[发明专利]根部欠照明舌图像的自适应暗部细节复现方法

摘要

根部欠照明舌图像的自适应暗部细节复现方法属于医学图像处理领域，针对根部欠照明的舌图像提出。该方法是在同一光源条件下，固定拍摄仪器和拍摄对象的位置，通过改变曝光时间获取一组不同曝光量的舌图像。首先利用相机辐射标定算法对拍摄仪器进行响应曲线估计，然后根据得到的三通道响应曲线对不同曝光量的舌图像序列进行合成，得到合成舌图像每一个像素点的辐照度值，最后通过色调映射将合成的舌图像数据映射到普通的显示设备上进行显示，映射过程中完成舌图像的自适应性，实现欠照明舌根部细节的复现。该方法可以通过对合成舌图像的映射实现欠照明舌根部细节的复现，更好的再现真实舌体的亮区和暗区信息，有利于中医舌诊的客观性。

主权项

1.根部欠照明舌图像的自适应暗部细节复现方法，其特征在于，依次包括下述步骤：1)首先在同一光源环境下，固定拍摄仪器和拍摄对象的位置，通过改变曝光时间获取P个不同曝光量的舌图像，并将其输入计算机，计算机读取P个舌图像，每个舌图像的像素点数均为m×n，将读取的所有像素点的R、G、B值分别存放在r_m×n×P，g_m×n×P，b_m×n×P三个数组中，m×n×P是每个数组的维数；2)相机辐射标定：在合成图像之前需要估计相机的响应函数u，首先利用光电转换函数测试卡，根据测试卡中的色块密度计算对应的反射率，所述的光电转换函数测试卡有M个不同密度的灰色块组成且色块密度density已知，由密度计算反射率的公式为refl＝10^-density，进而得到相对曝光量的自然对数值lnrefl＝ln(10^-density)；然后拍摄光电转换函数测试卡的图像，由计算机读取图像并显示，从图像的M个色块中依次选取M个点并得到其像素值，以像素值为横坐标，以对应的相对曝光量对数值lnrefl为纵坐标作图描点，拟合得到相机R、G、B三通道的响应曲线R_g，G_g，B_g；3)读取得到的P个舌图像并进行合成：根据成像过程表达式Z_ij，k＝f(E_ijΔt_k)，求其反函数即f^-1(Z_ij，k)＝E_ijΔt_k，将u定义为lnf^-1，即上面所求的响应曲线，上式变为u(Z_ij，k)＝lnE_ij+lnΔt_k，其中，E_ij表示某一点的辐照度；Δt_k为曝光时间其中1≤k≤P，辐照度E_ij和曝光时间Δt_k的乘积表示该点的曝光量；Z_ij，k表示第k个图像第i行j列对应的像素值，u(Z_ij，k)是像素值Z_ij，k对应的曝光量自然对数值；i，j是对应像素在图像中的位置标识，1≤i≤m，1≤j≤n；Z_ij，k和Δt_k以及响应曲线u均已知，因此得到某一像素点辐照度自然对数值的计算公式为lnE_ij＝u(Z_ij，k)-lnΔt_k；根据某一像素的不同曝光量，其辐照度自然对数值按加权平均计算公式如下：lnE(i,j)=Σk=1Pw(Zij,k)(u(Zij,k)-lnΔtk)Σk=1Pw(Zij,k)---(1)]]>将所求R、G、B三个通道的响应曲线R_g，G_g，B_g分别代入公式(1)，逐像素计算得到图像R、G、B三个通道的辐照度自然对数值R_lE，G_lE，B_lE，P是不同曝光量舌图像的个数，w(Z_ij)是权重函数，针对一个图像其具体表达式为：其中，Z_min＝0，Z_max＝255，Z_ij是一个图像中第i行j列对应的像素值，由上述计算得到的图像的辐照度自然对数R_lE，G_lE，B_lE取自然指数得到图像三个通道的辐照度值分别为R_E，G_E，B_E；4)色调映射：将合成的舌图像复现到普通显示设备上进行显示，提高舌根部区域亮度，实现根部欠照明舌图像的自适应性，使其更多细节信息显露出来；首先，基于场景的关键值设置输出舌图像的色调范围，把亮度的几何平均值作为场景关键值的近似，计算公式为：L‾w=1Nexp(Σi,jln(δ+E(i,j)))---(2)]]>其中，E(i，j)是像素(i，j)的辐照度值；N是合成图像总的像素个数；δ是引入参数，δ取0.1～10；其次，对图像整体亮度范围进行压缩，针对某一点其压缩后亮度值的计算公式为：L(i,j)=aL‾wE(i,j)---(3)]]>逐像素计算得到图像R、G、B三通道压缩后的的亮度分别为R_L，G_L，B_L；引入参数a，a取3.6～10.8；最后，对舌图像高亮度区域的亮度进行压缩，而保持低亮度值基本不变，某一像素点显示亮度的计算公式为：Ld(i,j)=L(i,j)(1+L(i,j)Lwhite2)1+L(i,j)---(4)]]>逐像素计算得到图像三个通道的显示亮度分别为R_L_d，G_L_d，B_L_d；其中，L_white是场景中的最大亮度值，图像R、G、B三个通道最大值分别为R_L_white，G_L_white，B_L_white；高亮度值的压缩比例接近1/L，低亮度值压缩比例接近1；5)对得到的显示亮度作归一化处理将其规范到0～255范围内：Ld=Ld(i,j)×255max(max(Ld(i,j)))---(5)]]>逐像素计算依次得到图像R、G、B三个通道的显示亮度值R_Ld，G_Ld，B_Ld，将其作为图像三通道颜色值输出最后图像并保存。