CN101947101B - 一种舌色还原色卡的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种提高舌色还原效果、使得舌数字图像能更确切的反映舌头真实颜色的舌色还原色卡的制作方法。利用标准24色块的Munsell色卡和一个稳定的舌图像采集环境，采集舌图像，以此为依据确定舌色还原专用色卡的颜色标准值；每个色卡中的色块按一定位置放置在色卡上，色卡也按一定的方式放置在图像采集传感器前，并以该次采集的图像为依据，确定舌色还原专用色卡的颜色标准值，根据这些颜色标准值定制该次的舌色还原专用色卡；本发明根据舌色还原的特殊要求而专门定制色卡中色块的标准值，其确定方法有根据、科学性强，能够极大的提高舌色还原的效果，使得舌数字图像能更确切的反映舌头的真实颜色。
Description
(一)技术领域
本发明涉及计算机舌诊技术，具体说就是一种舌色还原色卡的制作方法。
(二)背景技术
舌色校正(或称为舌色还原)是舌图像采集设备中保证图像质量的重要手段，而标准色卡则是舌色校正所必需的重要工具。然而对于舌图像采集设备，还没有研究试图用合理的方法来设计标准色卡，造成舌色校正的方法应用并不普遍，限制了计算机舌诊的技术的进一步发展。
舌图像的采集是计算机舌诊研究最基本的步骤，舌颜色也是舌上最直观、也最具有病理意义的特征，但是采集到的舌数字图像的颜色往往与舌头在自然光线下的颜色并不一致，而这种差异在后续步骤中的每个环节中将被逐步放大，甚至影响最终的诊断决策。为了消除光照环境和采集设备的变化对图像数据的影响，舌色校正应该成为计算机舌诊研究所必需的第一步预处理过程。
在舌色校正的过程中，标准色卡是一个必不可少的工具，它是自然界存在的颜色在某种材料上的体现，是颜色科学实现在一定范围内统一标准的工具。目前国内外的色卡种类繁多，还没有统一的色彩应用标准。而用于舌色还原的标准色卡也有其特殊性，需要根据舌色还原的特殊要求而专门定制。然而舌色校正的研究者们大都将目光聚焦在光源、光路、传感器、还原算法等环节，却没有对标准色卡进行深入的研究，在实际应用中严重影响了校正的效果。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种提高舌色还原效果，使得舌数字图像能更确切的反映舌头真实颜色的舌色还原色卡的制作方法。
本发明的目的是这样实现的：舌色还原色卡制作方法的步骤如下：
步骤一：首先利用标准24色块的Munsell色卡和一个稳定的舌图像采集环境，采集舌图像，以此为依据确定舌色还原专用色卡的颜色标准值，根据这些颜色标准值定制舌色还原专用色卡，其中每个色卡由多个色块组成，每个色块的标准值按一定方法确定，这样一次从“舌图像采集”到“确定舌色还原专用色卡的颜色标准值”再到“舌色还原专用色卡定制完成”的过程称为一次舌色还原过程；
步骤二：再次利用一个稳定的舌图像采集环境来采集舌图像，这次“舌图像采集”过程采用上一次舌色还原过程中所得到的舌色还原专用色卡，每个色卡中的色块按一定位置放置在色卡上，色卡也按一定的方式放置在图像采集传感器前，并以该次采集的图像为依据，确定舌色还原专用色卡的颜色标准值，根据这些颜色标准值定制该次的舌色还原专用色卡；
步骤三：重复步骤二，直到达到理想效果，其重复次数称为舌色还原迭代次数。
本发明还有以下技术特征：
(1)所述的舌色还原专用色卡在图像采集传感器前的放置方式是在线和离线方式结合。
(2)所述的舌色还原专用色卡的标准值包括离线方式的色卡颜色的标准值集合和在线方式的色卡颜色的标准值集合；
舌色还原专用色卡的标准值的确定方法，对于离线方式的色卡颜色的标准值集合需满足三个条件：颜色标准值位于舌色空间内；颜色标准值为Munsell Color book半光泽系列集合里的标准值；离线方式的色卡颜色的标准值集合刚好满足均匀实验设计方法的最低要求；
