數字舌象色偏校正方法

2023-05-31 14:10:26 2

專利名稱：數字舌象色偏校正方法
技術領域：
本發明屬於舌象色偏的數字校正方法範疇。
背景技術：
從20世紀80年代中後期開始，中醫工作者和數字圖像工作者開始聯合，嘗試以計算機技術為基礎進行舌診客觀化研究。研究主要集中在舌頭照片顏色的校準，存儲和輸出和用現代圖像處理分析技術對舌頭的照片進行處理等方面。其中，舌頭的顏色是舌診中最重要的信息。使用數位相機強制閃光模式拍攝的舌象，雖然能夠利用閃光燈的強光線屏蔽自然光線幹擾，但是閃光燈的強光照射舌頭表面，會使舌象的整體顏色產生偏差，整個舌象偏向紅黃的暖色調，因此需要通過一定的方法來校正此偏差。
本方法利用修正數碼照片顏色常用的Macbeth24色標準比色卡，該比色卡經過特殊工藝處理，表面具有和皮膚相近的反射光譜，通過照片中Macbeth24比色卡的顏色和真實比色卡顏色的比對，設計出一系列校準參數，用於校準拍攝的舌頭圖片。

發明內容
本發明的目的在於校正舌象拍攝時，由強閃光燈造成的色偏，提供一套通用的舌象顏色校正的計算機方法。
本發明的特徵在於步驟(1)，在強制閃光條件下，用數位相機拍攝N張Macbeth色卡，N＝10～15張，並把照片輸入計算機；步驟(2)，計算機對N張Macbeth色卡照片校正白平衡若所述N張照片Macbeth色卡照片表示為f1(x，y)，f2(x，y)...fN(x，y)該照片中每一幅圖像表示為fi(x，y)＝[Ri(x，y)，Gi(x，y)，Bi(x，y)]，i＝1...NRi(x，y)，Gi(x，y)，Bi(x，y)分別代表在採樣點(x，y)的紅色、綠色、藍色的值；則校正白平衡後各照片相應的圖片表示為fi′＝[Ri′(x，y)，Gi′(x，y)，Bi′(x，y)]，Ri(x,y)=255Max(Ri(x,y))*Ri(x,y)]]>其中，Gi(x,y)=255Max(Gi(x,y))*Gi(x,y)]]>Bi(x,y)=255Max(Bi(x,y))*Bi(x,y)]]>其中，Max(Ri(x，y))，Max(Gi(x，y))和Max(Bi(x，y))分別表示在圖像fi(x，y)中，紅色通道、綠色通道和藍色通道的最大值；步驟(3)，把將在RGB空間表示的fi′(x，y)和Macbeth色卡顏色轉入HSV空間表示，HSV分別表示色調，飽和度和明度步驟(3.1)，把fi′(x，y)＝[Ri′(x，y)，Gi′(x，y)，Bi′(x，y)]轉換到HSV空間Hi(x,y)=cos-1[(Ri(x,y)-Gi(x,y))+(Ri(x,y)-Bi(x,y))2(Ri(x,y)-Gi(x,y))2+(Ri(x,y)-Bi(x,y))*(Gi(x,y)-Bi(x,y))]]]>Si(x,y)=Max(Ri(x,y),Gi(x,y),Bi(x,y))-Min(Ri(x,y),Gi(x,y),Bi(x,y))Max(Ri(x,y),Gi(x,y),Bi(x,y))]]>Vi′(x，y)＝Max(Ri′(x，y)，Gi′(x，y)，Bi′(x，y))所述Hi′(x，y)，Si′(x，y)，Vi′(x，y)分別表示轉換後第i幅圖像在採樣點(x，y)的色調、飽和度、明度三個通道的值，而Ri′(x，y)，Gi′(x，y)，Bi′(x，y)分別表示調整白平衡後第i幅圖像在採樣點(x，y)的紅、綠、藍三個通道的值，校正白平衡後圖像的HSV通道表示為
fi′(x，y)＝[Hi′(x，y)，Si′(x，y)，Vi′(x，y)]步驟(3.2)，把Macbeth色卡的標準值Mj轉入HSV空間，Mj＝[MRj，MGj，MBj]，j＝1～24MHj=cos-1[(MRj-MGj)+(MRj-MBj)2(MRj-MGj)2+(MRj-MGj)(MRj-MBj)]]]>則MSj=Max(MRj,MGj,MBj)-Min(MRj,MGj,MBj)Max(MRj,MGj,MBj)]]>MVj＝Max(MRj，MGj，MBj)其中，MRj，MGj，MBj分別表示色卡第j個色塊的紅、綠、藍三個通道的值，MHj，MSj，MVj分