专利名称：一种彩色显微立体图像对颜色校正方法
技术领域：
本发明涉及一种显微图像处理技术，尤其是涉及一种彩色显微立体图像对颜色校正方法。
背景技术：
体视显微镜在图像采集过程中，由于左右两个通道的CM0S(Complementary MetalOxide Semiconductor,互补金属氧化物半导体)传感器存在一定的差异，因此会导致采集到的彩色显微立体图像对之间的颜色存在很大的差异。然而，彩色显微立体图像对中颜色差异的存在，会影响立体匹配的精度，如果颜色差异比较明显，则就无法得到彩色显微立体图像对的视差信息，而缺少视差信息，三维重建就无法完成，继而直接影响三维测量。因此，针对彩色显微立体图像对中的颜色差异问题，有必要在机器成像之后加入图像智能处理环节实现颜色畸变图像的颜色校正，这样研究一种消除彩色显微立体图像对颜色差异的方法就非常具有意义。消除颜色差异的核心是如何将参考图像中的颜色信息传递到畸变图像中，从而确保两幅图像之间的颜色基本一致。目前，基于颜色传递实现的颜色校正方法主要是基于全局颜色线性传递的。这种颜色校正方法的实现过程为首先进行颜色空间的转换，将相关性较强的RGB颜色空间转换到相关性较小的Ια β颜色空间；然后在Ια β颜色空间利用参考图像和畸变图像的方差对畸变图像进行颜色校正，将颜色校正后得到的校正图像中的每个像素点的I颜色通
道、ct颜色通道、β颜色通道的颜色值分别记为I"
权利要求
1.一种彩色显微立体图像对颜色校正方法，其特征在于包括以下步骤 ①将RGB颜色空间的彩色显微立体图像对中的一副显微立体图像作为参考图像，并记为Frf，将RGB颜色空间的彩色显微立体图像对中的另一副显微立体图像作为颜色待校正的图像，并记为 ②获取参考图像Frf的显著图和颜色待校正的图像1_的显著图，分别记为SaliencyMapref和SaliencyMapst5u ;然后获取参考图像Frf的分割图和颜色待校正的图像Isou的分割图，分别记为BMapref和BMap_，BMapref和BMap_中均包含有多个前景区域，将BMapref中的第i’个前景区域记为穴'，将BMap_中的第i’个前景区域记为'，其中，I≤i’≤I’，I’表示BMapMf和BMap_中的前景区域的个数； ③在YCbCr颜色空间计算BMaplrrf中的每个前景区域的亮度分量Y、第一色差分量Cb和第二色差分量Cr的每个灰度级的直方图和归一化直方图以及累计直方图，并计算BMap_中的每个前景区域的亮度分量Y、第一色差分量Cb和第二色差分量Cr的每个灰度级的直方图和归一化直方图以及累计直方图； ④在RGB颜色空间计算BMapref和BMap_中的每个前景区域的颜色直方图； ⑤计算BMapraf中的每个前景区域的颜色直方图与BMap_中对应的前景区域的颜色直方图的相似度值，根据相似度值判断BMapraf中的前景区域与BMap_中对应的前景区域是否匹配； ⑥计算BMapref中与BMap_中相匹配的前景区域的亮度分量、第一色差分量和第二色差分量传递函数；然后根据BMapMf中与BMap_中相匹配的前景区域的亮度分量、第一色差分量和第二色差分量传递函数，对颜色待校正的图像1_中对应的区域的亮度分量Y、第一色差分量Cb和第二色差分量Cr进行颜色校正； ⑦在YCbCr颜色空间计算BMaplrrf中的一个背景区域的亮度分量Y、第一色差分量Cb和第二色差分量Cr的每个灰度级的直方图和归一化直方图以及累计直方图，并计算BMap_中的一个背景区域的亮度分量Y、第一色差分量Cb和第二色差分量Cr的每个灰度级的直方图和归一化直方图以及累计直方图； ⑧计算BMapraf中与BMap_中的背景区域的亮度分量、第一色差分量和第二色差分量传递函数；然后根据BMapMf中与BMap_中的背景区域的亮度分量、第一色差分量和第二色差分量传递函数，对颜色待校正的图像1_中对应的区域的亮度分量Y、第一色差分量Cb和第二色差分量Cr进行颜色校正； ⑨融合颜色待校正的图像1_中颜色校正后的每个区域的亮度分量、第一色差分量和第二色差分量得到颜色校正后的校正图像。