对于在线方式的色卡颜色的标准值集合，其色卡数量人为根据可放置色卡的区域大小及每个色卡的面积大小确定，其色卡颜色的标准值由层次聚类方法确定。
(3)所述的舌色还原专用色卡中每个色块的放置方式为：舌色空间中最常见的颜色即健康人群的淡红色放置在靠近中心的区域，其他的颜色则按舌色空间中离该颜色值的距离大致排列在离中心稍远的区域，而离该颜色值的距离最远的颜色值则放置在四角。
(4)所述的舌色还原的重复次数为两次或三次或四次。
本发明一种舌色还原色卡的制作方法，首次根据舌色还原的特殊要求而专门定制色卡中色块的标准值，并根据舌色还原的特殊要求确定舌色还原的迭代次数、色卡的放置方式、色块的放置位置。其确定方法有根据、科学性强，能够极大的提高舌色还原的效果，使得舌数字图像能更确切的反映舌头的真实颜色。
(四)附图说明
图1为本发明的舌色还原流程图。
(五)具体实施方式
下面结合附图举例对本发明作进一步说明。
实施例1：结合图1，本发明一种舌色还原色卡的制作方法，步骤如下：
步骤一：首先利用标准24色块的Munsell色卡和一个稳定的舌图像采集环境，采集舌图像，以此为依据确定舌色还原专用色卡的颜色标准值，根据这些颜色标准值定制舌色还原专用色卡，其中每个色卡由多个色块组成，每个色块的标准值按一定方法确定，这样一次从“舌图像采集”到“确定舌色还原专用色卡的颜色标准值”再到“舌色还原专用色卡定制完成”的过程称为一次舌色还原过程；
步骤二：再次利用一个稳定的舌图像采集环境来采集舌图像，这次“舌图像采集”过程采用上一次舌色还原过程中所得到的舌色还原专用色卡，每个色卡中的色块按一定位置放置在色卡上，色卡也按一定的方式放置在图像采集传感器前，并以该次采集的图像为依据，确定舌色还原专用色卡的颜色标准值，根据这些颜色标准值定制该次的舌色还原专用色卡；
步骤三：重复步骤二，直到达到理想效果，其重复次数称为舌色还原迭代次数。本发明还有以下技术特征：
所述的舌色还原专用色卡在图像采集传感器前的放置方式是在线和离线方式结合。
所述的舌色还原专用色卡的标准值包括离线方式的色卡颜色的标准值集合和在线方式的色卡颜色的标准值集合；
舌色还原专用色卡的标准值的确定方法，对于离线方式的色卡颜色的标准值集合需满足三个条件：
(1)颜色标准值位于舌色空间内；
(2)颜色标准值为Munsell Color book半光泽系列集合里的标准值；
(3)离线方式的色卡颜色的标准值集合刚好满足均匀实验设计方法的最低要求；
对于在线方式的色卡颜色的标准值集合，其色卡数量人为根据可放置色卡的区域大小及每个色卡的面积大小确定，其色卡颜色的标准值由层次聚类方法确定。
所述的舌色还原专用色卡中每个色块的放置方式：舌色空间中最常见的颜色即健康人群的淡红色放置在靠近中心的区域，其他的颜色则按舌色空间中离该颜色值的距离大致排列在离中心稍远的区域，而离该颜色值的距离最远的颜色值则放置在四角。
所述的舌色还原的重复次数为两次或三次或四次。
实施例2：结合图1，本发明一种舌色还原色卡的制作方法，在图1中，每个框中的字体如果没有下划线，则该框代表舌色还原色卡设计的过程步骤；如果每个框中的字体有下划线，则该框代表舌色还原色卡设计的过程步骤的输入或输出。且第一次“利用标准环境采集多种图像”的过程中，仅仅采用离线方式，且所用色卡为标准24色块的色卡(非舌色还原专用)，第2次及后续次舌色还原中的“利用标准环境采集多种图像”的过程中，同时采用离线和在线方式，且所用色卡为在专业厂家定制的舌色还原专用色卡，其定制色卡的标准值集合为前次舌色还原所确定的离线舌色还原专用色卡标准值集合和在线舌色还原专用色卡标准值集合确定，且分别用于离线和在线方式。
