[发明专利]中医舌图像环境适应性颜色复现方法

摘要

中医舌图像环境适应性颜色复现方法属于医学图像处理领域。本方法首先在同一图像采集条件下拍摄专用色板图像，并用色度计测量色板中色块的标准色度值；在计算机中使用色板图像数据建立采集过程颜色特性化模型，实现设备颜色空间和标准色度空间之间的转换。然后根据测量得到的图像采集环境以及显示环境参数，结合舌图像结构先验知识确定的背景适应参数，利用视觉适应模型计算显示图像色度三刺激值。与采集过程特性化类似，通过在显示器上显示一组色块，并测量显示色块的标准色度值，建立显示过程颜色特性化模型，计算色度三刺激值对应的显示驱动值。本方法最终实现舌图像的适应性真实颜色复现。

主权项

1.中医舌图像环境适应性颜色复现方法，其特征在于，包括下述步骤：A.图像采集特性化模型的建立将标准色板置于图像采集环境中，拍摄色板图像，并得到各色块的RGB平均值；使用色度计测量得到各色块的三刺激值XYZ并将三刺激值归一化使得光谱反射率为1的白色块Y值为100；以下步骤中未经说明，所有三刺激值均为光谱反射率为1的白色块Y值为100的归一化值；根据色板中各灰度色块的RGB平均值和三刺激值中的Y，通过三次样条插值算法分别建立R、G、B三通道与Y的一维映射查找表；使用该一维映射查找表将上述所有色块的原始RGB平均值转化为与亮度成线性关系颜色空间值，记为rgb；并采用多项式回归模型建立rgb与XYZ的映射关系，多项式项数根据测试样本的预测色差选取；这样，R、G、B三通道的一维映射查找表和多项式回归模型组合成为图像采集特性化模型；原始舌图像各像素RGB值经过图像采集特性化模型计算后，即转换为各像素三刺激值XYZ；B.基于舌图像先验知识的视觉适应变换1)图像采集环境适应参数的确定（1）确定适应场亮度L_A：是指观察背景的绝对亮度，以面部肤色估计亮度作为适应场亮度；首先用光度计测量参考白色块在图像采集环境中的绝对亮度L_W，计算白色绝对亮度L_W与用色度计测得白色三刺激值中的Y_W的比值α；在原舌图像上选择一个肤色点，根据采集过程特性化模型计算得到的该点三刺激中的Y值，计算Y与α的乘积，赋予L_A；（2）确定背景相对亮度Y_b：表示背景相对参考白的亮度，以面部肤色三刺激值中的Y作为Y_b；（3）确定环境相关的参数因子：指观察对象的整体外照明环境相关的参数，包括环境影响参数c、色诱导因子Nc、适应度因子F，三参数分别设为0.69、1.0、1.0；2)正向适应变换正向适应变换是指根据采集环境适应参数，将颜色刺激值转换为环境适应后的视觉感受值，即色貌属性的过程；根据上述确定的采集环境适应参数，将第A步采集过程特性化模型计算得到的各像素三刺激值XYZ和参考白的三刺激值X_WY_WZ_W，通过色度学中色貌模型正向变换，计算得到这些颜色刺激对应的色貌属性，包含明度J、彩度C、和色调角h；3)显示环境适应参数的确定（1）确定适应场亮度：首先在显示器上显示白色块，用光度计测量它的绝对亮度，并用色度计测得白色块三刺激值中的Y，计算两者比值；在原舌图像上选择一个肤色点，根据采集过程特性化模型计算得到的该点三刺激中的Y值，计算Y与β的乘积，赋予；（2）确定背景相对亮度：以面部肤色三刺激值中的Y作为；（3）确定环境相关的参数因子：根据显示器所处环境选择环境影响参数c、色诱导因子Nc、适应度因子F参数设定，暗室环境上述参数分别设为0.525、0.8、0.8；微暗环境设为0.59、0.95、0.9；一般环境设为0.69、1.0、1.0；（4）反向适应变换反向适应变换是指根据显示环境适应参数，将视觉感受值转换为显示环境颜色刺激值的过程；根据显示环境适应参数，将正向适应变换得到的色貌属性值，通过色貌模型反向变换计算得到用于显示的各像素三刺激值；由此，采集过程特性化模型输出的各像素三刺激值XYZ经正向适应变换转换为视觉感受色貌属性值，再经反向适应变换转换为显示器需要显示的三刺激值；C.显示特性化模型的建立将RGB颜色空间从0到255等间隔采样，依次在显示器中央区域显示各RGB颜色，使用色度计测量各颜色三刺激值XYZ；将RGB三通道各纯色即只有该通道值不为零，三刺激值代入下式的XYZ，通过矩阵计算纯色对应的线性rgb值，式中X_i,max,Y_i,max,Z_i,max，其中i为R\G\B是单通道最大输出时的XYZ，X_k,max,Y_k,max,Z_k,max为黑点，各通道驱动值均为0的XYZ值；各纯色即RGB三种纯色，即三种通道； [ r g b ]= [ X R,max X k,min X G,max X k,min X B,max X k,min Y R,max Y k,min Y G,max Y k,min Y B,max Y k,min Z R,max Z k,min Z G,max Z k,min Z B,max Z k,min ] 1 [ X X k,min Y Y k,min Z Z k,min ] ]]>在各通道纯色RGB驱动值与对应线性rgb值之间通过插值拟合建立三个通道的初始一维映射查找表；利用初始一维映射查找表，将所有色块RGB驱动值转化为线性rgb值，再利用下式的变换矩阵计算对应的预测三刺激； [ X ′ Y ′ Z ′ ] = [ X R , max X k , min X G , max X k , min X B , max X k , min X k , min Y R , max Y k , min Y G , max Y k , min Y B , max Y k , min Y k , min Z R , max Z k , min Z G , max Z k , min Z B , max Z k , min Z k , min ] [ r g b 1 ] ]]>采用标准色差公式计算预测三刺激值与测量三刺激值之间的平均色差，以此为目标函数进行迭代优化，逐步更新一维查找表和变换矩阵直至目标函数最小；这样最终的一维查找表和变换矩阵就构成了显示器的特性化模型，实现了显示驱动值和显示三刺激值之间的映射；根据上一步视觉适应变换后得到的显示器需要显示的三刺激值，通过显示特性化模型，计算各像素相应的显示驱动值，得到最终的复现舌图像。