[發明專利]一種面向色覺障礙的圖像紋理細節增強方法

在審

• 申請號: 202010618719.7
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111915508A
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 馮健華;沈徐銘;王勇;張顯斗
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱月芬

本發明公開了一種面向色覺障礙的圖像紋理細節增強方法。本發明步驟如下：步驟(1)轉換圖像顏色空間到LMS色彩空間；步驟(2)針對特定類型的色覺障礙患者，分別在LMS空間中提取出L、M、S通道的細節；步驟(3)將步驟(2)中提取出的細節增加到步驟(1)處理后的圖像對應的其他兩個該類型色障礙者能覺察到的色彩通道上，所得圖像即為最終增強圖像；步驟(4)將LMS顏色空間轉換回RGB顏色空間，進行顯示或存儲。本發明提到的紋理細節增強方法均較好的提升了色覺障礙患者在視角下圖像細節紋理的豐富程度，又因為提取的是圖像本身的部分紋理細節，從而在保證圖像的真實性基礎上提高顏色矯正后的圖像質量及視覺感受。

技術領域

本發明涉及一種面向色覺障礙的圖像紋理細節增強方法。屬于計算機視覺、圖像處理和顏色矯正等技術領域。

背景技術

人類對于外界信息的感知主要由五部分構成：視覺、聽覺、嗅覺、味覺以及觸覺。其中，視覺信息是信息熵最高的信息，而顏色信息是視覺信息中的重要組成部分。人類視網膜上有兩種細胞分別是視桿細胞和視錐細胞，其中視桿細胞對光的強度敏感，感知明暗；而視錐細胞有三種且分別對紅、綠、藍三種顏色的光敏感，感知色彩。因為這三種視錐細胞分別對長、中、短光譜敏感，所以這三種視錐細胞通常被表示為長(L)，中(M)，短(S)錐細胞。當視覺細胞接受到外界光源的刺激時，就會把信號傳遞給大腦，大腦根據不同細胞的刺激情況分析出看到物體的信息。每一種感光視錐細胞主要對一種原色光產生興奮，而對其余兩種原色光產生程度不等的反應。因此如果某一種視錐細胞缺乏或出現異常，則會產生對此種顏色的感知障礙，表現為色盲或色弱(辨色力弱)。根據異常的視錐細胞的種類可將異常三色視覺者分為紅色覺異常(protanomaly),綠色覺異常(deuteranomaly),藍色覺異常(tritanomaly)，分別對應L錐細胞異常，M錐細胞異常以及S錐細胞異常。色盲多為先天性遺傳所致，少數為視路系統傳導障礙所致，目前對于這種病癥還沒有比較好的治療方式。據統計，世界范圍內大約有8％的男性和0.5％的女性是色盲患者。保存圖像顏色信息的通道稱為顏色通道。每個圖像都有一個或多個顏色通道，圖像中默認的顏色通道數取決于其顏色模式，即一個圖像的顏色模式將決定其顏色通道的數量。每個顏色通道都存放著圖像中顏色元素的信息。所有顏色通道中的顏色疊加混合組成圖像中像素的顏色和其他信息。在默認情況下，位圖模式、灰度、雙色調和索引顏色圖像只有一個通道。RGB圖像有3個通道，分別為紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)。同理LMS圖像有也3個通道，分別對應三種視錐細胞接收的信息。在LMS顏色空間中紅色覺異常(protanomaly)、綠色覺異常(deuteranomaly)、藍色覺異常(tritanomaly)患者分別無法正常接收L通道、M通道、S通道的信息。

雖然色盲患者大都能感知到顏色，但是他們對關鍵顏色的分辨存在障礙，常見的是分不清紅色與綠色，他們會把紅色、綠色、黃色等色彩組合混淆。有先天性色覺障礙者，往往不知其有辨色力異常，多為他人覺察或體檢時發現。凡從事交通運輸、美術、化學、醫藥等工作人員必須有正常的色覺，因此，色覺檢查就成為服兵役、就業、入學前體檢時的常規項目。雖然這種病不致命，但大多數情況下色盲帶給患者更多的是生活和工作學習上的不便，于是為他們提供幫助便顯得尤為重要。

目前很多的科學研究已經關注到色覺障礙患者這個群體的需求。有很多的學術研究致力于通過改變圖像的色彩來達到讓顏色校正的目的，且學術前沿研究已有了一些卓有成效的輔助色障者辨別圖像顏色的增強方法，例如將彩色圖像轉換為灰度圖像、建立顏色映射、基于圖像幾何變換映射、基于圖像分割局部增強等多種方法。但是由于錐體細胞的異常，色覺障礙患者在無法接受正常色彩的同時，對圖像紋理的感知也產生不利影響。比如一位先天缺失M錐體細胞的患者則無法感應到原本應該M錐體細胞接收的色彩的紋理細節。因此，本發明聚焦于對色覺障礙患者無法覺察到的紋理信息進行顏色增強，以此補償因色覺障礙而丟失的色彩紋理信息，使色障礙者能明顯地觀察到圖像紋理等細節上的信息。

發明內容