[发明专利]一种改进的面向二色视觉的彩色图像颜色增强方法

说明书

本发明公开了一种改进的面向二色视觉的彩色图像颜色增强方法。本发明对于待进行颜色矫正的图像，通过在u′v′空间进行聚类，以获取图像主要色彩，其次将u′和v′转换为R和θ。之后通过将几种主色的θ按照混淆优先级的顺序，遵循改进方法重映射为θ′，对于每个属于第k类主色的像素点，按照其原始角度θsubgt;0/subgt;相应地调整为θsubgt;0/subgt;+(θsubgt;k/subgt;‑θ′subgt;k/subgt;)，从而保证不同颜色间色调的差异。同时，基于该像素点的Rsubgt;ij/subgt;、Lsubgt;ij/subgt;、主色半径均值和最大主色半径差Rsubgt;max/subgt;‑Rsubgt;min/subgt;调整图像亮度，从而提高颜色间的视觉差异，并提高二色视觉者的视觉体验，减少对聚类结果的依赖性。

技术领域

本发明涉及一种改进的面向二色视觉的彩色图像颜色增强方法。属于计算视觉、数字图像处理和颜色增强等技术领域。

背景技术

现代解剖学对人眼存在三种锥体细胞进行了验证，即人眼中存在三种锥体细胞，分别为L锥体细胞(对长波段光敏感)、M锥体细胞(对中波段光敏感)、S锥体细胞(对短波段光敏感)。而所谓的“色盲”“色弱”正是因为某类型的锥体细胞缺少或损伤所导致不能正常分辨自然光谱中特定波段的可见光，除了通过开销巨大的基因治疗，暂无其他手段可以根治。

在颜色视觉障碍中，占绝大多数的类型为二色视觉和异常三色视觉，即因一种锥体细胞缺少或损伤所导致的辨色不便，其占比超过95％，根据缺少锥体细胞的类型可划分为红色盲(Protanopia，缺少L锥体细胞)、绿色盲(Deuteranopia，缺少M锥体细胞)、蓝色盲(Tritanopia，缺少S锥体细胞)，就红色盲与绿色盲而言，男性全球占比7％，女性占比0.5％。英国针对颜色视觉障碍成立的公益组织ColorBlind 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，但在当前的医疗水平下，基因治疗开销巨大，其代价绝非寻常家庭所负担得起，而颜色视觉障碍仅在日常生活的辨色中会给颜色视觉障碍者带来不便，但并没有健康、安全上的直接威胁，因此，在数字影像显示时，如何进行数字影像的颜色增强，对于改善颜色视觉者的视觉体验有重要的作用。

1997年，Hans Brettel等人在Computerized simulation of color appearancefor dichromats一文中，根据红色盲绿色盲能够正确辨别475nm的光和575nm的光、蓝色盲能够正确辨别485nm的光和660nm的光，在LMS颜色空间中，基于中性颜色在二色视觉视角没有变化的假设，可以通过线性代数的转换得到从三色视觉到二色视觉的视觉模拟矩阵，给出了具体的转换计算方法。1999年， Viénot等人在Digital Video Colourmapsfor Checking the Legibility of Displays by Dichromats一文中，给出了具体的在LMS色彩空间中的转换矩阵。

此后不少专家学者对面向二色视觉的图像增强方法进行了丰富的讨论与研究，主要有重映射、亮度调整等方法，但是由于二色视觉视锥细胞的缺少，三维颜色信息被当作二维信息接受，不结合图像内容信息进行重映射、亮度调整往往会有制造新的颜色混淆的麻烦，因此现在的研究主要聚焦于基于图像内容的颜色增强。

发明内容

本发明主要提出一种基于图像内容的改进的面向二色视觉的图像颜色增强方法。对于待进行颜色矫正的图像，通过在u′v′空间进行聚类，以获取图像主要色彩，其次将u′和v′转换为R和θ。之后通过将几种主色的θ按照混淆优先级的顺序，遵循改进方法重映射为θ′，对于每个属于第k类主色的像素点，按照其原始角度θ₀相应地调整为θ₀+(θ_k-θ′_k)，从而保证不同颜色间色调的差异。同时，基于该像素点的R、主色半径均值和最大主色半径差R_max-R_min调整图像亮度，从而提高颜色间的视觉差异，并提高二色视觉者的视觉体验，减少对聚类结果的依赖性。