专利名称：基于均匀色空间拓扑剖分的彩色图像校正方法
技术领域：
本发明涉及医学图像处理领域，具体涉及一种医学彩色图像色彩还原与分析方法。
背景技术：
由于在对医学彩色图像的信息处理与分析时都是对舌象图像的彩色特征进行分析，当图像发生色偏时这些处理颜色的信息结果会发生偏差，甚至无效。软件校正中用得比较多的方法是监督颜色校正方法比如手动白平衡、灰卡校正等等。另外还有郭永刚等的一种新的监督颜色校正方法。在拍摄背景中放置黑白渐变的基准板，利用黑平衡和白平衡的原理，通过对基准板所成图像的R、G、B通道累积直方图的分析， 得到对偏色图像各通道灰度值的校准方法来校准整幅图像。刘关松等从表面反射的有限维线性模型出发，在理想情况下导出了颜色值从非标准光照到标准光照的线性转换关系.提出了新的监督颜色校正方法，通过在图像摄取环境中放置监督色板，并借鉴监督学习的思想，分别采用线性回归、多项式回归和BP神经网络三种方法来求解转换关系，从而对颜色值进行校正.樊艳等等根据色彩管理的原理，提出通过制作数码相机和显示器的IC C特性文件来进行数字舌图的色彩还原方法等。图像的颜色软件校正中，运用得最多的就是肤色舌色，需要尽量校正肤色与舌色所在的局限色域。监督颜色校正方法的研究中，还存在一些问题，一般来说，在一定的色域范围内，色标数目越多，它所还原的精度越高，图像校正的效果越好。肤色舌色的色域是局限在一定范围中的故校正选取色标时，需要尽量多的选定肤色与舌色色域中的色块，并且色标的光谱反色率要尽量接近肤色等人体表粘膜的颜色，在目前的监督颜色校正方法中大多没有考虑到这一点，在校正方法上大多数校正的是R、G、B通道累积直方图，使得纠正色偏精度不高。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种基于均勻色空间拓扑剖分的彩色图像校正方法。其通过提出的一种新的校正方法，使其具备对医学彩色图像更精确的色彩还原。为了解决上述技术问题，本发明提出的基于均勻色空间拓扑剖分的彩色图像校正方法，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。优选地，本发明上述基于均勻色空间拓扑剖分的彩色图像校正方法中，图像信息采集装置具有操作台，操作台上固设有下颂支架；下颂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； 自制色标贴在下颂支架两旁。优选地，本发明上述基于均勻色空间拓扑剖分的彩色图像校正方法中，自制色标是针对人体的肤色、粘膜颜色特点，在均勻色度空间CIE1976LW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。优选地，本发明上述基于均勻色空间拓扑剖分的彩色图像校正方法中，色彩还原算法分别对医学图像中CIE1976LW值的一维L*空间和二维al/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al/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。优选地，本发明上述基于均勻色空间拓扑剖分的彩色图像校正方法中，色彩还原算法采用CIE1976LW均勻色空间，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η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η-1个空间段，以色标提供的L值M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η块L值监督色标准分别为Ni (i = 1……η)；(2)采集得到图像中，该η块监督色对应的L值则分别为Mi (i = 1……η)；(3)图像中测试对象的L值为1，1值在Mi中的某两值Mil，Mi2之间，(Mil < 1 < Mi2) ；Mil，Mi2 对应的标准 L 值分别为 Nil、Ni2 (Nil < Ni2)；(4)则，测试对象映射到原始标准条件的L值10，与Mil、Mi2、Nil、Ni2、1在拓扑
空间映射关系可以表示为
权利要求
1.一种基于均勻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所述的基于均勻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，操作台上固设有下颂支架；下颂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；自制色标贴在下颂支架两旁。
3.根据权利要求1或2所述的基于均勻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，在均勻色度空间CIE1976LW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所述的基于均勻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CIE1976LW值的一维L*空间和二维al/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fb*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所述的基于均勻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CIE1976LW均勻色空间，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η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 η-1个空间段，以色标提供的L值M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η块L值监督色标准分别为Ni(i = 1……η)；(2)采集得到图像中，该η块监督色对应的L值则分别为Mi(i = 1……η)；(3)图像中测试对象的L值为1，1值在Mi中的某两值Mil，Mi2之间，(Mil<l<Mi2)； Mil，Mi2对应的标准L值分别为Nil、Ni2 (Nil < Ν 2)；(4)则，测试对象映射到原始标准条件的L值10，与Mil、Mi2、Nil、Ni2、1在拓扑空间映射关系可以表示为Ip-N11 _ I-MilN12-N11 "M12-M11⑴(I-M11)(N12-Nil)P1O=N,! +~—Γ—TT~AJ(M12-M11)(2)(5)若1 = Mil 则 10 = Nil ；(二)aW值的还原方法，包括AB空间的剖分， 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aW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 W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aW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(Xi) =Ni- > Mi ；(4)则图像中的颜色测试对象AB值坐标点m(a，b)e Mi,应用映射函数F(Xi)可得到m 在映射空间Ni内的影射坐标点m’(a’，b’)e Ni ；·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)，me Δ S，Δ S为监督色标的AB坐标拓扑空间M的一个拓扑基，即Δ S e M ；(2)Δ S的三个顶点为图像中三个监督色标的a*、b*值，即S1 (B^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S/ (ai，，b/)，S2，(a2，，b2，)，S3，(a3，， b3，)，该三点构成Δ S，，同理，Δ S' e Ni ；(3)Δ S与Δ S’的重心G和G’分别为((ai+a2+a3)/3, (Wb3)/3)和((a/ +a2，+a/ )/3，‘ +b2，+b/ )/3)，G 与 Δ S 的三个顶点S” S2, S3构成新的三个三角形Δ GS1SyA GS1S3^ GS2S3，G，与Δ S，的三个顶点 s/、S2，、s/ 构成新的三个三角形Ag，S1' S2，、Ag，S1，s3，、ag，S2，S3，；(4)判断坐标点m是哪一个ΔGS1SpA GS1S3^AGS2S3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Δ GiSjSk重心Gi与m点的距离小于0. 01计算停止，即Gi-Hi < 0. 01，Gi近似逼近点m ；(5)用同样的重心逼近方法，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/坐标(aCi’，bCi’)，即最终求得m在映射空间Mi内的影射坐标点m’;最后合并求得的ΙΛ a*, b*即为还原后该点的CIE1976LW值。
全文摘要
本发明公开了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。本发明适用于医学图像处理中，人体脸色、口唇、舌体等肤色、粘膜颜色的准确还原分析。
文档编号G06T5/00GK102419861SQ20101029313
公开日2012年4月18日 申请日期2010年9月27日 优先权日2010年9月27日
发明者屠立平, 张志枫, 许家佗 申请人:上海中医药大学