CN110276727A - 一种面向色觉障碍的彩色图像颜色增强方法 - Google Patents

一种面向色觉障碍的彩色图像颜色增强方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110276727A
CN110276727A CN201910421406.XA CN201910421406A CN110276727A CN 110276727 A CN110276727 A CN 110276727A CN 201910421406 A CN201910421406 A CN 201910421406A CN 110276727 A CN110276727 A CN 110276727A
Authority
CN
China
Prior art keywords
image
color
correction
saturation degree
mean value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910421406.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN110276727B (zh
Inventor
沈徐铭
荣一凡
张显斗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hangzhou Dianzi University
Original Assignee
Hangzhou Dianzi University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hangzhou Dianzi University filed Critical Hangzhou Dianzi University
Priority to CN201910421406.XA priority Critical patent/CN110276727B/zh
Publication of CN110276727A publication Critical patent/CN110276727A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110276727B publication Critical patent/CN110276727B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T5/00Image enhancement or restoration
    • G06T5/90Dynamic range modification of images or parts thereof
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/90Determination of colour characteristics
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10Image acquisition modality
    • G06T2207/10024Color image

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Abstract

本发明公开了一种面向色觉障碍的彩色图像颜色增强方法。本发明步骤如下:步骤(1)为彩色图像进行初步颜色矫正,保证图像在色觉障碍观察者的色相上不会混淆;步骤(2)计算矫正后图像的饱和度均值;步骤(3)根据图像饱和度均值,进行图像颜色增强。本发明将已有颜色矫正方法在对比度不高难以发挥作用的情况下,进行图像颜色增强以达到对各种不同颜色矫正方法鲁棒性及普适性的提升,提高颜色矫正后的图像质量及视觉感受。

