專利名稱：基于均勻色空間拓撲剖分的彩色圖像校正方法
技術領域：
本發明涉及醫學圖像處理領域，具體涉及一種醫學彩色圖像色彩還原與分析方法。
背景技術：
由于在對醫學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，當圖像發生色偏時這些處理顏色的信息結果會發生偏差，甚至無效。軟件校正中用得比較多的方法是監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。劉關松等從表面反射的有限維線性模型出發，在理想情況下導出了顏色值從非標準光照到標準光照的線性轉換關系.提出了新的監督顏色校正方法，通過在圖像攝取環境中放置監督色板，并借鑒監督學習的思想，分別采用線性回歸、多項式回歸和BP神經網絡三種方法來求解轉換關系，從而對顏色值進行校正.樊艷等等根據色彩管理的原理，提出通過制作數碼相機和顯示器的IC C特性文件來進行數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，色標數目越多，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。
發明內容
針對現有技術的上述不足，本發明所要解決的技術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，使其具備對醫學彩色圖像更精確的色彩還原。為了解決上述技術問題，本發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學圖像和自制色標圖像信息，運用色彩還原算法對醫學圖像進行色彩還原，最后得到色彩還原后醫學圖像。優選地，本發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，操作臺上固設有下頌支架；下頌支架正前側和正右側均固設有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；操作臺前方設有升降椅； 自制色標貼在下頌支架兩旁。優選地，本發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中選擇相應的色度范圍， 應用自制與人體臉色、口唇、舌體等膚色光譜反射率相近的監督色標。優選地，本發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學圖像中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的顏色色度值。優選地，本發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值的還原方法監督色標中η個標準灰度色作為監督色和還原依據，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值利用相應的比例關系進行映射還原；(1)所選η塊L值監督色標準分別為Ni (i = 1……η)；(2)采集得到圖像中，該η塊監督色對應的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
空間映射關系可以表示為
權利要求
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學圖像和自制色標圖像信息，運用色彩還原算法對醫學圖像進行色彩還原，最后得到色彩還原后醫學圖像。
2.根據權利要求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，操作臺上固設有下頌支架；下頌支架正前側和正右側均固設有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；操作臺前方設有升降椅；自制色標貼在下頌支架兩旁。
3.根據權利要求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中選擇相應的色度范圍，應用自制與人體臉色、口唇、舌體等膚色光譜反射率相近的監督色標。
4.根據權利要求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學圖像中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的顏色色度值。
5.根據權利要求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值的還原方法監督色標中η個標準灰度色作為監督色和還原依據，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值利用相應的比例關系進行映射還原；(1)所選η塊L值監督色標準分別為Ni(i = 1……η)；(2)采集得到圖像中，該η塊監督色對應的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在拓撲空間映射關系可以表示為Ip-N11 _ I-MilN12-N11 "M12-M11⑴(I-M11)(N12-Nil)P1O=N,! +~—Γ—TT~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，根據拓撲剖分原理對AB空間應用三角剖分，用三角形將圖像顏色和監督色標的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關系，三角形作為色度空間剖分的基本單元，每一對對應的三角形之間也具有拓撲影射關系；圖像顏色坐標向監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關系；根據拓撲空間剖分原理，AB坐標空間剖分的基本規則是(1)依據研究對象的顏色特征選擇適當的AB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系，還原方法主要方法(1)選擇監督色標，以色標的a*、b*值確定AB坐標空間N，并根據上述規則進行該二維三角剖分；(2)把監督色標在圖像中的aW值構成坐標空間看成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)以監督色坐標點為映射依據，坐標空間M與N具有對應三角形映射關系，應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,應用映射函數F(Xi)可得到m 在映射空間Ni內的影射坐標點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督色標的a*、b*值，即S1 (B^b1)，S2 (a2, b2)，S3 (a3, b3)；該三個色標對應的標準空間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的內點，并計算該三角形的重心 G1,循環該步驟，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學圖像和自制色標圖像信息，運用色彩還原算法對醫學圖像進行色彩還原，最后得到色彩還原后醫學圖像。本發明適用于醫學圖像處理中，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 優先權日2010年9月27日
發明者屠立平, 張志楓, 許家佗 申請人:上海中醫藥大學