2.根据权利要求I所述的一种彩色显微立体图像对颜色校正方法，其特征在于所述的步骤②中获取参考图像Frf的显著图SaliencyMapM和颜色待校正的图像的显著图SaliencyMaps°u的具体过程为 ②_al、将参考图像Frf的R、G、B三个颜色通道的颜色值分别重新量化为M个不同的等级，得到参考图像Frf对应的且颜色种类数为M3的初始量化图像； ②-a2、统计初始量化图像中的每种颜色出现的概率，得到初始量化图像的颜色直方图，将初始量化图像的颜色直方图中的第i种颜色Ci出现的概率记为Pi,其中，I彡i彡M3 ; ②_a3、将初始量化图像中出现的概率小于设定的固定阈值T的颜色用初始量化图像的颜色直方图中与该颜色相邻的颜色取代，得到参考图像1%对应的且颜色种类数为L的最终量化图像，对于初始量化图像中的第i种颜色Ci,判断PiCT是否成立，如果成立，则将初始量化图像中的第i种颜色Ci用初始量化图像的颜色直方图中与Ci相邻的第i+Ι种颜色Ci+1或相邻的第i-ι种颜色Cp1取代，否则，保留初始量化图像中的第i种颜色Ci,其中，L ^ M3 ； ②-a4、计算最终量化图像中的每种颜色的显著性值，得到参考图像Frf的显著图，记为Sal iencyMapd，将最终量化图像中的第k种颜色Ck’的显著性值记为Sal (C；)，
3.根据权利要求2所述的一种彩色显微立体图像对颜色校正方法，其特征在于所述的步骤②_al中M=12，所述的步骤②_a3中设定的固定阈值T的值为参考图像Fef或颜色待校正的图像1_中的像素的总个数的O. 05倍。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的一种彩色显微立体图像对颜色校正方法，其特征在于所述的步骤②中获取参考图像Fef的分割图BMapraf和颜色待校正的图像1_的分割图BMap_的具体过程为 ②-Cl、选取一个固定阈值Tf，然后利用该固定阈值Tf对参考图像Fef的显著图SaliencyMaplrrf进行二值化处理，得到参考图像Frf的显著图SaliencyMaplrrf的二值化图像，记为 Bref，其中，Tf e [O, 255]； ②_c2、根据BMf中的每个像素的像素值，获取参考图像Frf中的多个初始前景区域和多个初始背景区域，参考图像Fef的初始前景区域中的每个像素与BMf中同坐标位置处像素值为255的像素对应，参考图像Frf的初始背景区域中的每个像素与BMf中同坐标位置处像素值为O的像素对应； ②-c3、将参考图像Frf中当前正在处理的第i个初始前景区域Trimapi作为当前前景区域Trimapi，其中，此处I < i < I，I表示参考图像Fet中的初始前景区域的个数； ②-c4、将BMf中与当前前景区域Trimapi对应的区域i f中的像素的列位置最小值、列位置最大值、行位置最小值、行位置最大值分别记为miXp IiiaXi'miYpmaYi ； ②-c5、将i 广扩展为一个矩形区域，并记力5 r，将5；'^中的像素的列位置最小值、列位置最大值、行位置最小值、行位置最大值分别记为miX/ > maXj;、η Υ/ ^maY/ ,
5.根据权利要求4所述的一种彩色显微立体图像对颜色校正方法，其特征在于获取参考图像Frf的分割图BMaff时，所述的步骤②-cl中固定阈值Tf的值为参考图像Frf的显著图SaliencyMaplref中的所有像素的像素值的均值的2倍；获取颜色待校正的图像1_的分割图，所述的步骤②-Cl中固定阈值Tf的值为颜色待校正的图像1_的显著图SaliencyMap_中的所有像素的像素值的均值的2倍；所述的步骤②_c7中取K=4。
6.根据权利要求4所述的一种彩色显微立体图像对颜色校正方法，其特征在于所述的步骤③的具体过程为 ③-I、将BMapref中当前正在处理的第i’个前景区域作为当前前景区域，其中，I彡i’彡I’，I’表示BMapMf中的前景区域的个数； ③-2、计算当前前景区域t的亮度分量γ、第一色差分量Cb和第二色差分量Cr的每个灰度级的直方图，将当前前景区域BMapf’的亮度分量Y的灰度级为u时的直方图记为，将当前前景区域产'的第一色差分量Cb的灰度级为u时的直方图记为，将当前前景区域'的第二色差分量Cr的灰度级为U时的直方图记为被
