中医舌图像环境适应性颜色复现方法技术

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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于医学图像处理领域。是将一种利用计算机技术、数字图像处理技术实现图像真实颜色再现的方法应用于中医舌象领域。人眼观察颜色时具有自适应性，能根据不同的包括光照、环境因素自动调节到最真实的视觉感知。然而在中医客观性的研究中，由于包括设备属性和观察环境因素的影响造成了舌图像颜色与人眼感知不一致的问题。该方法能通过针对图像输入输出设备进行特性化，并使用色觉感知模型的方法对包括光照、背景、观察环境因素加以考虑，复现出舌图像的真实颜色。以数字图像处理和分析技术为主要手段进行中医舌诊客观性研究是上世纪80年代发展起来的一种新型舌象研究方法。使用颜色复现后的舌图像进行分析和处理可以比较全面的研究舌象特征。
技术介绍
传统的中医舌诊是由医生根据自己的知识和经验用眼睛观察，并作出判断，其诊断结果受医生知识水平、思维方式及诊断技巧的限制。因此，对中医舌诊的客观化、数字化，即对客观的舌象分析方法进行研究，对中医辨证规范化及中医舌诊临床、教学、科研手段的现代化具有重要的理论价值和实际意义。中医舌诊客观化过程中经常采用各种图像设备采集和显示舌图像。由于图像设备自身属性和观察环境各不相同，造成了显示器显示出来的舌图像颜色与人眼看到的舌色不一致，影响了医生对病情的判断。中医舌诊客观化研究采用最多输入输出设备是数码相机和液晶显示器。图像设备颜色空间具有设备相关性，是颜色失真的主要原因。首先是设备特性化——将设备颜色空间与标准色度空间建立映射关系，再使用视觉适应变换修正包括光照、背景因素的影响，最终实现真实颜色复现。设备特性化是颜色复现效果的关键。首先建立设备颜色空间RGB和各通道光能量Y的非线性变换关系，然后根据数码相机特性化模型、色貌模型、液晶显示器特性化模型算法实现并优化映射，最终得到复现图像。该映射过程考虑到设备属性、环境因素等，使舌图像颜色更接近真实颜色，观察者可以根据舌图像准确的判断病情。
技术实现思路
本专利技术是在中医舌象领域，针对舌图像颜色失真提出。其特点在于:在图像采集和显示过程的颜色特性化分析基础上，结合人眼视觉适应模型以及中医舌图像结构先验知识，形成环境适应性中医舌图像颜色复现系统。本方法的主流程如附图说明图1所示。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。最终实现舌图像的适应性真实颜色复现。本算法包括下述步骤:，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I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I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La: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Lw，计算白色绝对亮度Lw与用色度计测得白色三刺激值中的Yw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La;(2)确定背景相对亮度Yb: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Yb ；(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Ne、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XwYwZw,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；L:首先在显示器上显示白色块，用光度计测量它的绝对亮度Lr，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作力 ,；(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Ne、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僧AT/ ;C.显示特性化模型的建立将RGB颜色空间从O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^ax, Yi；max, Z^ax，其中i为R\G\B是单通道最大输出时的XYZ, Xk；max, Yk；max, Ztmax为黑点，各通道驱动值均为O的XYZ值；各纯色即RGB三种纯色，即三种通道，但各通道可以取值多样，如R通道50，0，0 ;100，0，0等；权利要求1.，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I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I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；使用该一维本文档来自技高网...

【技术保护点】
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LA：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LW，计算白色绝对亮度LW与用色度计测得白色三刺激值中的YW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LA；（2）确定背景相对亮度Yb：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Yb；（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XWYWZW，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Xi,max,Yi,max,Zi,max，其中i为R\G\B是单通道最大输出时的XYZ，Xk,max,Yk,max,Zk,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 ...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡轶珩，唐超，吕慧娟，郭松，张新峰，卓力，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11