別表示轉換後第j個色塊的色調、飽和度、明度三個通道的值；得到色卡標準值的HSV空間表達方式Mj＝[MHj，MSj，MVj]，j＝1～24；步驟(4)，按照以下步驟通過標準Macbeth色卡與色卡照片的值分別求出各調整參數步驟(4.1)，求出調整白平衡後Macbeth色卡照片色調H通道的平均值，並把其與標準色卡平均色調作比較，得到色調調整參數hN副Macbeth照片的色調平均值為Hav=1Ni=1NHavi,]]>Havi為調整白平衡後的第i個圖像的色調H通道的平均值，Macbeth色卡的標準色調平均值為Hst=124j=124MHj,]]>色調調整參數為h＝Hav-Hst；步驟(4.2)，求出調整白平衡後Macbeth色卡照片明度V通道的平均值，並把其與標準色卡平均明度作比較，得到明度調整參數vN副Macbeth照片的明度平均值為Vav=1Ni=1NVavi,]]>Vavi為調整白平衡後的第i個圖像的明度V通道的平均值，Macbeth色卡的標準明度平均值為Vst=124j=124MVj,]]>明度調整參數為v＝Vav-Vst；步驟(4.3)，求調整自平衡後Macbeth色卡照片飽和度S通道的平均值，並把其與色卡標準值的飽和度做比較，通過擬合得到飽和度調整參數s在N張Macbeth色卡照片中，色塊j的飽和度平均值為Savj=1Ni=1NfSij,]]>其中，fSij為第i幅照片中色塊j的飽和度，i＝1～N，j＝1～24，色卡中各色塊的標準飽和度為MS1，MS2...MS24，飽和度調整參數s為s=j=124Savj*MSjj=124Savj2;]]>步驟(5)，求出曲線校正值gamma在N張Macbeth色卡照片中，色塊j的明度值為Vavj=1Ni=1NfVij,]]>其中，fVij為第i幅照片中色塊j的明度，i＝1～N，j＝1～24，色卡中各色塊的標準明度為Vav1，Vav2...Vav24，曲線校正值gamma為gamma=j=124ln(Vavj)*ln(MVj)j=124ln(Vavj)2;]]>
步驟(6)，用數位相機拍攝舌頭照片，得到圖像It(x，y)＝[IR(x，y)，IG(x，y)，IB(x，y)]，其中，IR(x，y)，IG(x，y)，IB(x，y)分別代表在該圖像採樣點(x，y)紅色、綠色、藍色的值；步驟(7)，校正舌象照片It(x，y)中的白色為純白色，得到校正後的舌象照片為It′(x，y)It′(x，y)＝[IR′(x，y)，IG′(x，y)，IB′(x，y)]IR(x,y)=255Max(IR(x,y))*IR(x,y)]]>IGi(x,y)=255Max(IG(x,y))*IG(x,y)]]>IBi(x,y)=255Max(IB(x,y))*IB(x,y)]]>其中，Max(IR(x，y))，Max(IG(x，y))和Max(IB(x，y))分別表示在圖像It(x，y)中，紅色通道、綠色通道和藍色通道的最大值；步驟(8)，將在RGB空間表示的舌象圖片轉換到用色調H，飽和度S，明度V空間表示IH(x,y)=cos-1[(IR(x,y)-IG(x,y))+(IR(x,y)-IB(x,y))2(IR(x,y)-IG(x,y))2+(IR(x,y)-IB(x,y))(IG(x,y)-IB(x,y))]]]>IS(x,y)=Max(IR(x,y),IG(x,y),IB(x,y))-Min(IR(x,y),IG(x,y),IB(x,y))Max(IR(x,y),IG(x,y),IB(x,y))]]>IV′(x，y)＝Max(IR′(x，y)，IG′(x，y)，IB′(x，y))；步驟(9)，判斷在校正白平衡後，舌象圖片曝光是否過度，對曝光不足的圖片要進行明度均衡步驟(9.1)，對所述的照片做明度直方圖分布直方圖HistV(t)＝Num(IV′(x，y)＝t)，t＝0～255，表示在直方圖中，第t個分量代表的意思為在明度圖IV′(x，y)中值為t的點的個數；步驟(9.2)，求明度圖的峰值PeakV
