MR study of the human cervical lymph node. Acta-Otolaryngol.1994 Jan; cholangiopancreatography after unsuccessful or incomplete ERCP. 114(1) 87-90. Radiology 1996; 199:91-98 [8] C.Belisle;G.Sainte-Marie The narrowing of high endothelial venules [14] C.Kittas,M.-L.Hansmann,Bettina Borisch.The blood microvasculature of the rat lymph node.Anat Rec 1985; 184-191. in T-cell lymphomas A morphological, ultrastrutural and [9] 李忠华 解剖学技术 人民卫生出版社 第二版 1997 年 immunohistochemical study.Pathol Anat (1985) 405 :439-452. [10] Porter t, Duff T.Compositing digital images. Computer Graphics, 1984,18(3):253-259 [11] S.Bakshi and Y.H.Yang,“Shape from shading for nonlambertian