專利名稱：基于支持向量機(jī)的口唇顏色自動(dòng)識(shí)別的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于支持向量機(jī)的口唇顏色自動(dòng)識(shí)別的方法，屬于模式識(shí)別和圖 像處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
望口唇診病是中醫(yī)望診的重要內(nèi)容之一。中醫(yī)認(rèn)為脾開竅在口，其華在唇，足陽 明胃經(jīng)之脈環(huán)口唇，故望口唇可診脾胃的病變?？诖降纳珴勺兓c五臟氣血盛衰有關(guān)，可診 察臟腑病變。正常人的口唇顏色紅潤，為胃氣充足，氣血調(diào)勻的表現(xiàn)。一旦身體有問題，口 唇會(huì)出現(xiàn)改變。臨床上一般將口唇顏色分為暗紅、淡紅、紅、紫和淡白這五類。口唇顏色暗 紅，為氣滯血瘀?？诖筋伾谆虻t，為血虛或失血?？诖筋伾?，屬氣滯血瘀重癥，常見 于心脈瘀阻證或肺氣郁滯證。傳統(tǒng)的口唇顏色識(shí)別方法主要依靠醫(yī)生目視觀察進(jìn)行判斷分 析，其診斷結(jié)果既受醫(yī)生知識(shí)水平、診斷經(jīng)驗(yàn)的限制，又受當(dāng)時(shí)光線、溫度這些外部環(huán)境的 影響，存在主觀依賴性強(qiáng)、可重復(fù)性差的缺陷，因此，傳統(tǒng)的口唇顏色識(shí)別存在客觀評(píng)價(jià)依 據(jù)少，口唇顏色識(shí)別準(zhǔn)確性差不利因素，亟需一種口唇顏色自動(dòng)識(shí)別的方法。目前，利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別口唇顏色，需要先從人臉照片中精確地分割出口唇區(qū) 域，然后才能進(jìn)行口唇顏色識(shí)別，例如，Robust Lip Segmentation Method Based on Level Set Model [C]· Ilth Pacific Rim Conference on Multimedia, September 2010, pages:731-739,該文提出了一種基于水平集的自動(dòng)口唇分割方法，該方法能從人臉照片 中精確地分割出口唇。但是，該自動(dòng)口唇分割方法沒有對(duì)分割出來的口唇做進(jìn)一步地顏色 識(shí)別操作。還不能應(yīng)用于中醫(yī)望診中的口唇顏色診斷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于支持向量機(jī)的口唇顏色自 動(dòng)識(shí)別的方法，該方法采用支持向量機(jī)作為分類器，以顏色直方圖為特征向量，利用計(jì)算機(jī) 模擬中醫(yī)專家對(duì)口唇顏色進(jìn)行自動(dòng)的識(shí)別，進(jìn)而克服傳統(tǒng)口唇顏色識(shí)別主觀性強(qiáng)、可重復(fù) 性差的缺點(diǎn)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是基于支持向量機(jī)的口唇顏色自動(dòng)識(shí)別的方 法，(1)建立口唇顏色訓(xùn)練樣本集首先，建立口唇圖像庫；然后，利用直方圖區(qū)間細(xì)劃分方 法提取口唇圖像的直方圖特征向量，形成口唇顏色訓(xùn)練樣本集；(2)利用支持向量機(jī)對(duì)口 唇顏色訓(xùn)練樣本集進(jìn)行訓(xùn)練，構(gòu)建口唇顏色分類器；(3)利用口唇顏色分類器自動(dòng)識(shí)別新 口唇圖像的口唇顏色。根據(jù)上述構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案。本發(fā)明的基于支持向量機(jī)的口唇顏色自動(dòng)識(shí)別的方法，該方法包括如下步驟
(1)、建立口唇顏色訓(xùn)練樣本集；
(2)、構(gòu)建口唇顏色分類器；
(3)、口唇顏色自動(dòng)識(shí)別。
上述步驟(1)所述的建立口唇顏色訓(xùn)練樣本集，其具體步驟如下