Description

一种面向色觉障碍的彩色图像颜色增强方法
技术领域
本发明涉及一种面向色觉障碍的彩色图像颜色增强方法。属于计算机视觉、图像处理和颜色矫正等技术领域。
背景技术
色觉障碍是一种因大脑皮层中某类型锥体细胞缺少或损伤导致患者不能分辨自然光谱中特定波段可见光的疾病,不可根治,按照缺失锥体细胞的类型可将其分为绿色盲(Deuteranopia)、红色盲(Protanopia)、蓝色盲(Tritanopia)和全色盲(Grayscale)。就红色盲与绿色盲而言,男性全球占比7%,女性占比0.5%。英国针对色觉障碍成立的公益组织Color Blind Awareness的数据报告显示,目前全球有4.5%的人口是色盲。中国目前有超6000万的色觉障碍人群,而在现有的医疗水平下,还未有一种解决方案可以根治色觉障碍问题,而这一问题在医学领域无法实现基因治疗这一重大突破之前必然将长期影响着色觉障碍人群。而颜色矫正是一种辅助色觉障碍辨别颜色的手段,在数字图像中进行图像处理,对改善色觉障碍的视觉体验有着至关重要的帮助和意义。根据眼科医学以及计算机视觉等学科研究的持续深入与发展,依托解剖学对人眼存在三类锥体细胞的发现,进一步证实了颜色理论对于人眼视觉成因的假设,推动了颜色科学在人眼视觉中的发展。通过了对大量色觉障碍者的颜色匹配实验以及计算机视觉技术,法国国家科学研究院的研究依照现有锥体细胞在颜色视觉理论中的作用方式证明并在LMS颜色空间中实现了对色觉障碍者的障碍视角模拟。建立在以上理论发展以及视角模拟的根基之上,此后的不少研究颜色矫正进行了更深入的探究。
然而,现在商业主流的颜色矫正方法仍停留在通过避开色觉障碍容易混淆的颜色区域,将部分其易混淆的颜色用其他颜色替代替换,从而达到颜色矫正的效果。而学术前沿研究已有了一些卓有成效的辅助色障者辨别图像颜色的矫正方法,例如将彩色图像转换为灰度图像、建立颜色映射、基于图像几何变换映射、基于图像分割局部矫正等。然而学术理论界现有的颜色矫正方法均是在满足假设图像饱和度正常、不同色相间的RGB数值有明显差异条件下进行颜色矫正,鲁棒性较差。到目前为止,没有一种方法可以在饱和度不足的图像上均表现出良好的矫正效果。在进行图像颜色矫正时,若图像饱和度较低时,矫正的图像效果就会收到影响,从而不利于色觉障碍者的视觉体验。
发明内容
本发明主要提出一种面向色觉障碍的图像颜色增强方法。对于待进行颜色矫正的图像,通过现有的颜色矫正方法对图像进行初步的颜色矫正,保证处理图像在色相以及亮度上存在差异。之后通过将初步颜色矫正的图像进行饱和度增强,从而提高颜色矫正的视觉差异及体验,以达到对各种不同图像颜色矫正的效果提升。
本发明所解决其实际应用问题采用的技术方案是针对各种已有面向色觉障碍颜色矫正方法的后处理方法,处理过程是在HSV颜色空间,具体步骤如下:
步骤(1)利用现有的彩色图像颜色矫正方法为不同的图像进行初步的颜色矫正;
步骤(2)计算彩色图像整体的H饱和度均值,并选择参数k及k0;
步骤(3)利用对视觉效果较好图像的饱和度均值情况的先验知识对步骤(1)所得的初步矫正图像进行线性饱和度增强,所得图像即为最终颜色矫正图像。
步骤(1)中对于待进行颜色矫正的图像,首先通过建立颜色映射、LMS道尔顿化、基于图像几何变换映射、基于图像分割局部矫正等彩色图像颜色矫正方法对图像进行初步的颜色矫正。
步骤(2)中计算图像每个像素的饱和度值,并求均值。
其中r,g,b为第i行第j列个像素的rgb值。
计算图像的整体饱和度均值的公式如下
其中,m,n分别为一幅给定图像长和宽的像素数,Sij为图像上第i行第j列个像素的饱和度值。
步骤(3)中对于步骤(2)的方法所得的饱和度均值,选择k及k0图像饱和度均值情况,对步骤(1)所得的初步矫正图像进行饱和度增强,从而得到颜色矫正视觉效果较好的图像,公式如下
S′ij=kSij+k0
即得颜色增强后的颜色矫正图像。
本发明提供的技术方案的有益效果为:
在完成对待颜色矫正的彩色图像进行初步颜色矫正后,计算所得图像的饱和度均值并根据均值进行分段饱和度增强,最终所得矫正图像在色觉障碍者眼中不同颜色间差异明显,视觉效果提升。在原图饱和度较低的情况下可使图像得到更有效的颜色矫正,从而扩大了现有彩色图像颜色矫正算法的普适性及鲁棒性。
附图说明
图1为正常三色视角实施例原图与红色盲模拟视角下的实施例原图;
图2为图1中红色盲易混淆颜色的原颜色与红色盲眼中的该颜色;
图3为LMS道尔顿化颜色矫正后的实施例结果图与红色盲模拟视角下的实施例结果图;
图4为图3中红色盲易混淆颜色通过LMS道尔顿化方法初步矫正后的颜色与红色盲眼中该方法初步矫正的颜色
图5为正常三色视角下针对LMS道尔顿化颜色矫正的本发明实施例结果图与红色盲视角下的本发明实施例结果图;
图6为图5中红色盲易混淆颜色进行最终矫正后的颜色与红色盲眼中该最终矫正的颜色
图7为针对红绿色盲颜色矫正后的实施例结果图与红色盲模拟视角下的实施例结果图;
图8为图7中红色盲易混淆颜色利用红绿色盲颜色矫正方法初步矫正后的颜色与红色盲眼中该初步矫正后的颜色
图9为正常三色视角下针对红绿色盲颜色矫正的本发明实施例结果图与红色盲视角下的本发明实施例结果图;
图10为图9中红色盲易混淆颜色进行最终矫正后的颜色与红色盲眼中该最终矫正的颜色。
具体实施方式
