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一种彩色数码反射显微镜颜色校正方法

阅读:0发布:2020-05-12

专利汇可以提供一种彩色数码反射显微镜颜色校正方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种彩色数码反射 显微镜 颜色 校正方法,利用大尺寸反射色卡校正彩色数码反射显微镜所采集的显微图像的颜色,由于数码显微镜的照明 光源 通常是固定的,固定条件下的 数码相机 色度 特征化特别适用于数码显微镜的颜色校正,因此本发明利用大尺寸反射色卡中的色 块 作为训练样本建立彩色数码反射显微镜的正向色度特征化模型;利用该方法可以实现拍摄目标的颜色精确校正,提升彩色数码反射显微镜的颜色 精度 ,符合人眼的颜色 感知 ,实现 所见即所得 的效果,显著提高显微检测中目标对象的辨识度,实现目标对象的准确识别与 定位 。,下面是一种彩色数码反射显微镜颜色校正方法专利的具体信息内容。

1.一种彩色数码反射显微镜颜色校正方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)在彩色数码反射显微镜上使用彩色相机获得大尺寸反射色卡中所有色的RGB值,并定义为一个以反射色卡上的色块数为行数,彩色相机通道数量为列数的RGB矩阵,其中,每一行表示一个色块对应的RGB的3通道响应值,每一列表示一个通道输出的所有色块的响应值;
(2)关闭显微镜照明光源后继续拍摄,获得彩色相机的暗电流响应值,并定义为一个以反射色卡上的色块数为行数,彩色相机通道数量为列数的暗电流响应矩阵,其中,每一行表示一个色块对应的RGB的3通道的暗电流响应值,然后利用分光光度计测量大尺寸反射色卡中所有色块的XYZ三刺激值,并定义为一个以反射色卡上的色块数为行数,彩色相机通道数量为列数的三刺激矩阵,其中,每一行表示一个色块对应的XYZ三刺激值;
(3)利用大尺寸反射色卡中的中性色块的三刺激值中的Y值及其对应的RGB值,对RGB响应值进行非线性校正;
(4)建立彩色数码显微镜的正向色度特征化模型,即RGB值到XYZ三刺激值之间的转换关系;
(5)拍摄并采集目标对象的RGB图像,逐像素扣除暗电流并校正RGB响应值的非线性,得到目标对象校正后的响应值矩阵;
(6)利用目标对象的三刺激值计算其sRGB响应值,得到sRGB图像即为色彩校正后的显微图像。
2.如权利要求1所述的一种彩色数码反射显微镜颜色校正方法,其特征在于,具体的校正方法为:
(1)打开彩色数码反射显微镜照明光源,预热一段时间,将大尺寸反射色卡的其中一个色块置于载物台上目镜下方,使用彩色相机拍摄该色块,获得该色块图像中的RGB值,在载物台上依次更换其他色块,获得大尺寸反射色卡中所有色块的RGB值,记为 表示P为n行3列的矩阵,其中n为大尺寸反射色卡上的色块数,3为彩色相机通道的数量,每一行表示一个色块对应的RGB 3通道响应值,每一列表示一个通道输出的n个色块的响应值;
(2)关闭显微镜照明光源并使用彩色相机拍摄,获得彩色相机的暗电流响应值,并记为表示D为n行3列的矩阵,其中n为大尺寸反射色卡上的色块数,每一行表示一个色块对应的RGB 3通道的暗电流响应值,扣除暗电流后的色块响应值为PD=P-D,然后利用分光光度计测量大尺寸反射色卡中所有色块的XYZ三刺激值,记为 表示S为n行3列的矩阵,n为大尺寸反射色卡上的色块数,每一行表示一个色块对应的XYZ三刺激值;
(3)利用大尺寸反射色卡中的中性色块的三刺激值中的Y值及其对应的RGB值,分别建立RGB三通道的非线性校正关系,如下式所示,
yk=c1pik3+c2pik2+c3pik+c4
上式中,yk表示第k个中性色块的归一化Y刺激值,pik表示第k个中性色块在第i(i∈{R,G,B})个通道下的归一化响应值,c1,c2,c3,c4分别为三次多项式的拟合系数,四个拟合系数的取值分别在0-3之间,并且不能同时为0,利用上式校正大尺寸反射色卡中所有色块的RGB响应值PD,并将校正后的色块响应值记为 表示Pc为n行3列的矩阵;
(4)建立彩色数码显微镜的正向色度特征化模型,即建立RGB值到XYZ三刺激值之间的转换关系,用校正后的色块响应值Pc及其三刺激值S建立两者之间的转换数学模型,由最小二乘法计算两者之间的转换矩阵Z,即
Z=STPc(PcTPc)-1
其中,上标T表示矩阵的转置,上标-1表示矩阵的逆矩阵;
(5)使用彩色相机拍摄并采集目标对象的RGB图像,逐像素扣除暗电流并按公式yn=c1pin3+c2pin2+c3pin+c4校正RGB响应值的非线性,得到目标对象校正后的响应值矩阵,记为表示Pt为m行3列的矩阵,m为图像中的像素数,利用转换矩阵Z计算目标对象的XYZ三刺激值St,即
St=ZPt;
(6)利用目标对象的三刺激值St计算其sRGB响应值,sRGB=MSt,得到的sRGB图像即为色彩校正后的显微图像,其中矩阵

