本發(fā)明涉及數(shù)字圖像處理
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種低照度彩色眼底圖像判斷方法與增強方法。
背景技術(shù)：
：眼底是眼球內(nèi)后部的組織，即視網(wǎng)膜、視乳頭、黃斑和視網(wǎng)膜中央動靜脈，因此眼底圖像不僅可以直接反映眼底病變情況，也可為全身心腦血管疾病的診斷提供重要依據(jù)。眼底圖像采集過程中常出現(xiàn)光照不足、對比度低等缺點，加之部分患者自身屈光介質(zhì)渾濁進(jìn)一步影響了眼底圖像質(zhì)量，導(dǎo)致了部分低照度眼底圖像的出現(xiàn)，降低了臨床篩查效率和診療準(zhǔn)確性。因此，提出一種有效地增強低照度眼底圖像亮度和對比度的方法可以提高臨床醫(yī)學(xué)實踐水平，也有利于后續(xù)眼底疾病計算機(jī)輔助診斷的進(jìn)一步研究?，F(xiàn)有的彩色眼底圖像增強技術(shù)，如限制對比度自適應(yīng)直方圖均衡化(CLAHE)方法，能夠調(diào)整圖像對比度，均衡圖像灰度信息，增強細(xì)節(jié)，提供更好的視覺效果，但是對于彩色眼底圖像而言，基于紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三通道進(jìn)行處理后直接合成會產(chǎn)生明顯的偏色效應(yīng)。導(dǎo)向濾波方法能夠有效地增強眼底圖像細(xì)節(jié)信息，且不帶來偏色問題，但由于過度的細(xì)節(jié)增強導(dǎo)致圖像一定程度的失真。上述兩種方法以及目前其他彩色眼底圖像增強技術(shù)主要針對一般照度的眼底圖像，對于由于采集過程中光照不足和患者自身屈光介質(zhì)影響而導(dǎo)致眼底圖像照度低的問題，現(xiàn)有技術(shù)對圖像整體亮度調(diào)整和對比度的提升效果不佳。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種低照度彩色眼底圖像判斷方法與增強方法，所述判斷方法能夠簡單準(zhǔn)確地判斷出低照度彩色眼底圖像，所述增強方法能夠有效地改善低照度彩色眼底圖像的整體亮度并拉伸眼底圖像的對比度，在提升眼底圖像質(zhì)量的同時不帶來偏色問題，為眼底疾病診斷和后續(xù)處理提供清晰的彩色眼底圖像。實現(xiàn)本發(fā)明目的的具體技術(shù)方案是：一種低照度彩色眼底圖像判斷方法，該方法包括以下步驟：步驟1：輸入原始彩色眼底圖像I(x,y,3)，并從RGB顏色空間轉(zhuǎn)換到LAB顏色空間，獲得L、A、B三個分量；步驟2：計算所述步驟1中所述L分量的灰度平均值μL和灰度均方差σL2；步驟3：預(yù)設(shè)低照度彩色眼底圖像LAB顏色空間L分量的灰度平均值閾值μ和灰度均方差閾值σ2，若μL<μ，σL2<σ2，則判斷所述步驟1中所述彩色眼底圖像為低照度眼底圖像。進(jìn)一步，所述步驟3的預(yù)設(shè)低照度彩色眼底圖像LAB顏色空間L分量的灰度平均值閾值μ和灰度均方差閾值σ2，具體參數(shù)為：μ＝12，σ2＝11。一種低照度彩色眼底圖像增強方法，該方法包括以下步驟：步驟1：對LAB顏色空間的L、A、B三個分量分別進(jìn)行歸一化，獲得L＇、A＇、B＇三個分量；L'＝(L-Lmin)/(Lmax-Lmin)A'＝(A-Amin)/(Amax-Amin)B'＝(B-Bmin)/(Bmax-Bmin)其中，Lmin、Amin、Bmin分別為L、A、B三個分量的最小值，Lmax、Amax、Bmax分別為L、A、B三個分量的最大值。步驟2：對L＇、A＇、B＇三個分量進(jìn)行伽馬校正，伽馬校正參數(shù)為γ＝0.4，獲得Lγ＇、Aγ＇、Bγ＇三個分量；步驟3：根據(jù)限制對比度自適應(yīng)直方圖均衡化方法(CLAHE)對Lγ＇分量進(jìn)行處理，獲得LP＇分量，其中將Lγ＇分量劃分成8×8個子塊，并將幅度裁剪閾值設(shè)置為0.01；步驟4：根據(jù)導(dǎo)向濾波方法對Aγ＇、Bγ＇兩個分量分別進(jìn)行處理，獲得AP＇、BP＇兩個分量，其中選取Aγ＇、Bγ＇分量為導(dǎo)向圖，并將濾波窗口半徑設(shè)為16，正則化參數(shù)設(shè)為0.01；步驟5：對LP＇、AP＇、BP＇三個分量分別進(jìn)行反歸一化處理，獲得LP、AP、BP三個分量；LP＝L'P·(Lmax-Lmin)+LminAP＝A'P·(Amax-Amin)+AminBP＝B'P·(Bmax-Bmin)+Bmin其中，Lmin、Amin、Bmin分別為L、A、B三個分量的最小值，Lmax、Amax、Bmax分別為L、A、B三個分量的最大值；步驟6：將LP、AP、BP三個分量構(gòu)成的LAB顏色空間轉(zhuǎn)換到RGB顏色空間，并輸出圖像I(x,y,3)＇。