專利名稱:基于均勻色空間拓撲剖分的彩色圖像校正方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)圖像處理領(lǐng)域,具體涉及一種醫(yī)學(xué)彩色圖像色彩還原與分析方法。
背景技術(shù):
由于在對醫(yī)學(xué)彩色圖像的信息處理與分析時都是對舌象圖像的彩色特征進行分析,當圖像發(fā)生色偏時這些處理顏色的信息結(jié)果會發(fā)生偏差,甚至無效。軟件校正中用得比較多的方法是監(jiān)督顏色校正方法比如手動白平衡、灰卡校正等等。另外還有郭永剛等的一種新的監(jiān)督顏色校正方法。在拍攝背景中放置黑白漸變的基準板,利用黑平衡和白平衡的原理,通過對基準板所成圖像的R、G、B通道累積直方圖的分析, 得到對偏色圖像各通道灰度值的校準方法來校準整幅圖像。劉關(guān)松等從表面反射的有限維線性模型出發(fā),在理想情況下導(dǎo)出了顏色值從非標準光照到標準光照的線性轉(zhuǎn)換關(guān)系.提出了新的監(jiān)督顏色校正方法,通過在圖像攝取環(huán)境中放置監(jiān)督色板,并借鑒監(jiān)督學(xué)習(xí)的思想,分別采用線性回歸、多項式回歸和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)三種方法來求解轉(zhuǎn)換關(guān)系,從而對顏色值進行校正.樊艷等等根據(jù)色彩管理的原理,提出通過制作數(shù)碼相機和顯示器的IC C特性文件來進行數(shù)字舌圖的色彩還原方法等。圖像的顏色軟件校正中,運用得最多的就是膚色舌色,需要盡量校正膚色與舌色所在的局限色域。監(jiān)督顏色校正方法的研究中,還存在一些問題,一般來說,在一定的色域范圍內(nèi),色標數(shù)目越多,它所還原的精度越高,圖像校正的效果越好。膚色舌色的色域是局限在一定范圍中的故校正選取色標時,需要盡量多的選定膚色與舌色色域中的色塊,并且色標的光譜反色率要盡量接近膚色等人體表粘膜的顏色,在目前的監(jiān)督顏色校正方法中大多沒有考慮到這一點,在校正方法上大多數(shù)校正的是R、G、B通道累積直方圖,使得糾正色偏精度不高。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足,本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出一種基于均勻色空間拓撲剖分的彩色圖像校正方法。其通過提出的一種新的校正方法,使其具備對醫(yī)學(xué)彩色圖像更精確的色彩還原。為了解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提出的基于均勻色空間拓撲剖分的彩色圖像校正方法,首先通過圖像信息采集裝置采集醫(yī)學(xué)圖像和自制色標圖像信息,運用色彩還原算法對醫(yī)學(xué)圖像進行色彩還原,最后得到色彩還原后醫(yī)學(xué)圖像。優(yōu)選地,本發(fā)明上述基于均勻色空間拓撲剖分的彩色圖像校正方法中,圖像信息采集裝置具有操作臺,操作臺上固設(shè)有下頌支架;下頌支架正前側(cè)和正右側(cè)均固設(shè)有CCD 感光器件;CCD感光器件與計算機相連,計算機上連接有打印機;操作臺前方設(shè)有升降椅; 自制色標貼在下頌支架兩旁。優(yōu)選地,本發(fā)明上述基于均勻色空間拓撲剖分的彩色圖像校正方法中,自制色標是針對人體的膚色、粘膜顏色特點,在均勻色度空間CIE1976LW中選擇相應(yīng)的色度范圍, 應(yīng)用自制與人體臉色、口唇、舌體等膚色光譜反射率相近的監(jiān)督色標。優(yōu)選地,本發(fā)明上述基于均勻色空間拓撲剖分的彩色圖像校正方法中,色彩還原算法分別對醫(yī)學(xué)圖像中CIE1976LW值的一維L*空間和二維al/空間進行拓撲剖分,通過不同條件下色標值的變化關(guān)系,建立拓撲剖分映射(TRM)模型,對一維L*空間進行線性映射,二維al/空間進行三角剖分映射和重心逼近還原,還原標準色條件下相應(yīng)的顏色色度值。