[发明专利]基于均匀色空间拓扑剖分的彩色图像校正方法

权利要求书

1.一种基于均匀色空间拓扑剖分的彩色图像校正方法，其特征是，首先通过图像信息采集装置采集医学图像和自制色标图像信息，运用色彩还原算法对医学图像进行色彩还原，最后得到色彩还原后医学图像。

2.根据权利要求1所述的基于均匀色空间拓扑剖分的彩色图像校正方法，其特征是，图像信息采集装置具有操作台，操作台上固设有下颌支架；下颌支架正前侧和正右侧均固设有CCD感光器件；CCD感光器件与计算机相连，计算机上连接有打印机；操作台前方设有升降椅；自制色标贴在下颌支架两旁。

3.根据权利要求1或2所述的基于均匀色空间拓扑剖分的彩色图像校正方法，其特征是，自制色标是针对人体的肤色、粘膜颜色特点，在均匀色度空间CIE1976L^*a^*b^*中选择相应的色度范围，应用自制与人体脸色、口唇、舌体等肤色光谱反射率相近的监督色标。

4.根据权利要求3所述的基于均匀色空间拓扑剖分的彩色图像校正方法，其特征是，色彩还原算法分别对医学图像中CIE1976L^*a^*b^*值的一维L^*空间和二维a^*b^*空间进行拓扑剖分，通过不同条件下色标值的变化关系，建立拓扑剖分映射(TRM)模型，对一维L^*空间进行线性映射，二维a^*b^*空间进行三角剖分映射和重心逼近还原，还原标准色条件下相应的颜色色度值。

5.根据权利要求4所述的基于均匀色空间拓扑剖分的彩色图像校正方法，其特征是，色彩还原算法采用CIE1976L^*a^*b^*均匀色空间，具体共分为L值的还原方法和a^*、b^*值的还原方法两大步骤：

(一)L值的还原方法

监督色标中n个标准灰度色作为监督色和还原依据，将L值的一维空间10-100分成n-1个空间段，以色标提供的L值Ni为标准，将采集得到的图像中的L值利用相应的比例关系进行映射还原；

(1)所选n块L值监督色标准分别为Ni(i＝1……n)；

(2)采集得到图像中，该n块监督色对应的L值则分别为Mi(i＝1……n)；

(3)图像中测试对象的L值为l，l值在Mi中的某两值Mi1，Mi2之间，(Mi1＜l＜Mi2)；Mi1，Mi2对应的标准L值分别为Ni1、Ni2(Ni1＜Ni2)；

(4)则，测试对象映射到原始标准条件的L值l0，与Mi1、Mi2、Ni1、Ni2、l在拓扑空间映射关系可以表示为：

10-Ni1Ni2-Ni1=1-Mi1Mi2-Mi1---(1)]]>

则10=Ni1+(1-Mi1)(Ni2-Ni1)(Mi2-Mi1)---(2)]]>

(5)若l＝Mi1则l0＝Ni1；

(二)a^＊、b^＊值的还原方法，包括AB空间的剖分，a^*、b^*值的映射还原，和映射三角形重心逼近法求a^*、b^*值三个步骤：

1.AB空间的剖分

与L值的一维空间不同，a^*、b^*值确定的AB坐标是一个二维空间，因此，根据拓扑剖分原理对AB空间应用三角剖分，用三角形将图像颜色和监督色标的AB色空间进行剖分；图像颜色特征空间与标准色值空间具有一一对应关系，三角形作为色度空间剖分的基本单元，每一对对应的三角形之间也具有拓扑影射关系；图像颜色坐标向监督色标颜色坐标的影射还原，实际上就是求解图像颜色空间与标准空间的对应关系；

根据拓扑空间剖分原理，AB坐标空间剖分的基本规则是：

(1)依据研究对象的颜色特征选择适当的AB坐标范围；

(2)选择标准色a^*、b^*值为剖三角顶点，选择的颜色尽可能具有典型性；

(3)同时，剖分的三角形尽可能是“整齐规则”的；

2.a^＊、b^＊值的映射还原

AB色度坐标变化前后的二为空间映射关系，还原方法主要方法：

(1)选择监督色标，以色标的a^*、b^*值确定AB坐标空间N，并根据上述规则进行该二维三角剖分；

(2)把监督色标在图像中的a^*、b^*值构成坐标空间看成N的同胚拓扑变换，并形成了新的拓扑空间M和三角剖分；

(3)以监督色坐标点为映射依据，坐标空间M与N具有对应三角形映射关系，应用三角形重心逼近方法，对图像中的颜色测试对象所在剖分三角建立映射函数F(X_i)：N_i-＞M_i；

(4)则图像中的颜色测试对象AB值坐标点m(a，b)∈M_i，应用映射函数F(X_i)可得到m在映射空间N_i内的影射坐标点m’(a’，b’)∈N_i；

3.映射三角形重心逼近法求a^＊、b^＊值

已知两个三角形所有顶点坐标，它们之间的拓扑影射对应点的算法：

(1)图像中的颜色测试对象AB值坐标点m(a，b)，m∈△S，△S为监督色标的AB坐标拓扑空间M的一个拓扑基，即△S∈M；

(2)△S的三个顶点为图像中三个监督色标的a^*、b^*值，即S₁(a₁，b₁)，S₂(a₂，b₂)，S₃(a₃，b₃)；该三个色标对应的标准空间AB坐标值分别为S₁’(a₁’，b₁’)，S₂’(a₂’，b₂’)，S₃’(a₃’，b₃’)，该三点构成△S’，同理，△S’∈N_i；

(3)△S与△S’的重心G和G’分别为：

((a₁+a₂+a₃)/3，(b₁+b₂+b₃)/3)和((a₁’+a₂’+a₃’)/3，(b₁’+b₂’+b₃’)/3)，G与△S的三个顶点S₁、S₂、S₃构成新的三个三角形△GS₁S₂、△GS₁S₃、△GS₂S₃，G’与△S’的三个顶点S₁’、S₂’、S₃’构成新的三个三角形△G’S₁’S₂’、△G’S₁’S₃’、△G’S₂’S₃’；

(4)判断坐标点m是哪一个△GS₁S₂、△GS₁S₃、△GS₂S₃的内点，并计算该三角形的重心G₁，循环该步骤，直至点m所在的△G_iS_jS_k重心G_i与m点的距离小于0.01计算停止，即

|G_i-m|＜0.01，G_i近似逼近点m；

(5)用同样的重心逼近方法，在△S’中求得△G_iS_jS_k的同胚影射△G_i’S_j’S_k’重心G_i’，G_i’近似逼近点m’，由于坐标AB的值精度＜0.01时，已经接近无色差，因此，可以近似认为点m’(a’，b’)等于G_i’坐标(a_Gi’，b_Gi’)，即最终求得m在映射空间M_i内的影射坐标点m’；

最后合并求得的L^*、a^*、b^*即为还原后该点的CIE1976L^*a^*b^*值。