PeakV＝Max(HistV(t))，t＝0～255；步驟(9.3)，判斷是否PeakV＜thresholdV其中，thresholdV為設定值取值100，若PeakV≥thresholdV，則對IV′(x，y)不處理，否則，進入下一個步驟；步驟(9.4)，對圖像IV′(x，y)作直方圖均衡化，得到IV(x,y)=k=1IV(x,y)HistV(IV(x,y)),]]>k表示明度值的計數器；步驟(10)，根據步驟(4)設定的調整參數h、s、v對HSV空間內的圖像進行校正IHd(x，y)＝IH′(x，y)-hISd(x，y)＝IS′(x，y)*s；IVd(x，y)＝IV′(x，y)-v步驟(11)，將HSV空間內的圖像轉化到RGB空間內步驟(11.1)，設定四個臨時變量f，aa，bb，cc幫助轉化其中，f＝IHd-floor(IHd)，函數floor(IHd)的意思是取比IHd小的最大的整數，故f表示的是IHd的小數部分，aa＝IVd*(1-ISd)bb＝IVd*(1-(ISd*f))cc＝IVd*(1-(ISd*(1-f)))步驟(11.2)，根據IHd的範圍確定IRd，IGd，IBd的值若IHd
]>則IRd＝IVd，IGd＝cc，IBd＝aa若IHd[6~3),]]>則IRd＝bb，IGd＝IVd，IBd＝aa若IHd[3~2),]]>則IRd＝aa，IGd＝IVd，IBd＝cc
若IHd[2~23),]]>則IRd＝aa，IGd＝bb，IBd＝IVd若IHd[23~56),]]>則IRd＝cc，IGd＝aa，IBd＝IVd若IHd[56~2),]]>則IRd＝IVd，IGd＝aa，IBd＝bb步驟(12)，用曲線校正值gamma對圖像進行調整IRd′(x，y)＝IRd(x，y)gammaIGd′(x，y)＝IGd(x，y)gammaIBd′(x，y)＝IBd(x，y)gamma得到的調整後圖像Itd(x，y)＝[IRd′(x，y)，IGd′(x，y)，IBd′(x，y)]就是調整後的舌象照片。
使用結果證明經過醫生目測，確定調整後的圖象比未調整的圖象更確切的反映了舌頭的真實顏色，得到醫生的認可。


圖1算法流程圖；圖2Macbeth色卡實物圖；圖3Macbeth色卡示意圖；圖4Macbeth色卡真值表；圖5照片的直方圖(a)曝光未足的照片明度直方圖，(b)作直方圖均衡化之後的明度直方圖；圖6拍攝的一張舌象照片；圖7調整白平衡、明度均勻化之後的舌象照片；
圖8調整完的舌象照片結果。
具體實施例方式
該方法硬體由一個數位照相機和一臺計算機組成。調整算法的軟體由Matlab實現。輸入的舌頭照片由中醫大夫用數位相機拍攝，拍攝時病人平伸出舌頭，方便醫生將整個舌頭攝入照片。
Macbeth色卡由24個色塊組成，分布為四行六列，按照從左至右，從上到下的順序排列，如圖2所示。依次表示為Mj＝[MRj，MGj，MBj]，j＝1～24，順序示意圖如圖3所示。其中，MRj，MGj，MBj分別表示第j個色塊中紅色，綠色，藍色通道的數值，其附帶說明中列有該卡24個色塊的標準值，如圖4所示。
採用尼(Sony)Cybershot DSC-W1數位相機，在室內拍照，拍攝時避免強光幹擾，同時使用強制閃光燈模式，距離為30釐米左右。拍攝10張Macbeth色卡，將照片輸入到計算機中。
對十幅圖像調整白平衡，將圖像中最亮的顏色調整到(255，255，255)，其他顏色作相應的線性調整。再將其轉化到HSV空間。
對於轉化到HSV空間中的圖像，與標準色卡顏色做對比，求出參量。在我們的實驗中，得到四個參量分別是h＝0.02，s＝-5，v＝-6，gamma＝1.1。
攝入一張舌頭的照片，存入計算機。如圖6所示。對該照片調整白平衡後，轉換到HSV空間。求V通道的直方圖，發現該圖像屬於曝光不足類型，對圖像進行明度均衡化，得到圖片如圖7所示。
再按照這套系統得到的參數h＝0.02，s＝-5，v＝-6，gamma＝1.1對圖像進行相應的調整，最後調整後的結果如圖8所示。
本發明具體實施步驟如下1.拍攝N張Macbeth色卡拍攝條件為在室內拍照，拍攝時避免強光幹擾，同時使用強制閃光燈模式，距離為30釐米左右。拍攝N張Macbeth色卡，N＝10～15。將照片輸入到計算機中。