定义：标准24色块的色卡：为24色卡色彩测试标板爱色丽X-Rite ColorChecker 24(标准型)。标准24参照色，可在任意光照还媒介下真实还原色彩，包含24种自然物体的色彩。这是爱色丽公司下属孟塞尔实验室制作的Color Checker标准色卡。24个色块中的每一个都代表自然物的真实颜色，如：天蓝色、肤色、或叶绿色，并且每个色块的光线反射和其相应的真实物体一样。
实施例3：结合图1，本发明一种舌色还原色卡的制作方法，所述的离线方式是指在每次采集每一个舌图像样本之前，首先将标准色卡放置在图像传感器前，并采集一张(或多张)仅仅包含标准色卡、无舌头及其它背景的基准图像，然后利用其作为基准进行舌色还原；在线方式则是指在采集每一个舌样本图像的时候，在图像传感器的可视区域放置少量的标准色卡，利用其为基准进行舌色还原，即镜头的可视区域内有舌头、色卡及相关背景的情况。在线方式的精度一般优于离线方式，但是由于摄像头可视区域有限，并不能放置数量过多的标准色块，而离线方式则没有此缺点。
所述的舌色空间代表了在一定的舌象采集环境下所有舌数字图像所能表现的颜色的集合，该集合既包括健康的舌色，也包括各种不同疾病状态(包括亚健康状态)在舌面图像所呈现出的颜色。
一个稳定的舌图像采集环境：
舌色校正的效果并不是完美的，失真越大，则还原的效果也越难达到理想效果。因此需要构建一个接近于最佳舌象采集环境的光照条件，以尽量减少舌色失真。该舌图像采集环境利用舌图像采集设备进行采集，该设备除了无色卡外，由摄像机固定架、暗室架、光源、摄像机、摄像机座、遮盖物组成，无论在有色卡或无色卡的情况下，都可以完成采集图像的工作。且该舌图像采集设备(也就是这个“稳定的舌图像采集环境”)可以按照本发明的设计要求，改变放置色卡的方式和色卡中色块的位置。
第一次舌色还原的的步骤：
(1)利用标准24色块的色卡和“舌像采集设备”所设计的舌图像采集设备，采用离线方式，对于每一个舌样本(也就是每一个舌头)采集一张无色卡、仅有舌头及背景的数字图像和一张无舌头及背景、仅有色卡的数字图像。采集多个舌样本，于是得到“多张图像”(见流程图中方框)
(2)利用学位论文一(张宏志.舌图像获取与分析技术研究.哈尔滨工业大学博士论文.2007)中所述算法对每张无色卡、仅有舌头及背景的数字图像进行舌色还原计算，则每张无色卡、仅有舌头及背景的数字图像被转换成一张无色卡、仅有舌头及背景的且还原后的数字图像，每张还原后的数字图像中的像素都为还原后所对应的像素。
(3)利用学位论文二(庞博.计算机舌诊技术研究与系统实现.哈尔滨工业大学博士论文.2006)中所述舌体边缘分割算法，将每一张无色卡、仅有舌头及背景的且还原后的数字图像中的舌体区域部分分割出来，则该分割出来的区域中包括很多还原后所对应的像素，每张还原后的数字图像所分割出来的舌体区域部分大小并不一致，所以包含的像素数量也不一致。
(4)由于下一次舌色还原过程，将同时采用在线方式和离线方式，需要分别确定(或称为设计)两个舌色标准值集合：在线方式舌色标准值集合和离线方式舌色标准值集合。每一个集合即为所设计的离线或在线方式的色卡的设计值集合，每一个集合中的元素则为设计的离线或在线方式的色卡中的色块的设计值。
利用舌色空间、Color Book、均匀实验设计3种方法(下面A、B、C部分)来确定所设计的离线方式舌色标准值集合色卡中色块的标准值。利用舌色空间和层次聚类方法(下面a、b部分，a部分与A部分相同)来确定所设计的在线方式舌色标准值集合色卡中色块的标准值。其中A(也是a)和B为限定条件，C和b为方法。
