金仲华+马夹夹+徐洪杰+马丙林+何小龙

摘要：随着LCD液晶技术的发展和价格的不断降低，液晶显示技术逐渐应用到了各个领域，其中包括计算机、通讯、医疗、工业控制、家庭娱乐、广告、仪表等。本文针对医疗LCD液晶设备，研究了与其显示性能相关的数据压缩技术。

关键词：LCD；色温；内置LUT；曲线数据；数据压缩

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）21-0213-01

1 引言

LCD液晶显示技术越来越多的应用到了各个商用领域，除了作为普通办公、家庭显示之外，LCD还应用到了医疗的影像诊断领域，如用于X-Ray、CT、超声等设备上。医疗LCD显示的要求与普通LCD的显示不一样，除了考虑亮度、对比度之外，还要考虑内置的LUT。内置的LUT反映了医用LCD所具备的曲线标准，该标准是为了统一影像在不同系统、不同应用下的显示效果，为医用显示器性能指定的规范，如DICOM PART3.14、Gamma CIE、Gamma2.0等标准。一般医用LCD会内置多个LUT。通常情况下，医用LCD曲线标准达到的显示效果是通过LCD曲线数据来实现。该曲线数据影响着图像的亮度及色温变化。亮度是指画面的明暗程度；色温是照明光学中用于定义光源颜色的一个物理量，光源的色温不同带给人眼的感觉是不同的，高色温低亮度会给人偏冷的感觉，画面会偏蓝；而低色温高亮度给人一种闷热的感觉，画面会偏红一些。更改医用LCD内置的曲线标准，即可以达到所需要的画面效果。

2 简易压缩算法

曲线数据通常是存储在LCD控制电路中一个容量较小的flash或E2PROM芯片内，数据可分为R、G、B三枪数据。普通的LCD都具有256灰阶（8bit LUT）能力，所谓灰阶就是指颜色的亮度层次，它代表了由最暗到最亮之间不同亮度的层次级别。中间层级越多，所能够呈现的画面效果也就越细腻。但是由于256灰阶中间层级的有限性，其无法显示医疗影像细腻的灰阶明暗及精确的灰阶度，因此考虑采用更高比特的LUT来改善画面的显示质量。本文结合在项目中使用的具有12比特处理能力的控制芯片602X系列，采用12bit的LUT。12bit的LUT从4095灰阶（12bit）提取出最精确的256灰阶（8bit），这类显示器在灰阶的表现上更加平滑、灰阶等级更精确、显示的画面更细腻。

LUT曲线数据分为了R、G、B三枪数据，每一枪数据都有256组，有的CRT，每一枪数据还分为1024组，这里只讨论256组情况。对于8bit的LUT，一个曲线标准需要占用的存储空间为3*256=768个字节，而对于12bit的LUT则需要占用的存储空间为（2*256）*3=1536个字节，存储容量扩大2倍。一般LCD上会内置多个曲线标准，那么在某些情况下，之前用于存储曲线数据的芯片的容量已经无法满足12bitLUT的要求，因此，或考虑提升存储芯片的容量或考虑采取一种合理简易的压缩算法来实现数据的压缩。提升存储芯片容量，就面临着增加研发开销的问题，并且不断更换存储芯片，也不利于研发的进行，因此本文结合在项目研发中遇到的数据压缩问题，介绍一种合理简易的压缩算法来实现曲线数据的压缩。

对于一组12bit的LUT，理想情况下需要占用1536个字节，但是曲线数据的每一枪数据的特点是由小到大递增，也就是说提供1536个字节的存储空间并不是被百分百利用，起码在256灰阶数据中的低阶部分可以用8比特（1个字节）甚至更少的空间来存储，因此合理安排并压缩数据对节省空间至关重要。传统的压缩算法大部分都具有针对性，而且实现起来比较复杂。因此本文结合在项目中遇到的曲线数据的特点，进行了数据压缩的设计和实施。根据LUT曲线数据的特点，对数据压缩共分为了三个步骤，以曲线数据的R枪数据为例，压缩前数据量是2*256=512个字节，一组数据型如136，146，155，163，171…。

第一次和第二次压缩进行了简单的差值运算，公式如下：

B（0）=A（0）；

B（i）=A（i）-A（i-1），i>0

其中A为压缩前的数据，B为压缩后的数据。

经过第二次压缩后，各个数据值已经缩小到256以下，所以原占用512个字节的数据可以被压缩成256个字节。并且压缩后数据的特点是256个数据中除了前后一段数据绝对值略大一些之外，中间其余的数据绝对值都要小于16，因此第三次压缩分为了分段数据真值压缩和符号位压缩。根据第二次压缩后数据的特点，将256个数据的前后段各20个字节的数据真值按字节存储，剩下的216个字节的数据真值按照两个字节压缩存储到一个字节的方法进行压缩。另开辟32个字节的空间用来存储256个数据的符号位，这样经过三次压缩后，原512字节的数据被压缩至180个字节，压缩比率达到了0.35。

3 小结

内置LUT影响着医用LCD的最优显示效果，而LUT是由对应的曲线数据所决定，因此曲线数据对于医用LCD有着至关重要的作用。曲线数据在LCD的控制电路中占据着较大的存储空间，随着LUT的升级，空间占用更为明显。因此，为了节省空间需要采取一种合理的数据压缩算法。传统数据压缩算法具有一定的针对性，并且实现起来较为复杂。本文针对在项目中遇到的曲线数据的特点，进行了数据压缩的设计和实施，该算法简单易于实现，压缩比率达到了0.35。