(11)、建立口唇圖像庫利用口唇分割算法對(duì)人臉照片進(jìn)行口唇分割，得到口唇圖像， 保存在口唇圖像庫中。識(shí)別所有口唇圖像的口唇顏色，將口唇顏色分為暗紅、淡紅、紅、紫 和淡白五類顏色；
(12)、采用直方圖區(qū)間細(xì)化分方法提取口唇圖像的直方圖特征向量構(gòu)成口唇顏色訓(xùn)練 樣本集，其具體步驟如下
(121)、在HSI空間中尋找口唇顏色主區(qū)間，其具體步驟如下
(1211 )、將RGB空間轉(zhuǎn)換成HSI空間，得到口唇圖像中每個(gè)像素的H、S、I值，H、S、I的 取值范圍為
區(qū)間；
(1212)、將上述
區(qū)間等分成5個(gè)小區(qū)間，H、S、I三通道的直方圖分別以5個(gè)區(qū) 間作為直方圖區(qū)間；
(1213)、根據(jù)上述5個(gè)直方圖區(qū)間，對(duì)每一通道，提取口唇圖像的直方圖特征向量；
(1214)、合并上述三個(gè)通道的直方圖特征向量形成一個(gè)向量，作為口唇圖像的初始直 方圖特征向量；
(1215)、根據(jù)步驟(1211) 步驟(1214)計(jì)算口唇圖像庫中所有口唇圖像的初始直方 圖特征向量；
(1216)、根據(jù)所有初始直方圖特征向量求均值直方圖特征向量；
(1217)、將均值直方圖特征向量中分量值超過0.3的分量所對(duì)應(yīng)的區(qū)間，作為口唇顏 色的主區(qū)間，剩余的區(qū)間為副區(qū)間；
(122)、將上述每個(gè)主區(qū)間分別等分成5個(gè)小區(qū)間；
(123)、將步驟(122)得到的所有小區(qū)間與副區(qū)間合并成口唇圖像的新直方圖區(qū)間； (IM)、根據(jù)上述新直方圖區(qū)間，提取所有口唇圖像的新直方圖特征向量，所有口唇圖
像的新直方圖特征向量構(gòu)成口唇顏色訓(xùn)練樣本集。上述步驟(2)所述的構(gòu)建口唇顏色分類器，其具體步驟如下
(21)、將步驟(1)中所述的五類口唇顏色進(jìn)行兩兩組合，組合成10組組合暗紅類和淡 紅類、暗紅類和紅類、暗紅類和紫類、暗紅類和淡白類、淡紅類和紅類、淡紅類和紫類、淡紅 類和淡白類、紅類和紫類、紅類和淡白類、紫類和淡白類；
(22)、根據(jù)上述10組組合口唇顏色訓(xùn)練樣本集中構(gòu)建10個(gè)小樣本集，每個(gè)小樣本集由 每種組合對(duì)應(yīng)的訓(xùn)練樣本組成；
(23)、利用10個(gè)支持向量機(jī)對(duì)上述10個(gè)小樣本集分別進(jìn)行訓(xùn)練，得到10個(gè)訓(xùn)練模型， 由10個(gè)訓(xùn)練模型構(gòu)成口唇顏色分類器。上述步驟(3)所述的口唇顏色自動(dòng)識(shí)別，其具體步驟如下
(31)、利用口唇分割算法對(duì)人臉照片進(jìn)行口唇分割，得到待識(shí)別口唇圖像；
(32)、提取待識(shí)別口唇圖像的直方圖特征向量，其直方圖區(qū)間為上述步驟(123)所述的 新直方圖區(qū)間；
(33)、將上述得到的直方圖特征向量分別輸入到步驟(2)中所述的得到的10個(gè)訓(xùn)練模 型，該10個(gè)訓(xùn)練模型分別得到一個(gè)口唇顏色識(shí)別結(jié)果；
(34)、采用投票機(jī)制統(tǒng)計(jì)上述10個(gè)口唇顏色識(shí)別結(jié)果，10個(gè)結(jié)果中哪一顏色類占得 多，則將該待識(shí)別口唇圖像識(shí)別為該類口唇圖像。
本發(fā)明的基于支持向量機(jī)的口唇顏色自動(dòng)識(shí)別的方法與傳統(tǒng)中醫(yī)目測觀察口唇 顏色的方法相比具有的優(yōu)點(diǎn)在于該方法得到的直方圖特征向量能捕捉到不同口唇顏色間 的細(xì)微差別信息，為口唇顏色識(shí)別提供重要的數(shù)字特征；每幅口唇圖像由直方圖特征向量 表示，口唇顏色特征信息數(shù)字化；模擬中醫(yī)對(duì)口唇顏色進(jìn)行識(shí)別，克服傳統(tǒng)方法主觀性強(qiáng)、 可重復(fù)性差的缺點(diǎn)；支持向量機(jī)通過學(xué)習(xí)對(duì)口唇顏色進(jìn)行識(shí)別，該方法是對(duì)中醫(yī)口唇顏色 識(shí)別經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)和繼承。