7.根据权利要求6所述的一种彩色显微立体图像对颜色校正方法，其特征在于所述的步骤④的具体过程为 ④-al JfBMapM中当前正在处理的第i’个前景区域’作为当前前景区域，其中，1≤i’≤I’，I’表示BMapMf中的前景区域的个数； ④_a2、计算当前前景区域BMapf'的颜色直方图，记为，HfGB-ref = Q(ff^B-r￥[C]),其中，C=256 X R+16 X G+B，R表示当前前景区域M/叩;:< '中的像素的红色分量的值，G表示当前前景区域中的像素的绿色分量的值，B表示当前前景区域5M^re/'中的像素的蓝色分量的值,祀κ[Π表示当前前景区域識fopf冲灰度级为C时的直方图，Q(i/fK[C])表示当前前景区域5Μα片&中所有颜色分量构成的直方图的集合； ④_a3、令i’ =i’ +1，将BMapraf中下一个待处理的前景区域作为当前前景区域，然后返回步骤④_a2继续执行，直至BMapM中的所有前景区域处理完毕，其中，此处“=”为赋值符号; ④_a4、按照步骤④-al至步骤④_a3的操作，计算BMap_中的每个前景区域的颜色直方图。
8.根据权利要求7所述的一种彩色显微立体图像对颜色校正方法，其特征在于所述的步骤⑤的具体过程为 ⑤-I、将BMapraf中当前正在处理的第P个前景区域1作为当前第一前景区域，将BMap_中当前正在处理的第q个前景区域作为当前第二前景区域，其中，I彡P彡P，I彡q彡Q，P表示BMapref中的前景区域的个数，Q表示BMap_中的前景区域的个数； ⑤-2、计算当前第一前景区域的颜色直方图i/fK与当前第二前景区域BMap^ '的颜色直方图战-棚的相似度值，记为Simif ef, H；^)，
9.根据权利要求8所述的一种彩色显微立体图像对颜色校正方法，其特征在于所述的步骤⑥的具体过程为 ⑥-I、将BMapref和BMap_中当前正在处理的相匹配的前景区域分别作为当前第一前景区域和当前第二前景区域，假定BMapMf中的所有相匹配的前景区域中的第p’个前景区戚BMaPr;'为当前第一前景区域，假定BMap_中的所有相匹配的前景区域中的第q’个前景区域'为当前第二前景区域，其中，丨<p’彡S，1彡q’ < S，S表示BMapre^BMapst5u中相匹配的前景区域的个数； ⑥-2、判断当前第一前景区域BMopf的亮度分量所在的灰度级u’和u’+1与当前第二前景区域"的亮度分量所在的灰度级V’是否满足以下条件不等式Hy>m_ref ^ < Hyu,n_,oll (v< Hyum_r4 ^ii,+ ^，如果是，则假定当前第一前景区域··SMop丨f'的亮度分量所在的灰度级u’与当前第二前景区域的亮度分量所在的灰度级V’相匹配，并计算当前第二前景区域SMTpf ’的亮度分量所在的灰度级V’的颜色传递函数，记为O’)，Μ^(ν’)κ’，然后执行步骤⑥-4，否则，执行步骤⑥_3，其中，(Y)表示当前第一前景区域的亮度分量的灰度级为u’时的累计直方图，Hy腿」(V)表示当前第二前景区域'的亮度分量的灰度级为V’时的累计直方图，表示当前第一前景区域BMopf的亮度分量的灰度级为(u’+l)时的累计直方图； ⑥-3、令u’ =u’ +1，然后返回步骤⑥-2对当前第一前景区域AW即P'1的亮度分量所在的灰度级继续进行条件不等式判断，其中，此处“=”为赋值符号； ⑥-4、判断当前第一前景区域’的第一色差分量所在的灰度级u’和u’+l与当前第二前景区域的第一色差分量所在的灰度级V’是否满足以下条件(u')<(v-) < f-rei ("’+1),如果是，则假定当前第一前景区域的第一色差分量所在的灰度级u’与当前第二前景区域MZopf的第一色差分量所在的灰度级V’相匹配，并计算当前第二前景区域”的第一色差分量所在的灰度级V’的颜色传递函数，记为Μ (V’),Mcqb{v') = u'，然后执行步骤⑥-6，否则，执行步骤⑥_5，其中，表示当前第一前景区域’的第一色差分量的灰度级为u’时的累计直方图，(V)表示当前第二前景区域SMopf ’的第一色差分量的灰度级为V’时的累计直方图，( '+I)表示当前第一前景区域的第一色差分量的灰度级为(u’+l)时的累计直方图； ⑥-5、令u’ =u’ +1，然后返回步骤⑥-4对当前第一前景区域/A/叩丨7 ’的第一色差分量所在的灰度级继续进行条件不等式判断，其中，此处“=”为赋值符号； ⑥-6、判断当前第一前景区域的第二色差分量所在的灰度级u’和u’+l与当前第二前景区域的第二色差分量所在的灰度级V’是否满足以下条件{u') < H;-c— (V') <的-一 ( '+1)，如果是，则假定当前第一前景区域BMap'.f '的第二色差分量所在的灰度级u’与当前第二前景区域AWopf的第二色差分量所在的灰度级V’相匹配，并计算当前第二前景区域的第二色差分量所在的灰度级V’的颜色传递函数，记为Mg (V’) ,Mc； (v') = a'，然后执行步骤⑥-8，否则，执行步骤⑥_7，其中，(V)表示当前第一前景区域’的第二色差分量的灰度级为u’时的累计直方图，Hc；-am-so" (V)表示当前第二前景区域MZopf '的第二色差分量的灰度级为V’时的累计直方图(V+1)表示当前第一前景区域AWapf’的第二色差分量的灰度级为(u’+l)时的累计直方图； ⑥-7、令u’ =u’ +1，然后返回步骤⑥-6对当前第一前景区域’的第二色差分量所在的灰度级继续进行条件不等式判断，其中，此处“=”为赋值符号； ⑥_8、根据Μ Mg (V,)和Λ/Ο’)，对颜色待校正的图像1_中对应的区域进行颜色校正，得到颜色校正后的区域，将颜色校正后的区域中坐标位置为(x，y)的像素的亮度分量的值、第一色差分量的值和第二色差分量的值分别记为Correcty (x, y)、Correctcb (x, y)和 Correctcr (x, y)，Correct1 (x, j) = j^7SOH (x, _y)J ，Correcfb (x, v) = [ CAiow (x,j)] ’ Correct0' (x，>，)= [ Crsou (x, v)]，其中，此处(x, y)表示当前第一前景区域、当前第二前景区域及颜色校正后的区域中的像素的坐标位置，Ysou(x, y)表示当前第二前景区域中坐标位置为(x，y)的像素的亮度分量的值，Cbsou(x, y)表示当前第二前景区域中坐标位置为(x，y)的像素的第一色差分量的值，Crsou(x, y)表示当前第二前景区域中坐标位置为(x，y)的像素的第二色差分量的值，表*Y_(x，y)经颜色校正后的值，表示Cb_(x，y)经颜色校正后的值， [Crsott (xj；)]表示Cr_(x，y)经颜色校正后的值； ⑥-9、令p’=p’ +1、q’ =q’ +1，将BMaplref中的所有相匹配的前景区域中的下一个待处理的前景区域作为当前第一前景区域，将BMap_*的所有相匹配的前景区域中的下一个待处理的前景区域作为当前第二前景区域，然后返回步骤⑥-2继续执行，直至BMapMf和BMap_中的所有相匹配的前景区域处理完毕，其中，P’ =P’ +1、q’ =q’ +1中的“=”为赋值符号。
10.根据权利要求9所述的一种彩色显微立体图像对颜色校正方法，其特征在于所述的步骤⑦的具体过程为 ⑦-I、将BMaplrrf中所有像素值为O的像素构成的区域作为背景区域，计算BMapref中的背景区域的亮度分量Y、第一色差分量Cb和第二色差分量Cr的每个灰度级的直方图，将背景区域的亮度分量Y、第一色差分量Cb、第二色差分量Cr的灰度级均为u时的直方图分别记为 HY-ref-back (u)、Hcb-re°ack (u)、HCr-re°ack (u)，
全文摘要
本发明公开了一种彩色显微立体图像对颜色校正方法，通过将参考图像和颜色待校正的图像中的前景区域和背景区域的颜色信息分开进行颜色传递，这样可以避免图像对中不同区域之间的颜色信息发生错误传递，从而能够极大地提高颜色校正的精度，缩小了参考图像和颜色待校正的图像之间的颜色差异，为彩色显微立体图像对的立体匹配打下了较好的基础，同时也为三维重建和三维测量提供了保证；另一方面，在整个图像颜色校正过程中，不需要使用者的干预，整个颜色校正过程可以自动完成。
文档编号H04N13/00GK102905140SQ201210353589
公开日2013年1月30日 申请日期2012年9月21日 优先权日2012年9月21日
发明者蒋刚毅, 刘湘军, 郁梅, 邵枫, 彭宗举, 王一刚 申请人:宁波大学