本發(fā)明提供一種低照度彩色眼底圖像判斷方法與增強方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：本發(fā)明對于輸入的彩色眼底圖像能夠自動判斷是否屬于低照度，判斷方法簡單易實現(xiàn)；對于低照度的彩色眼底圖像，本發(fā)明將圖像從RGB顏色空間轉(zhuǎn)換到LAB顏色空間，并基于LAB顏色空間結(jié)合限制對比度自適應(yīng)直方圖均衡化(CLAHE)和導(dǎo)向濾波方法增強彩色眼底圖像，對不同分量采用最適當(dāng)?shù)姆椒?，該方法最為顯著的改善效果在于有效提升圖像亮度、拉伸圖像對比度，同時增強了圖像細(xì)節(jié)且未見偏色問題，對低照度彩色眼底圖像的質(zhì)量提升顯示出獨有的優(yōu)勢。附圖說明圖1為本發(fā)明流程圖；圖2為實施例原始圖像、LAB空間的L分量圖像及L分量的直方圖，其中，(a)為原始圖像；(b)為原始圖像LAB空間的L分量圖像；(c)為原始圖像LAB空間L分量的直方圖；圖3為實施例增強圖像、LAB空間的L分量圖像及L分量的直方圖，其中，(a)為增強圖像；(b)為增強圖像LAB空間的L分量圖像；(c)為增強圖像LAB空間L分量的直方圖。具體實施方式為了更加清楚明白地說明本發(fā)明所述的技術(shù)手段、技術(shù)改進(jìn)及優(yōu)點，以下結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。參見圖1，本發(fā)明所提供的一種低照度彩色眼底圖像判斷方法，包括以下幾個步驟：步驟1：輸入原始彩色眼底圖像I(x,y,3)，并從RGB顏色空間轉(zhuǎn)換到LAB顏色空間，獲得L、A、B三個分量；具體過程為：輸入原始彩色眼底圖像I(x,y,3)，將原始圖像I(x,y,3)從RGB顏色空間先轉(zhuǎn)換到XYZ顏色空間，涉及變換公式如下：XYZ=0.4124530.3575800.1804230.2126710.7151600.0721690.0193340.1191930.850227·I(x,y,1)I(x,y,2)I(x,y,3)]]>再從XYZ顏色空間變換到LAB顏色空間，涉及變換公式如下：L=903.3YYn;YYn≤0.008856116(YYn)13-16;YYn>0.008856]]>A=500·[f(XXn)-f(YYn)]]]>B=200·[f(YYn)-f(ZZn)]]]>其中f(t)=t13;t>0.008567.787·t13+16116;t≤0.00856]]>Xn,Yn,Zn為CIE標(biāo)準(zhǔn)定義白色的灰度值，通常為常數(shù)255。步驟2：計算所述步驟1中所述L通道分量的灰度平均值μL和灰度均方差σL2；灰度平均值和灰度均方差的計算公式如下：μL=1M×NΣm=1MΣn=1NL(m,n)]]>σL2=1M×NΣm=1MΣn=1N(L(m,n)-μL)2]]>其中，M和N分別表示圖像的長和寬。步驟3：預(yù)設(shè)低照度彩色眼底圖像LAB顏色空間L分量的灰度平均值閾值μ和灰度均方差閾值σ2，具體參數(shù)為：μ＝12，σ2＝11；將所述步驟2中所述L分量的灰度平均值μL和灰度均方差σL2，與閾值μ、σ2相比較，若μL<μ，σL2<σ2，則判斷所述步驟1中所述彩色眼底圖像為低照度眼底圖像。其中，閾值μ、σ2根據(jù)實際中大量低照度眼底圖像L通道統(tǒng)計數(shù)據(jù)而確定。本發(fā)明提供了一種低照度彩色眼底圖像增強方法，所述方法包括以下步驟：步驟1：對LAB顏色空間的L、A、B三個分量分別進(jìn)行歸一化，獲得L＇、A＇、B＇三個分量；所述歸一化方法具體如下公式：L'＝(L-Lmin)/(Lmax-Lmin)A'＝(A-Amin)/(Amax-Amin)B'＝(B-Bmin)/(Bmax-Bmin)其中，Lmin、Amin、Bmin分別為L、A、B三個分量的最小值，Lmax、Amax、Bmax分別為L、A、B三個分量的最大值。