2.對這N張Macbeth色卡照片校正白平衡將儲存在計算機中的N張照片表示為f1(x，y)，f2(x，y)...fN(x，y)，其中，對於每一幅圖像，fi(x，y)＝[Ri(x，y)，Gi(x，y)，Bi(x，y)]，i＝1...N。(x，y)代表圖像的採樣點，Ri(x，y)，Gi(x，y)，Bi(x，y)分別代表在該採樣點紅色、綠色、藍色的值。
由於在數碼照片中的純白色的紅、綠、藍三個顏色的值分別為255，255，255，是圖像中最亮的顏色，也是各通道的最大值。為了校正拍攝圖像的亮度色偏，在校正圖像顏色之前，需要將照片中的白色校正為純白色，其方法為Ri(x,y)=255Max(Ri)*Ri(x,y)]]>Gi(x,y)=255Max(Gi)*Gi(x,y)]]>Bi(x,y)=255Max(Bi)*Bi(x,y)]]>其中，Max(Ri)，Max(Gi)和Max(Bi)表示在圖像fi(x，y)中，紅色通道、綠色通道和藍色通道的最大值。調整後相應圖片表示為fi′＝[Ri′(x，y)，Gi′(x，y)，Bi′(x，y)]。通過調整白平衡，我們得到一系列調整後的圖像f1′(x，y)，f2′(x，y)...fN′(x，y)。
3.將在RGB(紅、綠、藍)空間表示的fi′(x，y)和色卡顏色Mj＝[MRj，MGj，MBj]，j＝1～24轉入HSV(色調，飽和度，明度)空間表示對於已經校正白平衡的圖像fi′(x，y)＝[Ri′(x，y)，Gi′(x，y)，Bi′(x，y)]，通過下式將其轉換到HSV空間中。
Hi(x,y)=cos-1[(Ri(x,y)-Gi(x,y))+(Ri(x,y)-Bi(x,y))2(Ri(x,y)-Gi(x,y))2+(Ri(x,y)-Bi(x,y))*(Gi(x,y)-Bi(x,y))]]]>Si(x,y)=Max(Ri(x,y),Gi(x,y),Bi(x,y))-Min(Ri(x,y),Gi(x,y),Bi(x,y))Max(Ri(x,y),Gi(x,y),Bi(x,y))]]>Vi′(x，y)＝Max(Ri′(x，y)，Gi′(x，y)，Bi′(x，y))其中，Ri′(x，y)，Gi′(x，y)，Bi′(x，y)分別表示調整白平衡後第i幅圖像在採樣點(x，y)的紅、綠、藍三個通道的值，Hi′(x，y)，Si′(x，y)，Vi′(x，y)分別表示轉換後第i幅圖像在採樣點(x，y)的色調、飽和度、明度三個通道的值。由此得到校正白平衡之後圖像的HSV通道表示為fi′(x，y)＝[Hi′(x，y)，Si′(x，y)，Vi′(x，y)]另外，將對色卡的標準值Mj＝[MRj，MGj，MBj]，j＝1～24也轉入到HSV空間。
MHj=cos-1[(MRj-MGj)+(MRj-MBj)2(MRj-MGj)2+(MRj-MGj)(MRj-MBj)]]]>MSj=Max(MRj,MGj,MBj)-Min(MRj,MGj,MBj)Max(MRj,MGj,MBj,)]]>MVj＝Max(MRj，MGj，MBj)其中，MRj，MGj，MBj分別表示色卡第j個色塊的紅、綠、藍三個通道的值，MHj，MSj，MVj分別表示轉換後第j個色塊的色調、飽和度、明度三個通道的值。從而得到色卡標準值的HSV空間表達方式Mj＝[MHj，MSj，MVj]，j＝1～24。
4.求出調整白平衡後Macbeth色卡照片H(色調)通道的平均值，與色卡平均色調做比較，得到色調調整參數h用Hav1，Hav2，...HavN表示調整後的各個圖像i的H通道的平均值，則N副圖像的色調平均值為Hav=1Ni=1NHavi]]>另外，求色卡標準色調值的平均值Hst=124j=124MHj]]>兩者的差h＝Hav-Hst為調整色度的參數。
5.求出調整白平衡後Macbeth色卡照片V(明度)通道的平均值，與色卡平均明度做比較，得到明度調整參數v用Vav1，Vav2，...VavN表示調整後的各個圖像的V通道的平均值，則N副圖像的明度平均值為Vav=1Ni=1NVavi]]>另外，求色卡標準值的平均值Vst=124j=124MVj]]>兩者的差v＝Vav-Vst為調整明度的參數。
