[发明专利]一种面向色觉障碍的图像纹理细节增强方法

说明书

本发明公开了一种面向色觉障碍的图像纹理细节增强方法。本发明步骤如下：步骤(1)转换图像颜色空间到LMS色彩空间；步骤(2)针对特定类型的色觉障碍患者，分别在LMS空间中提取出L、M、S通道的细节；步骤(3)将步骤(2)中提取出的细节增加到步骤(1)处理后的图像对应的其他两个该类型色障碍者能觉察到的色彩通道上，所得图像即为最终增强图像；步骤(4)将LMS颜色空间转换回RGB颜色空间，进行显示或存储。本发明提到的纹理细节增强方法均较好的提升了色觉障碍患者在视角下图像细节纹理的丰富程度，又因为提取的是图像本身的部分纹理细节，从而在保证图像的真实性基础上提高颜色矫正后的图像质量及视觉感受。

技术领域

本发明涉及一种面向色觉障碍的图像纹理细节增强方法。属于计算机视觉、图像处理和颜色矫正等技术领域。

背景技术

人类对于外界信息的感知主要由五部分构成：视觉、听觉、嗅觉、味觉以及触觉。其中，视觉信息是信息熵最高的信息，而颜色信息是视觉信息中的重要组成部分。人类视网膜上有两种细胞分别是视杆细胞和视锥细胞，其中视杆细胞对光的强度敏感，感知明暗；而视锥细胞有三种且分别对红、绿、蓝三种颜色的光敏感，感知色彩。因为这三种视锥细胞分别对长、中、短光谱敏感，所以这三种视锥细胞通常被表示为长(L)，中(M)，短(S)锥细胞。当视觉细胞接受到外界光源的刺激时，就会把信号传递给大脑，大脑根据不同细胞的刺激情况分析出看到物体的信息。每一种感光视锥细胞主要对一种原色光产生兴奋，而对其余两种原色光产生程度不等的反应。因此如果某一种视锥细胞缺乏或出现异常，则会产生对此种颜色的感知障碍，表现为色盲或色弱(辨色力弱)。根据异常的视锥细胞的种类可将异常三色视觉者分为红色觉异常(protanomaly),绿色觉异常(deuteranomaly),蓝色觉异常(tritanomaly)，分别对应L锥细胞异常，M锥细胞异常以及S锥细胞异常。色盲多为先天性遗传所致，少数为视路系统传导障碍所致，目前对于这种病症还没有比较好的治疗方式。据统计，世界范围内大约有8％的男性和0.5％的女性是色盲患者。保存图像颜色信息的通道称为颜色通道。每个图像都有一个或多个颜色通道，图像中默认的颜色通道数取决于其颜色模式，即一个图像的颜色模式将决定其颜色通道的数量。每个颜色通道都存放着图像中颜色元素的信息。所有颜色通道中的颜色叠加混合组成图像中像素的颜色和其他信息。在默认情况下，位图模式、灰度、双色调和索引颜色图像只有一个通道。RGB图像有3个通道，分别为红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)。同理LMS图像有也3个通道，分别对应三种视锥细胞接收的信息。在LMS颜色空间中红色觉异常(protanomaly)、绿色觉异常(deuteranomaly)、蓝色觉异常(tritanomaly)患者分别无法正常接收L通道、M通道、S通道的信息。

虽然色盲患者大都能感知到颜色，但是他们对关键颜色的分辨存在障碍，常见的是分不清红色与绿色，他们会把红色、绿色、黄色等色彩组合混淆。有先天性色觉障碍者，往往不知其有辨色力异常，多为他人觉察或体检时发现。凡从事交通运输、美术、化学、医药等工作人员必须有正常的色觉，因此，色觉检查就成为服兵役、就业、入学前体检时的常规项目。虽然这种病不致命，但大多数情况下色盲带给患者更多的是生活和工作学习上的不便，于是为他们提供帮助便显得尤为重要。

目前很多的科学研究已经关注到色觉障碍患者这个群体的需求。有很多的学术研究致力于通过改变图像的色彩来达到让颜色校正的目的，且学术前沿研究已有了一些卓有成效的辅助色障者辨别图像颜色的增强方法，例如将彩色图像转换为灰度图像、建立颜色映射、基于图像几何变换映射、基于图像分割局部增强等多种方法。但是由于锥体细胞的异常，色觉障碍患者在无法接受正常色彩的同时，对图像纹理的感知也产生不利影响。比如一位先天缺失M锥体细胞的患者则无法感应到原本应该M锥体细胞接收的色彩的纹理细节。因此，本发明聚焦于对色觉障碍患者无法觉察到的纹理信息进行颜色增强，以此补偿因色觉障碍而丢失的色彩纹理信息，使色障碍者能明显地观察到图像纹理等细节上的信息。

发明内容