步驟2：對L＇、A＇、B＇三個分量進(jìn)行伽馬校正，獲得Lγ＇、Aγ＇、Bγ＇三個分量，所述伽馬校正參數(shù)為γ＝0.4。步驟3：根據(jù)限制對比度自適應(yīng)直方圖均衡化方法(CLAHE)對Lγ＇分量進(jìn)行處理，獲得LP＇分量；具體過程如下：(1)將Lγ＇分量劃分為8×8個子塊；(2)對(1)中所述每一子塊計算直方圖；(3)將幅度裁剪閾值設(shè)為0.01，對(1)中所述每一子塊進(jìn)行直方圖均衡化，計算變換函數(shù)；(4)采用雙線性插值，將(1)中所述子塊雙線性插值結(jié)果分別拼接獲得LP＇分量。步驟4：根據(jù)導(dǎo)向濾波方法對Aγ＇、Bγ＇兩個分量分別進(jìn)行處理，獲得AP＇、BP＇兩個分量；以對Aγ＇分量的處理為例，具體過程如下：(1)Aγ＇分量作為待濾波圖像，并選取Aγ＇分量為導(dǎo)向圖像，濾波窗口半徑設(shè)為16，正則化參數(shù)設(shè)為0.0；(2)進(jìn)行導(dǎo)向濾波，獲取濾波輸出圖像Aγ_smoothing＇；(3)獲取待濾波圖像Aγ＇分量的細(xì)節(jié)圖像Aγ_detail＇，設(shè)固定增益為5，采用,增益乘以細(xì)節(jié)圖像，并與Aγ_smoothing＇圖像進(jìn)行疊加，獲得AP＇分量，如下公式所示。A＇γ_detail＝A＇γ-A＇γ_smoothingA＇P＝A＇γ_detail×5+A＇γ_smoothingBγ＇分量的導(dǎo)向濾波處理與Aγ＇分量的處理相同。步驟5：對LP＇、AP＇、BP＇三個分量分別進(jìn)行反歸一化處理，獲得LP、AP、BP三個分量；所述反歸一化具體如下公式：LP＝L'P·(Lmax-Lmin)+LminAP＝A'P·(Amax-Amin)+AminBP＝B'P·(Bmax-Bmin)+Bmin其中，Lmin、Amin、Bmin分別為L、A、B三個分量的最小值，Lmax、Amax、Bmax分別為L、A、B三個分量的最大值。步驟6：將LP、AP、BP三個分量構(gòu)成的LAB顏色空間轉(zhuǎn)換到RGB顏色空間，并輸出圖像I(x,y,3)＇。具體過程為：將LP、AP、BP三個分量構(gòu)成的LAB顏色空間轉(zhuǎn)換到XYZ顏色空間，再變換到RGB顏色空間，并輸出圖像I(x,y,3)＇。圖2為實施實例原始圖像、LAB空間的L分量圖像及L分量的直方圖，其中，(a)為原始圖像；(b)為原始圖像LAB空間的L分量圖像；(c)為原始圖像LAB空間L分量的直方圖。從(a)看出原始圖像照度很低，導(dǎo)致對比度非常低，血管、黃斑等細(xì)節(jié)模糊；從反映亮度的L分量圖像(b)以及L分量的直方圖(c))也可以看出圖像的亮度很低，灰度集中在較小的數(shù)值。圖3為實施實例增強圖像、LAB空間的L分量圖像及L分量的直方圖，其中，(a)為增強圖像；(b)為增強圖像LAB空間的L分量圖像；(c)為增強圖像LAB空間L分量的直方圖。對比圖2(a)原始圖像，圖3(a)增強圖像質(zhì)量得到改善，亮度提高，對比度顯著增強，細(xì)節(jié)更加清晰；對比圖2(b)，圖3(b)增強圖像LAB空間的L分量圖像亮度有了顯著改變，圖3(c)L分量的直方圖整體灰度顯著調(diào)整。綜上所述，本發(fā)明所提出的一種低照度彩色眼底圖像判斷方法與增強方法，該方法首先判斷輸入的彩色眼底圖像是否屬于低照度圖像，然后對于低照度眼底圖像在LAB顏色空間結(jié)合限制對比度自適應(yīng)直方圖均衡化(CLAHE)和導(dǎo)向濾波方法對眼底圖像進(jìn)行增強處理。具體來說，對亮度分量L采用限制對比度自適應(yīng)直方圖均衡化(CLAHE)，對反映色彩本質(zhì)的色度分量A、B采用導(dǎo)向濾波。該方法最為顯著的改善效果在于有效提升圖像亮度、拉伸圖像對比度，同時增強了圖像細(xì)節(jié)且未見偏色問題，對低照度彩色眼底圖像的質(zhì)量提升顯示出獨有的優(yōu)勢。利用本發(fā)明方法不僅有利于提高眼底圖像臨床篩查效率和診療準(zhǔn)確性，也對后續(xù)計算機(jī)輔助診斷有很大幫助。根據(jù)不同的應(yīng)用背景，本發(fā)明經(jīng)過適當(dāng)?shù)男薷耐瑯舆m用于其他相關(guān)圖像處理領(lǐng)域。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3