圖1為本發(fā)明的基于支持向量機(jī)的口唇顏色自動(dòng)識(shí)別的方法的總流程框圖； 圖2為圖1中步驟(1)所述的提取口唇圖像直方圖特征向量的流程圖3為圖1中步驟(2)所述的構(gòu)建口唇顏色分類器的流程圖； 圖4為本發(fā)明的基于支持向量機(jī)的口唇顏色自動(dòng)識(shí)別的方法識(shí)別的一幅口唇圖像； 圖5為圖1中步驟(3)所述的口唇顏色自動(dòng)識(shí)別的流程圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖1對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本實(shí)施例以本發(fā)明的技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施
如圖1所示，本發(fā)明的基于支持向量機(jī)的口唇顏色自動(dòng)識(shí)別的方法，其具體步驟如下
(I)、建立口唇顏色訓(xùn)練樣本集
(II)、建立口唇圖像庫利用口唇分割算法對(duì)290幅人臉照片進(jìn)行口唇分割，得到四0 幅口唇圖像，保存在口唇圖像庫中，識(shí)別所有幅口唇圖像的口唇顏色并記錄識(shí)別結(jié)果，實(shí)施 例中將口唇顏色分為暗紅、淡紅、紅、紫和淡白五類顏色；
(12)、采用直方圖區(qū)間細(xì)化分方法提取口唇圖像的直方圖特征向量，構(gòu)成口唇顏色訓(xùn) 練樣本集，如圖2所示，其具體步驟如下
(121)、在HSI空間中尋找口唇顏色主區(qū)間
(1211)、將RGB空間轉(zhuǎn)換成HSI空間，得到口唇圖像中每個(gè)像素的H、S、I值，H、S、I的 取值范圍為
區(qū)間，RGB空間轉(zhuǎn)換成HSI空間的轉(zhuǎn)換計(jì)算公式如下r= R/255
(1)
其中，R為像素的R值， G
g=G/255
(2)
其中，G為像素的G值， b=B/255
(3)
其中，B為像素的B值，
權(quán)利要求
1.一種基于支持向量機(jī)的口唇顏色自動(dòng)識(shí)別的方法，其特征在于，(1)建立口唇顏色 訓(xùn)練樣本集首先，建立口唇圖像庫；然后，利用直方圖區(qū)間細(xì)劃分方法提取口唇圖像的直 方圖特征向量，形成口唇顏色訓(xùn)練樣本集；( 利用支持向量機(jī)對(duì)口唇顏色訓(xùn)練樣本集進(jìn) 行訓(xùn)練，構(gòu)建口唇顏色分類器；C3)利用口唇顏色分類器自動(dòng)識(shí)別新口唇圖像的口唇顏色， 其具體步驟如下(1)、建立口唇顏色訓(xùn)練樣本集；(2)、構(gòu)建口唇顏色分類器；(3)、口唇顏色自動(dòng)識(shí)別。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于支持向量機(jī)的口唇顏色自動(dòng)識(shí)別的方法，其特征在于， 上述步驟(1)所述的建立口唇顏色訓(xùn)練樣本集，其具體步驟如下(11)、建立口唇圖像庫利用口唇分割算法對(duì)人臉照片進(jìn)行口唇分割，得到口唇圖像， 保存在口唇圖像庫中，識(shí)別所有口唇圖像的口唇顏色，將口唇顏色分為暗紅、淡紅、紅、紫 和淡白五類顏色；(12)、采用直方圖區(qū)間細(xì)化分方法提取口唇圖像的直方圖特征向量構(gòu)成口唇顏色訓(xùn)練 樣本集，其具體步驟如下(121)、在HSI空間中尋找口唇顏色主區(qū)間，其具體步驟如下(1211)、將RGB空間轉(zhuǎn)換成HSI空間，得到口唇圖像中每個(gè)像素的H、S、I值，H、S、I的 取值范圍為
區(qū)間；(1212)、將上述