6.求出調整白平衡後Macbeth色卡照片S(飽和度)通道的平均值，與色卡的飽和度做比較，通過擬合得到飽和度調整參數s在一張調整了白平衡之後的照片fi′(x，y)中，按照位置分別取出24個矩形的色塊，如圖3所示，求得各個色塊內飽和度分別為fSi1，fSi2....fSi24。對採集的所有照片都分別求出24個色塊的飽和度之後，再求各個色塊對於這N張圖片的平均值。
Savj=1Ni=1NfSij]]>對於求得的飽和度平均值Sav1，Sav2...Sav24和色卡標準飽和度MS1，MS2...MS24，用最小二乘法標準進行擬和，具體方法為選取參數s，MSj＝s*Savj，使得=j=124(s*Savj-MSj)2]]>的值最小。
s的計算方法為s=j=124Savj*MSjj=124Savj2]]>7.求出調整白平衡後色卡照片V(明度)通道的平均值，與色卡的明度做比較，通過擬合得到曲線校正值gammagamma源於CRT(顯示器/電視機)的響應曲線，即其明度與輸入電壓的非線性關係；gamma校正相當於對圖像進行處理；gamma的變化帶來明度的變化，故通過明度V通道來得到gamma的值在一張調整了白平衡之後的照片fi′(x，y)中，按照位置分別取出24個矩形的色塊，求得各個色塊內明度數值分別為fVi1，fVi2....fVi24。對採集的所有照片都分別求出24個色塊的明度之後，再求各個色塊對於這N張圖片的平均值。
Vavj=1Ni=1NfVij]]>對於求得的明度平均值Vav1，Vav2...Vav24和色卡標準明度MV1，MV2...MV24，用最小二乘法標準進行擬和，具體方法為選取參數gamma，MVj＝Vavjgamma，使得=j=124(Vavjgamma-MVj)2]]>的值最小。
gamma的計算方法為gamma=j=124ln(Vavj)*ln(MVj)j=124ln(Vavj)2]]>8.用數位相機拍攝舌頭照片，存入計算機。
其表示方法為It(x，y)＝[IR(x，y)，IG(x，y)，IB(x，y)]，(x，y)代表圖像的採樣點，IR(x，y)，IG(x，y)，IB(x，y)分別代表在該採樣點紅色、綠色、藍色的值。
9.校正舌象照片白平衡將舌象照片中的白色校正為純白色，其方法為
It′(x，y)＝[IR′(x，y)，IG′(x，y)，IB′(x，y)]IR(x,y)=255Max(IR)*IR(x,y)]]>IGi(x,y)=255Max(IG)*IG(x,y)]]>IBi(x,y)=255Max(IB)*IB(x,y)]]>其中，Max(IR)，Max(IG)和Max(IB)表示在圖像It(x，y)中，紅色通道、綠色通道和藍色通道的最大值。通過調整白平衡，我們得到調整後的舌象圖片為It′(x，y)。
10.將在RGB空間表示Iti′(x，y)轉入HSV(色調，飽和度，明度)空間表示IH(x,y)=cos-1[(IR(x,y)-IG(x,y))+(IR(x,y)-IB(x,y))2(IR(x,y)-IG(x,y))2+(IR(x,y)-IB(x,y))(IG(x,y)-IB(x,y))]]]>IS(x,y)=Max(IR(x,y),IG(x,y),IB(x,y))-Min(IR(x,y),IG(x,y),IB(x,y))Max(IR(x,y),IG(x,y),IB(x,y))]]>IV′(x，y)＝Max(IR′(x，y)，IG′(x，y)，IB′(x，y))11.曝光不足的照片進行明度均衡校正白平衡後的舌象，首先要分析明度直方圖分布，如果峰值出現的位置小於事先確定的閾值，對舌象作標記，經過明度均衡，再進行下一步的調節。
統計圖像的明度通道IV′(x，y)的直方圖。明度通道的取值為0～255。統計明度通道的直方圖HistV(t)，t＝0～255。
直方圖的定義為HistV(t)＝Num(IV′(x，y)＝t)，即直方圖的第t個分量代表的意思為在明度圖IV′(x，y)中，值為t的點的個數。求明度圖的峰值PeakV＝Max(HistV(t))，t＝0～255，圖5(a)表示為一個圖像的直方圖。橫坐標為灰度值，取值從0到255，縱坐標為圖像中灰度值等於橫坐標灰度的像素點的個數。