本发明的技术方案可采用计算机软件技术自动进行流程。为了更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。本发明的实施例是绿色盲难以辨清颜色的图像。参照图1,本发明实施例的流程包括如下步骤:
步骤(1)进行初步的颜色矫正;
步骤(2)计算图像饱和度的均值;
步骤(3)根据图像饱和度均值大小进行饱和度增强。
步骤(1)中以LMS道尔顿化颜色矫正方法和一种针对红绿色盲的颜色矫正方法方法为例,进行初步的颜色矫正。
LMS道尔顿化颜色矫正
对于一幅待矫正的图像,首先将其变换到LMS颜色空间,公式如下:
通过矩阵相乘,得到LMS颜色空间下的图像,根据色觉障碍类型,选择相应的颜色矫正矩阵,公式如下:
对于红色盲而言
则原图像的残差图像(Error Picture)即为
将残差图像中红色盲所看不见的L通道20%的量分散到M和S通道中,如下所示
将该分散了L通道值的残差图像转换回RGB颜色空间
与原图像相加,如下所示
即得到LMS道尔顿化初步矫正的图像。
针对红绿色盲的RGB颜色矫正
对于一幅待矫正的图像,提高偏绿像素的蓝分量值并降低偏红像素的蓝分量值,公式如下
BCorrect=B+K(G-R)
其中,RGB分别为原像素的RGB三通道的值,K为自定义常量,一般采用0.4。
即得到针对红绿色盲RGB空间初步矫正的图像。
步骤(2)中对(1)所得初步图像的求饱和度(S通道)均值,公式如下
步骤(3)中根据图片视觉效果及其饱和度均值的关系,按照如下的对应关系进行分段饱和度增强
S′ij=kSij+k0
其中此处k及k0可按照下述方法估算
即可得到最终颜色矫正图像。
以下是本发明技术方案可行性证明:
色差是目前应用广泛的颜色相似性的计算方法,L*a*b*色差是目前较主流且最易于计算的色差计算方式,定义为:
其中ΔL*,Δa*,Δb*分别为两种颜色在Lab空间中三通道的差值。
色差越小,说明两种颜色间的相似性越高,此处以绿色盲视角为例,计算示例图像颜色矫正后绿色盲视角下容易混淆的红绿两种颜色的色差为
实例图中易混淆颜色的L*a*b*色差
原图像 LMS道尔顿化 本方法增强后色差
三色正常视角 27.4947 88.0771 142.2905
红色盲视角 1.2207 64.1135 116.6115
原图像 红绿色盲颜色矫正 本方法增强后色差
三色正常视角 27.4947 29.9232 75.0537
红色盲视角 1.2207 14.2475 45.1600
从实验所得色差以及视觉体验可见,本发明提到的颜色矫正方法均较好的提升了矫正后颜色的辨识度,说明本发明方法能有效提高颜色矫正的鲁棒性。
以上内容是结合最佳实施方案对本发明所做的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只限于这些说明。本领域的技术人员应该理解,在不脱离由所附权利要求书限定的情况下,可以在细节上进行各种修改,都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种面向色觉障碍的彩色图像颜色增强方法,其特征在于包括如下步骤:
步骤(1)利用现有的彩色图像颜色矫正方法为不同的图像进行初步的颜色矫正;
步骤(2)计算彩色图像整体的H饱和度均值,并选择参数k及k0;
步骤(3)利用对视觉效果较好图像的饱和度均值情况的先验知识对步骤(1)所得的初步矫正图像进行线性饱和度增强,所得图像即为最终颜色矫正图像;
步骤(1)中对于待进行颜色矫正的图像,首先通过建立颜色映射、LMS道尔顿化、基于图像几何变换映射、基于图像分割局部矫正等彩色图像颜色矫正方法对图像进行初步的颜色矫正;
步骤(2)中计算图像每个像素的饱和度值,并求均值;
其中r,g,b为第i行第j列个像素的rgb值;
计算图像的整体饱和度均值的公式如下
其中,m,n分别为一幅给定图像长和宽的像素数,Sij为图像上第i行第j列个像素的饱和度值;
步骤(3)中对于步骤(2)的方法所得的饱和度均值,选择k及k0图像饱和度均值情况,对步骤(1)所得的初步矫正图像进行饱和度增强,从而得到颜色矫正视觉效果较好的图像,公式如下
S′ij=kSij+k0
即得颜色增强后的颜色矫正图像。
CN201910421406.XA 2019-05-21 2019-05-21 一种面向色觉障碍的彩色图像颜色增强方法 Expired - Fee Related CN110276727B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910421406.XA CN110276727B (zh) 2019-05-21 2019-05-21 一种面向色觉障碍的彩色图像颜色增强方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910421406.XA CN110276727B (zh) 2019-05-21 2019-05-21 一种面向色觉障碍的彩色图像颜色增强方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110276727A true CN110276727A (zh) 2019-09-24
CN110276727B CN110276727B (zh) 2020-06-05

