自然环境下舌诊图像偏色检测及颜色校正方法

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1、自然环境下舌诊图像偏色检测及颜色校正方法刘齐1,2，黄晓阳1,2基金项目：国家自然科学基金(61102137,61271336);厦门市重大科技计划项目（3502Z20100006）通信作者：xyhuang@xmu.edu.cn，王博亮1,2，王彦晖3（1.厦门大学信息科学与技术学院计算机科学系，福建省厦门市，361005；2.福建省智慧城市感知与计算重点实验室（厦门大学）,福建厦门361005;3.厦门大学医学院中医系，福建省厦门市，361005）摘要：针对自然环境下中医舌象采集中的颜色偏差问题，提出了一种中医舌诊图像的偏色检测和颜色校正方法。首

2、先根据舌诊图像的颜色分布特征在Lab颜色空间采用基于等效圆的方法进行偏色检测，然后采用改进的灰度世界和完美反射相结合的颜色校正方法对舌诊图像进行处理。实验结果表明，本文提出的偏色检测方法更加符合舌诊图像的实际需求，可以更准确地反映主观感受到的偏色程度，本文提出的颜色校正方法不需要标准色卡的辅助，相比传统的颜色校正方法，得到令人满意的校正效果。关键词：舌象处理；偏色检测；颜色校正；Lab颜色空间舌诊是通过观察舌象的变化，了解人体生理功能和病理变化的诊察方法。中医认为，人体是一个有机的整体，而舌是全身脏腑器官的缩影之一，各个组织器官的健康状况均可以通过

3、神经、脉络反映到舌的不同区域[1]。人体病位之深浅、病性之寒热、脏腑之虚实、气血之盛衰、津液之盈亏、胃气之存亡、感邪之性质及病情之轻重等信息均可通过舌诊而获得[2]。因此，舌诊是中医临床上一种十分重要的诊察手段。传统的中医舌诊是由医生根据所掌握的知识和经验积累用人眼观察，并做出定性分析诊断。其结果会受到医生知识水平、诊断技巧和光照条件等因素的限制，客观性和可重复性较差。为了克服这些不足，需要采用图像处理技术对舌诊过程进行定量分析，从而实现中医舌诊客观化。在这一研究领域，有不少的专家学者进行了大量的研究，取得了多方面的进展，如国内的北京工业大学信号与

4、信息处理研究室提出了包括颜色校正、区域分割、舌质舌苔分离等一系列舌象处理流程，并开发了“中医舌象分析仪”[3]。厦门大学医学图像处理实验室与厦门大学医学院中医系合作，进行了深入研究[4-5]，并自行开发研制了“中医舌诊辅助中成药使用系统”[6]。深圳市宽带网多媒体重点实验室和香港理工大学合作，开发了完整的舌象分析系统[7-8]，可以获取高质量的舌诊图像并将误差控制在肉眼难以识别的范围以内。这些舌象分析系统都具有很高的准确度和稳定性，能够真实地还原舌象特征并进行分析诊断，并在大量临床应用中证明了其实用价值。但是，为了提高图像分析的准确率，避免外界环境

5、对图像采集的影响，这些研究大都是在封闭环境下，在固定光源下进行舌诊图像采集。因此这些设备仪器大都比较笨重，不易携带，且价格较为昂贵，难以推广和普及。随着智能手机等手持拍摄设备的普及，仅仅依靠特定的专业仪器采集舌象已经无法满足人们的需要。采用手机在自然环境下进行舌象采集逐渐成为一个发展方向。但是，中医望诊要求在白天充足、柔和的自然光条件下观察舌象，而人们在舌象的采集过程中，由于各种条件的限制，存在光源色温、光线强弱、拍摄角度等诸多不确定因素的影响，使得最终获取的结果同理想条件相比，会存在一定程度的偏色。这对于后续的舌象处理步骤，尤其是舌诊颜色分析会产

6、生影响，可能对诊断结果造成误差。针对这一问题，目前常见的解决方法是在采集舌象的过程中使用标准色卡作为参照[9-15]，通过线性回归[16]、支持向量回归[17]或神经网络[18]等方法将色卡颜色映射到标准光照下的颜色值来进行校正。这种方法可以取得较好的效果，但采集过程复杂，采集时需要有专业的标准色卡，且计算复杂度较高，不利于舌像采集工作的推广。因此，建立一种自然环境下判断和校正偏色的方法，在不借助色卡的前提下获得符合诊断要求的舌诊图像，具有重要意义[19]。校正舌诊图像偏色的前提条件是要检测出图像中是否存在偏色以及确定偏色程度。如果采集到的舌象偏色

7、程度过于严重，就失去了对其进一步处理的价值。本文采用了改进的基于等效圆的偏色检测方法，同传统方法相比，综合考虑了舌诊图像的色度分布特性，具有较高的准确度和适应性。在偏色检测的基础上对舌象进行颜色校正。在不借助标准色卡的前提下，只能通过已有图像的颜色分布特征进行分析。传统的基于图像分析的颜色校正方法有灰度世界法(GrayWorld，GW)[20]，镜面法(PerfectReflection,PR)[20]等，二者分别基于不同的假设，各有其优缺点。本文在考虑舌象颜色分布特征的基础上，将两种传统方法结合，对其进行改进，发挥了两种方法的优点，取得了较好的结

8、果。1舌诊图像偏色检测1.1颜色空间转换传统的RGB颜色空间最大的局限性在于当用欧氏距离来刻画两种颜色之间的差异时，计算出