如果PeakV＜thresholdV，則對圖像IV′(x，y)作直方圖均衡化。均衡化的公式表示為IV(x,y)=k=1IV(x,y)HistV(IV(x,y)),]]>表示的意思是，一個像素點(x，y)在均衡化之前的灰度是IV′(x，y)，那麼這一點在均衡化之後的明度值是直方圖從灰度值1到灰度值IV′(x，y)的和。式子中的k表示明度值，圖5(b)為改圖通過直方圖均衡變化後的直方圖。
如果PeakV≥thresholdV，對IV′(x，y)不進行任何處理。
12.根據設定的參數h、s、v對HSV空間內的圖像進行校正；IHd(x，y)＝IH′(x，y)-hISd(x，y)＝IS′(x，y)*sIVd(x，y)＝IV′(x，y)-v13.將在HSV空間中的圖像轉化到RGB空間後再用gamma係數將HSV轉到RGB空間的程序為設四個臨時變量f，aa，bb，cc來幫助運算，其中f＝IHd-floor(IHd)，函數floor(IHd)的意思是取比IHd小的最大的整數，故f表示的是IHd的小數部分aa＝IVd*(1-ISd)bb＝IVd*(1-(ISd*f))cc＝IVd*(1-(ISd*(1-f)))根據IHd的範圍可以確定出IRd，IGd，IBd的值若IHd
]>則IRd＝IVd，IGd＝cc，IBd＝aa若IHd[6~3),]]>則IRd＝bb，IGd＝IVd，IBd＝aa若IHd[3~2),]]>則IRd＝aa，IGd＝IVd，IBd＝cc
若IHd[2~23),]]>則IRd＝aa，IGd＝bb，IBd＝IVd若IHd[23~56),]]>則IRd＝cc，IGd＝aa，IBd＝IVd若IHd[56~2),]]>則IRd＝IVd，IGd＝aa，IBd＝bb在轉入到RGB空間後，再用曲線校正值gamma值對RGB空間的圖象進行調整。
IRd′(x，y)＝IRd(x，y)gammaIGd′(x，y)＝IGd(x，y)gammaIBd′(x，y)＝IBd(x，y)gamma得到的調整後圖像Itd(x，y)＝[IRd′(x，y)，IGd′(x，y)，IBd′(x，y)]就是調整後的舌象照片。
權利要求
1.數字舌象色偏校正方法，其特徵在於，依次含有以下步驟步驟(1)，在強制閃光條件下，用數位相機拍攝N張Macbeth色卡，N＝10～15張，並把照片輸入計算機；步驟(2)，計算機對N張Macbeth色卡照片校正白平衡若所述N張照片Macbeth色卡照片表示為f1(x，y)，f2(x，y)…fN(x，y)該照片中每一幅圖像表示為fi(x，y)＝[Ri(x，y)，Gi(x，y)，Bi(x，y)]，i＝1…NRi(x，y)，Gi(x，y)，Bi(x，y)分別代表在採樣點(x，y)的紅色、綠色、藍色的值；則校正白平衡後各照片相應的圖片表示為fi′＝[Ri′(x，y)，Gi′(x，y)，Bi′(x，y)]，Ri(x,y)=255Max(Ri(x,y))*Ri(x,y)]]>其中，Gi(x,y)=255Max(Gi(x,y))*Gi(x,y)]]>Bi(x,y)=255Max(Bi(x,y))*Bi(x,y)]]>其中，Max(Ri(x，y))，Max(Gi(x，y))和Max(Bi(x，y))分別表示在圖像fi(x，y)中，紅色通道、綠色通道和藍色通道的最大值；步驟(3)，把將在RGB空間表示的fi′(x，y)和Macbeth色卡顏色轉入HSV空間表示，HSV分別表示色調，飽和度和明度步驟(3.1)，把fi′(x，y)＝[Ri′(x，y)，Gi′(x，y)，Bi′(x，y)]轉換到HSV空間Hi(x,y)=cos-1[(Ri(x,y)-Gi(x,y))+(Ri(x,y)-Bi(x,y))2(Ri(x,y)-Gi(x,y))2+(Ri(x,y)-Bi(x,y))*(Gi(x,y)-Bi(x,y))]]]>Si(x,y)=Max(Ri(x,y),Gi(x,y),Bi(x,y))-Min(Ri