Family

ID=67959928

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910421406.XA Expired - Fee Related CN110276727B (zh) 2019-05-21 2019-05-21 一种面向色觉障碍的彩色图像颜色增强方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110276727B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110992255A (zh) * 2019-12-13 2020-04-10 努比亚技术有限公司 一种图像色彩转换方法、设备及计算机可读存储介质
CN111105383A (zh) * 2019-11-12 2020-05-05 杭州电子科技大学 一种面向三色视觉的图像融合颜色增强方法
CN111612702A (zh) * 2020-04-07 2020-09-01 杭州电子科技大学 一种颜色迁移的中性色矫正后处理方法
CN111915508A (zh) * 2020-06-30 2020-11-10 杭州电子科技大学 一种面向色觉障碍的图像纹理细节增强方法
CN112017174A (zh) * 2020-09-03 2020-12-01 湖南省华芯医疗器械有限公司 图像处理方法、装置、电子设备及存储介质
CN115345788A (zh) * 2022-07-22 2022-11-15 内蒙古工业大学 提高色觉异常者视觉下图像颜色对比度的方法与装置
CN116309161A (zh) * 2023-03-17 2023-06-23 内蒙古工业大学 一种改善色觉缺陷者感知图像颜色对比度的方法与装置
CN112017174B (zh) * 2020-09-03 2024-05-31 湖南省华芯医疗器械有限公司 图像处理方法、装置、电子设备及存储介质

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020114513A1 (en) * 2001-02-20 2002-08-22 Nec Corporation Color image processing device and color image processing method
CN1477598A (zh) * 2002-07-20 2004-02-25 ���ǵ�����ʽ���� 自适应增强彩色图像中色彩的方法和设备
CN101742339A (zh) * 2010-01-14 2010-06-16 中山大学 一种彩色图像增强的方法
CN104658512A (zh) * 2015-03-04 2015-05-27 京东方科技集团股份有限公司 一种显示方法以及显示系统
CN104978945A (zh) * 2014-04-14 2015-10-14 深圳Tcl新技术有限公司 图像饱和度增强的方法及其装置
CN105069756A (zh) * 2015-08-10 2015-11-18 深圳市华星光电技术有限公司 图像增强方法
CN106855997A (zh) * 2016-11-30 2017-06-16 努比亚技术有限公司 图片的处理方法及装置
CN106897981A (zh) * 2017-04-12 2017-06-27 湖南源信光电科技股份有限公司 一种基于引导滤波的低照度图像增强方法
CN107578383A (zh) * 2017-08-29 2018-01-12 北京华易明新科技有限公司 一种低照度图像增强处理方法
US20180025682A1 (en) * 2016-07-20 2018-01-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Display apparatus and method for image processing