優(yōu)選地,本發(fā)明上述基于均勻色空間拓撲剖分的彩色圖像校正方法中,色彩還原算法采用CIE1976LW均勻色空間,具體共分為L值的還原方法和a*、b*值的還原方法兩大步驟(一)L值的還原方法監(jiān)督色標中η個標準灰度色作為監(jiān)督色和還原依據(jù),將L值的一維空間10-100分成η-1個空間段,以色標提供的L值M為標準,將采集得到的圖像中的L值利用相應(yīng)的比例關(guān)系進行映射還原;(1)所選η塊L值監(jiān)督色標準分別為Ni (i = 1……η);(2)采集得到圖像中,該η塊監(jiān)督色對應(yīng)的L值則分別為Mi (i = 1……η);(3)圖像中測試對象的L值為1,1值在Mi中的某兩值Mil,Mi2之間,(Mil < 1 < Mi2) ;Mil,Mi2 對應(yīng)的標準 L 值分別為 Nil、Ni2 (Nil < Ni2);(4)則,測試對象映射到原始標準條件的L值10,與Mil、Mi2、Nil、Ni2、1在拓撲
空間映射關(guān)系可以表示為
權(quán)利要求
1.一種基于均勻色空間拓撲剖分的彩色圖像校正方法,其特征是,首先通過圖像信息采集裝置采集醫(yī)學(xué)圖像和自制色標圖像信息,運用色彩還原算法對醫(yī)學(xué)圖像進行色彩還原,最后得到色彩還原后醫(yī)學(xué)圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于均勻色空間拓撲剖分的彩色圖像校正方法,其特征是, 圖像信息采集裝置具有操作臺,操作臺上固設(shè)有下頌支架;下頌支架正前側(cè)和正右側(cè)均固設(shè)有CCD感光器件;CCD感光器件與計算機相連,計算機上連接有打印機;操作臺前方設(shè)有升降椅;自制色標貼在下頌支架兩旁。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于均勻色空間拓撲剖分的彩色圖像校正方法,其特征是,自制色標是針對人體的膚色、粘膜顏色特點,在均勻色度空間CIE1976LW中選擇相應(yīng)的色度范圍,應(yīng)用自制與人體臉色、口唇、舌體等膚色光譜反射率相近的監(jiān)督色標。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于均勻色空間拓撲剖分的彩色圖像校正方法,其特征是, 色彩還原算法分別對醫(yī)學(xué)圖像中CIE1976LW值的一維L*空間和二維al/空間進行拓撲剖分,通過不同條件下色標值的變化關(guān)系,建立拓撲剖分映射(TRM)模型,對一維L*空間進行線性映射,二維fb*空間進行三角剖分映射和重心逼近還原,還原標準色條件下相應(yīng)的顏色色度值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于均勻色空間拓撲剖分的彩色圖像校正方法,其特征是, 色彩還原算法采用CIE1976LW均勻色空間,具體共分為L值的還原方法和a*、b*值的還原方法兩大步驟(一)L值的還原方法監(jiān)督色標中η個標準灰度色作為監(jiān)督色和還原依據(jù),將L值的一維空間10-100分成 η-1個空間段,以色標提供的L值M為標準,將采集得到的圖像中的L值利用相應(yīng)的比例關(guān)系進行映射還原;(1)所選η塊L值監(jiān)督色標準分別為Ni(i = 1……η);(2)采集得到圖像中,該η塊監(jiān)督色對應(yīng)的L值則分別為Mi(i = 1……η);(3)圖像中測試對象的L值為1,1值在Mi中的某兩值Mil,Mi2之間,(Mil<l<Mi2); Mil,Mi2對應(yīng)的標準L值分別為Nil、Ni2 (Nil < Ν 2);(4)則,測試對象映射到原始標準條件的L值10,與Mil、Mi2、Nil、Ni2、1在拓撲空間映射關(guān)系可以表示為Ip-N11 _ I-MilN12-N11 "M12-M11⑴(I-M11)(N12-Nil)P1O=N,! +~—?!