(x,y),Gi(x,y),Bi(x,y))Max(Ri(x,y),Gi(x,y),Bi(x,y))]]>Vi′(x，y)＝Max(Ri′(x，y)，Gi′(x，y)，Bi′(x，y))所述Hi′(x，y)，Si′(x，y)，Vi′(x，y)分別表示轉換後第i幅圖像在採樣點(x，y)的色調、飽和度、明度三個通道的值，而Ri′(x，y)，Gi′(x，y)，Bi′(x，y)分別表示調整白平衡後第i幅圖像在採樣點(x，y)的紅、綠、藍三個通道的值，校正白平衡後圖像的HSV通道表示為fi′(x，y)＝[Hi′(x，y)，Si′(x，y)，Vi′(x，y)]步驟(3.2)，把Macbeth色卡的標準值Mj轉入HSV空間，Mj＝[MRj，MGj，MBj]，j＝1～24MHj=cos-1[(MRj-MGj)+(MRj-MBj)2(MRj-MGj)2+(MRj-MGj)(MRj-MBj)]]]>則MSj=Max(MRj,MGj,MBj)-Min(MRj,MGj,MBj)Max(MRj,MGj,MBj)]]>MVj＝Max(MRj，MGj，MBj)其中，MRj，MGj，MBj分別表示色卡第j個色塊的紅、綠、藍三個通道的值，MHj，MSj，MVj分別表示轉換後第j個色塊的色調、飽和度、明度三個通道的值；得到色卡標準值的HSV空間表達方式Mj＝[MHj，MSj，MVj]，j＝1～24；步驟(4)，按照以下步驟通過標準Macbeth色卡與色卡照片的值分別求出各調整參數步驟(4.1)，求出調整白平衡後Macbeth色卡照片色調H通道的平均值，並把其與標準色卡平均色調作比較，得到色調調整參數hN副Macbeth照片的色調平均值為Hav=1Ni=1NHavi,]]>Havi為調整白平衡後的第i個圖像的色調H通道的平均值，Macbeth色卡的標準色調平均值為Hst=124j=124MHj,]]>色調調整參數為h＝Hav-Hst；步驟(4.2)，求出調整白平衡後Macbeth色卡照片明度V通道的平均值，並把其與標準色卡平均明度作比較，得到明度調整參數vN副Macbeth照片的明度平均值為Vav=1Ni=1NVavi,]]>Vavi為調整白平衡後的第i個圖像的明度V通道的平均值，Macbeth色卡的標準明度平均值為Vst=124j=124MVj,]]>明度調整參數為v＝Vav-Vst；步驟(4.3)，求調整白平衡後Macbeth色卡照片飽和度S通道的平均值，並把其與色卡標準值的飽和度做比較，通過擬合得到飽和度調整參數s在N張Macbeth色卡照片中，色塊j的飽和度平均值為Savj=1Ni=1NfSij,]]>其中，fSij為第i幅照片中色塊j的飽和度，i＝1～N，j＝1～24，色卡中各色塊的標準飽和度為MS1，MS2…MS24，飽和度調整參數s為s=j=124Savj*MSjj=124Savj2;]]>步驟(5)，求出曲線校正值gamma在N張Macbeth色卡照片中，色塊j的明度值為Vavj=1Ni=1NfVij,]]>其中，fVij為第i幅照片中色塊j的明度，i＝1～N，j＝1～24，色卡中各色塊的標準明度為Vav1，Vav2…Vav24，曲線校正值gamma為j=124ln(Vavj)*ln(MVj)j=124ln(Vavj)2;]]>步驟(6)，用數位相機拍攝舌頭照片，得到圖像It(x，y)＝[IR(x，y)，IG(x，y)，IB(x，y)]，其中，IR(x，y)，IG(x，y)，IB(x，y)分別代表在該圖像採樣點(x，y)紅色、綠色、藍色的值；步驟(7)，校正舌象照片It(x，y)中的白色為純白色，得到校正後的舌象照片為It′(x，y)It′(x，y)＝[IR′(x，y)，IG′(x，y)，IB′(x，y)]IR(x,y)=255Max(IR(x,y))*IR(x,y)]]>IGi(x,y)=255Max(IG(x,y))*IG(x,y)]]>IBi(x,y)=255Max(IB(x,y))*IB(x,y)]]>其中，Max(IR(x，y))，Max(IG(x，y))和Max(IB(x，y))分別表示在圖像It(x，y)中，紅