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020114513A1 (en) * 2001-02-20 2002-08-22 Nec Corporation Color image processing device and color image processing method
CN1477598A (zh) * 2002-07-20 2004-02-25 ���ǵ�����ʽ���� 自适应增强彩色图像中色彩的方法和设备
CN101742339A (zh) * 2010-01-14 2010-06-16 中山大学 一种彩色图像增强的方法
CN104978945A (zh) * 2014-04-14 2015-10-14 深圳Tcl新技术有限公司 图像饱和度增强的方法及其装置
CN104658512A (zh) * 2015-03-04 2015-05-27 京东方科技集团股份有限公司 一种显示方法以及显示系统
CN105069756A (zh) * 2015-08-10 2015-11-18 深圳市华星光电技术有限公司 图像增强方法
US20180025682A1 (en) * 2016-07-20 2018-01-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Display apparatus and method for image processing
CN106855997A (zh) * 2016-11-30 2017-06-16 努比亚技术有限公司 图片的处理方法及装置
CN106897981A (zh) * 2017-04-12 2017-06-27 湖南源信光电科技股份有限公司 一种基于引导滤波的低照度图像增强方法
CN107578383A (zh) * 2017-08-29 2018-01-12 北京华易明新科技有限公司 一种低照度图像增强处理方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HENGJUN YU ET AL.: "Saturation improvement in hue-preserving color image enhancement without gamut problem", 《ICT EXPRESS》 *
邵帅 等: "HSI色彩空间下的低照度遥感图像增强", 《光学精密工程》 *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111105383B (zh) * 2019-11-12 2023-04-21 杭州电子科技大学 一种面向三色视觉的图像融合颜色增强方法
CN111105383A (zh) * 2019-11-12 2020-05-05 杭州电子科技大学 一种面向三色视觉的图像融合颜色增强方法
CN110992255B (zh) * 2019-12-13 2024-01-12 努比亚技术有限公司 一种图像色彩转换方法、设备及计算机可读存储介质
CN110992255A (zh) * 2019-12-13 2020-04-10 努比亚技术有限公司 一种图像色彩转换方法、设备及计算机可读存储介质
CN111612702A (zh) * 2020-04-07 2020-09-01 杭州电子科技大学 一种颜色迁移的中性色矫正后处理方法
CN111915508A (zh) * 2020-06-30 2020-11-10 杭州电子科技大学 一种面向色觉障碍的图像纹理细节增强方法
CN111915508B (zh) * 2020-06-30 2023-12-19 杭州电子科技大学 一种面向色觉障碍的图像纹理细节增强方法
CN112017174A (zh) * 2020-09-03 2020-12-01 湖南省华芯医疗器械有限公司 图像处理方法、装置、电子设备及存储介质
CN112017174B (zh) * 2020-09-03 2024-05-31 湖南省华芯医疗器械有限公司 图像处理方法、装置、电子设备及存储介质
CN115345788A (zh) * 2022-07-22 2022-11-15 内蒙古工业大学 提高色觉异常者视觉下图像颜色对比度的方法与装置
CN115345788B (zh) * 2022-07-22 2024-02-20 内蒙古工业大学 提高色觉异常者视觉下图像颜色对比度的方法与装置
CN116309161A (zh) * 2023-03-17 2023-06-23 内蒙古工业大学 一种改善色觉缺陷者感知图像颜色对比度的方法与装置
CN116309161B (zh) * 2023-03-17 2024-03-19 内蒙古工业大学 一种改善色觉缺陷者感知图像颜色对比度的方法与装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN110276727B (zh) 2020-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110276727A (zh) 一种面向色觉障碍的彩色图像颜色增强方法
Zhou et al. Color retinal image enhancement based on luminosity and contrast adjustment
US8965089B2 (en) Method of analyzing a medical image
CN105391996B (zh) 图像处理装置以及图像处理方法
WO2020151307A1 (zh) 病灶自动识别方法、装置及计算机可读存储介质
US20200211235A1 (en) Method of modifying a retina fundus image for a deep learning model
Zhang et al. Skin color enhancement based on favorite skin color in HSV color space
Barata et al. Improving dermoscopy image analysis using color constancy
CN106296620B (zh) 一种基于直方图平移的色彩还原方法
CN108846311A (zh) 基于深度学习的检测面部皮肤片状缺陷的方法及装置
CN104392420B (zh) 一种快速优化肤色的方法
Wu et al. AAR-RT–a system for auto-contouring organs at risk on CT images for radiation therapy planning: principles, design, and large-scale evaluation on head-and-neck and thoracic cancer cases
CN106127709A (zh) 一种低照度彩色眼底图像判断方法与增强方法
CN103854261A (zh) 色偏图像的校正方法
CN104021566A (zh) 基于GrabCut算法的舌诊图像自动分割方法
CN111915508B (zh) 一种面向色觉障碍的图像纹理细节增强方法
Morel et al. Fast implementation of color constancy algorithms
CN104392425B (zh) 一种基于人脸的自动调整对比度的图像增强方法
CN103955900B (zh) 基于生物视觉机理的图像去雾方法
Lee et al. Combining analysis of multi-parametric MR images into a convolutional neural network: Precise target delineation for vestibular schwannoma treatment planning
Rasmussen et al. A simple single-cycle interactive strategy to improve deep learning-based segmentation of organs-at-risk in head-and-neck cancer
Dupuis-Roy et al. Time course of the use of chromatic and achromatic facial information for sex categorization
Chen et al. Color feature extraction of Hainan Li brocade image based on RGB and HSV
CN105976342A (zh) 一种自适应的灰度图像伪彩色处理方法
Azemin et al. Fibrovascular redness grading using Gaussian process regression with radial basis function kernel

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20200605