A、将这些分割出来的舌体区域的所有像素合并(即集合论中的并操作)到一个像素的集合中，这个像素集合中的像素值是基于RGB空间的这些舌体区域所包含的颜色的可能值，且这个集合中无重复的元素。将这个集合称为舌色空间。也就是说，该“舌像采集设备”及色卡构建的舌图像采集环境(包括舌色还原的计算)能够真实的反映舌色的颜色的话，由于利用构建的舌象采集环境，通过建立跨地域的大规模样本采集体系，采集的舌图像样本覆盖不同地域、不同民族，包括不同疾病和证候，以及不同生理条件，这样舌色空间中颜色元素(即一个个像素的RGB颜色)可以覆盖舌头上可能出现的所有颜色。舌色空间的范围在RGB颜色空间之内，且远远小于RGB颜色空间。限定所设计的色卡中色块的标准值必须位于舌色空间这个颜色值的像素集合中。
B、同时限定所设计的色卡中色块的标准值必须位于选定的colorbook(Munsell Color book半光泽系列)中。由于选定的color book中只有一部分颜色标准值位于舌色空间这个颜色值的像素集合中，选用这一部分颜色标准值进行下面的均匀实验设计的计算。
C、同时限定：选用的这一部分颜色标准值只需满足均匀实验设计的最低要求即可。其中对于一个标准色块，其颜色值一般包括三个因素(如RGB空间即为R、G、B值三个因素，其水平都为256级)。将对于每一个不同颜色值的色块的采样(也就是一次图像采集并舌色还原的过程)看作一次不同实验参数的实验，并利用均匀实验设计的计算，选用实验次数最少的实验设计方案，则每一次实验对应于一个色卡中色块的设计标准颜色值，每一次实验的设计参数(共3个)则分别对应为一个色卡中色块的设计标准颜色值的RGB分量，设计方案有多少实验次数，即对应设计的色卡中有多少个色块。满足A、B、C三个限定条件的设计方案即为得到的下一次舌色还原专用色卡的离线方式舌色标准值集合色卡的设计值。
a.同样通过A部分的方法得到舌色空间，则整个舌色空间中的所有元素为聚类的对象，每个元素的RGB分量值为聚类用的特征值。
b.利用层次聚类方法(Bo Huang，Kuanquan Wang，Xiangqian Wu，Dongyu Zhang and Naimin Li.Quantified Vector Oriented TongueColor Classification.Proceedings of the 2009 2ndInternational Conference on Biomedical Engineering andInformatics，BMEI 2009.)对其进行聚类，聚类的数量N(也就是在线色卡中色块的数量)由人工主要根据可视面积等因素确定。层次聚类方法将整个舌色空间的像素划分为N个区域，则每个区域中心的颜色值为在线方式的色卡颜色设计值。满足a、b两个限定条件的设计方案即为得到的下一次舌色还原专用色卡的在线方式舌色标准值集合色卡的设计值。
(5)得到了在线方式舌色标准值集合和离线方式舌色标准值集合，用于舌色还原的标准色卡则由专业厂家负责定制。专业厂家为每一个颜色设计值制作一个色块。然后将这些色块组合成所需要的色卡。其中每个色块放置的位置如下所示：相机中心区域的变形较小，而四周特别是四角区域的变形和失真较大，因此随意的确定每个色卡的位置并不是一种理性的方式。考虑将色卡设计值集合中在舌色空间中最常见的颜色(即健康人群的淡红色)放置在靠近中心的区域，而其他的颜色则按舌色空间中离该颜色值的距离大致排列在离中心稍远的区域，而离该颜色值的距离最远的颜色值则放置在四角。对于在线和离线方式，都采用这一方式。这样第二次舌色还原可同时采用离线和在线方式采集图像。这样第一次舌色还原(仅仅采用了离线方式采集图像)的步骤全部结束。
第二次舌色还原的的步骤：