色通道、綠色通道和藍色通道的最大值；步驟(8)，將在RGB空間表示的舌象圖片轉換到用色調H，飽和度S，明度V空間表示IH(x,y)=cos-1[(IR(x,y)-IG(x,y))+(IR(x,y)-IB(x,y))2(IR(x,y)-IG(x,y))2+(IR(x,y)-IB(x,y))*(IG(x,y)-IB(x,y))]]]>IS(x,y)=Max(IR(x,y),IG(x,y),IB(x,y))-Min(IR(x,y),IG(x,y),IB(x,y))Max(IR(x,y),IG(x,y),IB(x,y))]]>IV′(x，y)＝Max(IR′(x，y)，IG′(x，y)，IB′(x，y))；步驟(9)，判斷在校正白平衡後，舌象圖片曝光是否過度，對曝光不足的圖片要進行明度均衡步驟(9.1)，對所述的照片做明度直方圖分布直方圖HistV(t)＝Num(IV′(x，y)＝t)，t＝0～255，表示在直方圖中，第t個分量代表的意思為在明度圖IV′(x，y)中值為t的點的個數；步驟(9.2)，求明度圖的峰值PeakVPeakV＝Max(HistV(t))，t＝0～255；步驟(9.3)，判斷是否PeakV＜thresholdV其中，thresholdV為設定值取值100，若PeakV≥thresholdV，則對IV′(x，y)不處理，否則，進入下一個步驟；步驟(9.4)，對圖像IV′(x，y)作直方圖均衡化，得到IV(x,y)=k=1IV(x,y)HistV(IV(x,y)),]]>k表示明度值的計數器；步驟(10)，根據步驟(4)設定的調整參數h、s、v對HSV空間內的圖像進行校正IHd(x，y)＝IH′(x，y)-hISd(x，y)＝IS′(x，y)*s；IVd(x，y)＝IV′(x，y)-v步驟(11)，將HSV空間內的圖像轉化到RGB空間內步驟(11.1)，設定四個臨時變量f，aa，bb，cc幫助轉化其中，f＝IHd-floor(IHd)，函數floor(IHd)的意思是取比IHd小的最大的整數，故f表示的是IHd的小數部分，aa＝IVd*(1-ISd)bb＝IVd*(1-(ISd*f))cc＝IVd*(1-(ISd*(1-f)))步驟(11.2)，根據IHd的範圍確定IRd，IGd，IBd的值若IHd
]>則IRd＝IVd，IGd＝cc，IBd＝aa若IHd[6~3),]]>則IRd＝bb，IGd＝IVd，IBd＝aa若IHd[3~2),]]>則IRd＝aa，IGd＝IVd，IBd＝cc若IHd[2~23),]]>則IRd＝aa，IGd＝bb，IBd＝IVd若IHd[23~56),]]>則IRd＝cc，IGd＝aa，IBd＝IVd若IHd[56~2),]]>則IRd＝IVd，IGd＝aa，IBd＝bb步驟(12)，用曲線校正值gamma對圖像進行調整IRd′(x，y)＝IRd(x，y)gammaIGd′(x，y)＝IGd(x，y)gammaIBd′(x，y)＝IBd(x，y)gamma得到的調整後圖像Itd(x，y)＝[IRd′(x，y)，IGd′(x，y)，IBd′(x，y)]就是調整後的舌象照片。
全文摘要
本發明涉及舌象色偏的數字校正方法，其特徵在於，依次含有以下步驟對用閃光燈拍攝的Macbeth色校準比色卡圖像進行白平衡校正後轉入色調，飽和度，明度空間，與色卡的標準值比較得到相應的調整參數；再用數位相機拍攝舌象圖片，再按上述方法調整白平衡後轉入色調，飽和度，明度空間，用上述求出的調整參數對色調，飽和度，飽和度進行調整後，轉化回紅，綠，藍空間；最後用gamma值對紅綠藍空間的圖片進行調整。曲線校正值gamma值是通過Macbeth色卡標準值的明度值和色卡照片中的明度平均值用最小二乘法為標準進行擬合的。試驗證明，本方法更確切地反映了舌頭的真實顏色，得到了醫生的認可。
文檔編號A61B5/00GK1945627SQ200610113870
公開日2007年4月11日 申請日期2006年10月20日 優先權日2006年10月20日
發明者白淨, 張永紅, 吳佳, 崔珊珊, 孫曉靜 申請人:清華大學