區(qū)間等分成5個(gè)小區(qū)間，H、S、I三通道的直方圖分別以5個(gè)區(qū) 間作為直方圖區(qū)間；(1213)、根據(jù)上述5個(gè)直方圖區(qū)間，對(duì)每一通道，提取口唇圖像的直方圖特征向量；(1214)、合并上述三個(gè)通道的直方圖特征向量形成一個(gè)向量，作為口唇圖像的初始直 方圖特征向量；(1215)根據(jù)步驟(1211) 步驟(1214)計(jì)算口唇圖像庫中所有口唇圖像的初始直方圖 特征向量；(1216)、根據(jù)所有初始直方圖特征向量求均值直方圖特征向量；(1217)、將均值直方圖特征向量中分量值超過0.3的分量所對(duì)應(yīng)的區(qū)間，作為口唇顏 色的主區(qū)間，剩余的區(qū)間為副區(qū)間；(122)、將上述每個(gè)主區(qū)間分別等分成5個(gè)小區(qū)間；(123)、將步驟(122)得到的所有小區(qū)間與副區(qū)間組合成口唇圖像的新直方圖區(qū)間；(IM)、根據(jù)上述新直方圖區(qū)間，提取所有口唇圖像的新直方圖特征向量，所有口唇圖像的新直方圖特征向量構(gòu)成口唇顏色訓(xùn)練樣本集。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于支持向量機(jī)的口唇顏色自動(dòng)識(shí)別的方法，其特征在于， 上述步驟(2)所述的構(gòu)建口唇顏色分類器，其具體步驟如下(21)、將步驟(1)中所述的五類口唇顏色進(jìn)行兩兩組合，組合成10組組合暗紅類和淡 紅類、暗紅類和紅類、暗紅類和紫類、暗紅類和淡白類、淡紅類和紅類、淡紅類和紫類、淡紅 類和淡白類、紅類和紫類、紅類和淡白類、紫類和淡白類；(22)、根據(jù)上述10組組合口唇顏色訓(xùn)練樣本集中構(gòu)建10個(gè)小樣本集，每個(gè)小樣本集由 每種組合對(duì)應(yīng)的訓(xùn)練樣本組成；(23)、利用10個(gè)支持向量機(jī)對(duì)上述10個(gè)小樣本集分別進(jìn)行訓(xùn)練，得到10個(gè)訓(xùn)練模型， 由10個(gè)訓(xùn)練模型構(gòu)成口唇顏色分類器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于支持向量機(jī)的口唇顏色自動(dòng)識(shí)別的方法，其特征在于， 上述步驟(3 )所述的口唇顏色自動(dòng)識(shí)別，其具體步驟如下(31)、利用口唇分割算法對(duì)人臉照片進(jìn)行口唇分割，得到待識(shí)別口唇圖像；(32)、提取待識(shí)別口唇圖像的直方圖特征向量，其直方圖區(qū)間為上述步驟(123)所述的 新直方圖區(qū)間；(33)、將上述得到的直方圖特征向量分別輸入到步驟(2)中所述的10個(gè)訓(xùn)練模型，該 10個(gè)訓(xùn)練模型分別得到一個(gè)口唇顏色識(shí)別結(jié)果；(34)、采用投票機(jī)制統(tǒng)計(jì)上述10個(gè)口唇顏色識(shí)別結(jié)果，10個(gè)結(jié)果中哪一顏色類占得 多，則將該待識(shí)別口唇圖像識(shí)別為該類口唇圖像。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于支持向量機(jī)的口唇顏色自動(dòng)識(shí)別的方法，其步驟如下(1)建立口唇顏色訓(xùn)練樣本集首先，建立口唇圖像庫；然后，利用直方圖區(qū)間細(xì)劃分方法提取口唇圖像的直方圖特征向量，形成口唇顏色訓(xùn)練樣本集；(2)利用支持向量機(jī)對(duì)口唇顏色訓(xùn)練樣本集進(jìn)行訓(xùn)練，構(gòu)建口唇顏色分類器；(3)利用口唇顏色分類器識(shí)別新口唇圖像的口唇顏色。該方法得到的直方圖特征向量能捕捉到不同口唇顏色間的細(xì)微差別信息；模擬中醫(yī)對(duì)口唇顏色進(jìn)行識(shí)別，克服傳統(tǒng)方法主觀性強(qiáng)、可重復(fù)性差的缺點(diǎn)；作為訓(xùn)練的口唇圖像經(jīng)過知名中醫(yī)專家事先判別，支持向量機(jī)通過學(xué)習(xí)對(duì)口唇圖像進(jìn)行識(shí)別，因此該方法是對(duì)中醫(yī)口唇顏色識(shí)別經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)和繼承。
文檔編號(hào)G06K9/66GK102136077SQ20111007550
公開日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月29日
發(fā)明者李曉強(qiáng), 李福鳳, 鄭莉麗, 閆西平, 閔彥榮, 陳敏華 申請(qǐng)人:上海大學(xué)