猅T~AJ(M12-M11)(2)(5)若1 = Mil 則 10 = Nil ;(二)aW值的還原方法,包括AB空間的剖分, 值的映射還原,和映射三角形重心逼近法求a*、b*值三個步驟‘1. AB空間的剖分與L值的一維空間不同,a*, b*值確定的AB坐標是一個二維空間,因此,根據(jù)拓撲剖分原理對AB空間應(yīng)用三角剖分,用三角形將圖像顏色和監(jiān)督色標的AB色空間進行剖分;圖像顏色特征空間與標準色值空間具有一一對應(yīng)關(guān)系,三角形作為色度空間剖分的基本單元,每一對對應(yīng)的三角形之間也具有拓撲影射關(guān)系;圖像顏色坐標向監(jiān)督色標顏色坐標的影射還原,實際上就是求解圖像顏色空間與標準空間的對應(yīng)關(guān)系;根據(jù)拓撲空間剖分原理,AB坐標空間剖分的基本規(guī)則是(1)依據(jù)研究對象的顏色特征選擇適當?shù)腁B坐標范圍;(2)選擇標準色aW值為剖三角頂點,選擇的顏色盡可能具有典型性;(3)同時,剖分的三角形盡可能是“整齊規(guī)則”的;·2.a W值的映射還原AB色度坐標變化前后的二為空間映射關(guān)系,還原方法主要方法(1)選擇監(jiān)督色標,以色標的a*、b*值確定AB坐標空間N,并根據(jù)上述規(guī)則進行該二維三角剖分;(2)把監(jiān)督色標在圖像中的aW值構(gòu)成坐標空間看成N的同胚拓撲變換,并形成了新的拓撲空間M和三角剖分;(3)以監(jiān)督色坐標點為映射依據(jù),坐標空間M與N具有對應(yīng)三角形映射關(guān)系,應(yīng)用三角形重心逼近方法,對圖像中的顏色測試對象所在剖分三角建立映射函數(shù)F(Xi) =Ni- > Mi ;(4)則圖像中的顏色測試對象AB值坐標點m(a,b)e Mi,應(yīng)用映射函數(shù)F(Xi)可得到m 在映射空間Ni內(nèi)的影射坐標點m’(a’,b’)e Ni ;·3.映射三角形重心逼近法求a*、b*值已知兩個三角形所有頂點坐標,它們之間的拓撲影射對應(yīng)點的算法(1)圖像中的顏色測試對象AB值坐標點m(a,b),me Δ S,Δ S為監(jiān)督色標的AB坐標拓撲空間M的一個拓撲基,即Δ S e M ;(2)Δ S的三個頂點為圖像中三個監(jiān)督色標的a*、b*值,即S1 (B^b1),S2 (a2, b2),S3 (a3, b3);該三個色標對應(yīng)的標準空間AB坐標值分別為S/ (ai,,b/),S2,(a2,,b2,),S3,(a3,, b3,),該三點構(gòu)成Δ S,,同理,Δ S' e Ni ;(3)Δ S與Δ S’的重心G和G’分別為((ai+a2+a3)/3, (Wb3)/3)和((a/ +a2,+a/ )/3,‘ +b2,+b/ )/3),G 與 Δ S 的三個頂點S” S2, S3構(gòu)成新的三個三角形Δ GS1SyA GS1S3^ GS2S3,G,與Δ S,的三個頂點 s/、S2,、s/ 構(gòu)成新的三個三角形Ag,S1' S2,、Ag,S1,s3,、ag,S2,S3,;(4)判斷坐標點m是哪一個ΔGS1SpA GS1S3^AGS2S3的內(nèi)點,并計算該三角形的重心 G1,循環(huán)該步驟,直至點m所在的Δ GiSjSk重心Gi與m點的距離小于0. 01計算停止,即Gi-Hi < 0. 01,Gi近似逼近點m ;(5)用同樣的重心逼近方法,在ΔS’中求得Δ GiSjSk的同胚影射Δ G/S/Sk’重心G/, Gi'近似逼近點m’,由于坐標AB的值精度< 0. 01時,已經(jīng)接近無色差,因此,可以近似認為點m,(a,,b,)等于G/坐標(aCi’,bCi’),即最終求得m在映射空間Mi內(nèi)的影射坐標點m’;最后合并求得的ΙΛ a*, b*即為還原后該點的CIE1976LW值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于均勻色空間拓撲剖分的彩色圖像校正方法,其特征是,首先通過圖像信息采集裝置采集醫(yī)學(xué)圖像和自制色標圖像信息,運用色彩還原算法對醫(yī)學(xué)圖像進行色彩還原,最后得到色彩還原后醫(yī)學(xué)圖像。本發(fā)明適用于醫(yī)學(xué)圖像處理中,人體臉色、口唇、舌體等膚色、粘膜顏色的準確還原分析。
文檔編號G06T5/00GK102419861SQ20101029313
公開日2012年4月18日 申請日期2010年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月27日
發(fā)明者屠立平, 張志楓, 許家佗 申請人:上海中醫(yī)藥大學(xué)