(1)利用“舌像采集设备”所设计的舌图像采集设备和上一次舌色还原所设计的在线方式舌色还原专用色卡和离线方式舌色还原专用色卡，同时采用在线和离线方式，对于每一个舌样本(也就是每一个舌头)采集一张有在线方式舌色还原专用色卡、且有舌头及背景的数字图像和一张无舌头及背景、仅有离线方式舌色还原专用色卡的数字图像。采集多个舌样本，于是得到“多张图像”(见流程图中方框)。
(2)利用学位论文一(张宏志.舌图像获取与分析技术研究.哈尔滨工业大学博士论文.2007)中所述算法对每张有在线方式舌色还原专用色卡、且有舌头及背景的数字图像进行舌色还原计算，则每张有在线方式舌色还原专用色卡、且有舌头及背景的数字图像被转换成一张有在线方式舌色还原专用色卡、且有舌头及背景的且还原后的数字图像，每张还原后的数字图像中的像素都为还原后所对应的像素。
(3)利用学位论文二(庞博.计算机舌诊技术研究与系统实现.哈尔滨工业大学博士论文.2006)中所述舌体边缘分割算法，将每一张有在线方式舌色还原专用色卡、且有舌头及背景的数字图像中的舌体区域部分分割出来，则该分割出来的区域中包括很多还原后所对应的像素，每张还原后的数字图像所分割出来的舌体区域部分大小并不一致，所以包含的像素数量也不一致。
(4)同第一次舌色还原的(4)一样
(5)同第一次舌色还原的(5)一样
这样第二次舌色还原(同时采用了在线和离线方式采集图像)的步骤全部结束。
第三次舌色还原的的步骤同第二次舌色还原的的步骤；
第四次舌色还原的的步骤同第二次舌色还原的的步骤：舌色还原的次数为2或3或4次。
Claims (1)
1.一种舌色还原色卡的制作方法，其特征在于：步骤如下：
步骤一：首先利用标准24色块的Munsell色卡和一个稳定的舌图像采集环境，采集舌图像，以此为依据确定舌色还原专用色卡的颜色标准值，舌色还原专用色卡的标准值包括离线方式的色卡颜色标准值集合和在线方式的色卡颜色标准值集合；
舌色还原专用色卡的标准值的确定方法，对于离线方式的色卡颜色的标准值集合需满足三个条件：颜色标准值位于舌色空间内；颜色标准值为Munsell Color book半光泽系列集合里的标准值；离线方式的色卡颜色的标准值集合刚好满足均匀实验设计方法的最低要求；
对于在线方式的色卡颜色的标准值集合，其色卡数量人为根据可放置色卡的区域大小及每个色卡的面积大小确定，其色卡颜色的标准值由层次聚类方法确定，根据这些颜色标准值定制舌色还原专用色卡，其中每个色卡由多个色块组成，这样一次从“舌图像采集”到“确定舌色还原专用色卡的颜色标准值”再到“舌色还原专用色卡定制完成”的过程称为一次舌色还原过程；
步骤二：再次利用一个稳定的舌图像采集环境来采集舌图像，这次“舌图像采集”过程采用上一次舌色还原过程中所得到的舌色还原专用色卡，舌色还原专用色卡中每个色块的放置方式为：舌色空间中最常见的颜色即健康人群的淡红色放置在靠近中心的区域，其他的颜色则按舌色空间中离该颜色值的距离大致排列在离中心稍远的区域，而离该颜色值的距离最远的颜色值则放置在四角，舌色还原专用色卡在图像采集传感器前的放置方式是在线和离线方式结合，并以该次采集的图像为依据，确定舌色还原专用色卡的颜色标准值，根据这些颜色标准值定制该次的舌色还原专用色卡；此步骤二中所述的离线方式是指在每次采集每一个舌图像样本之前，首先将标准色卡放置在图像传感器前，并采集一张或多张仅仅包含标准色卡、无舌头及其它背景的基准图像，然后利用其作为基准进行舌色还原；此步骤二中所述的在线方式则是指在采集每一个舌样本图像的时候，在图像传感器的可视区域放置少量的标准色卡，利用其为基准进行舌色还原，即镜头的可视区域内有舌头、色卡及相关背景的情况；
步骤三：重复步骤二，直到达到理想效果，其重复次数为两次或三次或四次，称之为舌色还原迭代次数。
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