说明书全文

一种彩色数码反射显微镜颜色校正方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种显微镜颜色校正方法,尤其是涉及一种彩色数码反射显微镜颜色校正方法。

背景技术

[0002] 在彩色数字成像系统中,人们对图像的颜色质量提出了越来越高的要求。数字显微成像系统的颜色形成有其特殊性,一方面要符合人眼的感观特性,另一方面还要尽可能真实地反映物体的原色。现有的彩色数码反射显微镜很大一部分应用于医学检测,许多病理特征依靠细胞的颜色变化来区分,对色彩真实性要求比较高。显微图像处理软件是数码显微成像系统不可分割的一部分,它将图像传感器采集到的数据转换成和人眼视觉一致的彩色图像,并且提供强大的图像后期处理与分析功能。但处理软件对数字显微成像系统的图像颜色质量要求也非常高,如果图像颜色质量不好,不仅影响视觉效果,还会对图像后期的处理、分析造成很大的负面影响,因此需要对彩色数码反射显微镜的图像进行颜色校正。目前颜色校正的解决方法大多采用白平衡算法,然而白平衡算法只是一种粗略的颜色校正方法,无法实现数字显微成像系统颜色的精确校正。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种能够提高图像颜色质量的彩色数码反射显微镜颜色校正方法。
[0004] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种彩色数码反射显微镜颜色校正方法,包括以下步骤:
[0005] (1)在彩色数码反射显微镜上使用彩色相机获得大尺寸反射色卡中所有色的RGB值,并定义为一个以反射色卡上的色块数为行数,彩色相机通道数量为列数的RGB矩阵,其中,每一行表示一个色块对应的RGB的3通道响应值,每一列表示一个通道输出的所有色块的响应值;
[0006] (2)关闭显微镜照明光源后继续拍摄,获得彩色相机的暗电流响应值,并定义为一个以反射色卡上的色块数为行数,彩色相机通道数量为列数的暗电流响应矩阵,其中,每一行表示一个色块对应的RGB的3通道的暗电流响应值,然后利用分光光度计测量大尺寸反射色卡中所有色块的XYZ三刺激值,并定义为一个以反射色卡上的色块数为行数,彩色相机通道数量为列数的三刺激矩阵,其中,每一行表示一个色块对应的XYZ三刺激值;
[0007] (3)利用大尺寸反射色卡中的中性色块的三刺激值中的Y值及其对应的RGB值,对RGB响应值进行非线性校正;
[0008] (4)建立彩色数码显微镜的正向色度特征化模型,即RGB值到XYZ三刺激值之间的转换关系;
[0009] (5)拍摄并采集目标对象的RGB图像,逐像素扣除暗电流并校正RGB响应值的非线性,得到目标对象校正后的响应值矩阵;
[0010] (6)利用目标对象的三刺激值计算其sRGB响应值,得到sRGB图像即为色彩校正后的显微图像。
[0011] 具体的校正方法为:
[0012] (1)打开彩色数码反射显微镜照明光源,预热一段时间,将大尺寸反射色卡的其中一个色块置于载物台上目镜下方,使用彩色相机拍摄该色块,获得该色块图像中的RGB值,在载物台上依次更换其他色块,获得大尺寸反射色卡中所有色块的RGB值,记为表示P为n行3列的矩阵,其中n为大尺寸反射色卡上的色块数,3为彩色相机通道的数量,每一行表示一个色块对应的RGB 3通道响应值,每一列表示一个通道输出的n个色块的响应值;
[0013] (2)关闭显微镜照明光源并使用彩色相机拍摄,获得彩色相机的暗电流响应值,并记为 表示D为n行3列的矩阵,其中n为大尺寸反射色卡上的色块数,每一行表示一个色块对应的RGB 3通道的暗电流响应值,扣除暗电流后的色块响应值为PD=P-D,然后利用分光光度计测量大尺寸反射色卡中所有色块的XYZ三刺激值,记为 表示S为n行3列的矩阵,n为大尺寸反射色卡上的色块数,每一行表示一个色块对应的XYZ三刺激值;
[0014] (3)利用大尺寸反射色卡中的中性色块的三刺激值中的Y值及其对应的RGB值,分别建立RGB三通道的非线性校正关系,如公式(1)所示,
[0015] yk=c1pik3+c2pik2+c3pik+c4
[0016] 上式中,yk表示第k个中性色块的归一化Y刺激值,pik表示第k个中性色块在第i(i∈{R,G,B})个通道下的归一化响应值,c1,c2,c3,c4分别为三次多项式的拟合系数,四个拟合系数的取值分别在0-3之间,并且不能同时为0,利用上式校正大尺寸反射色卡中所有色块的RGB响应值PD,并将校正后的色块响应值记为 表示Pc为n行3列的矩阵;
[0017] (4)建立彩色数码显微镜的正向色度特征化模型,即建立RGB值到XYZ三刺激值之间的转换关系,用校正后的色块响应值Pc及其三刺激值S建立两者之间的转换数学模型,由最小二乘法计算两者之间的转换矩阵Z,即公式(2)
[0018] Z=STPc(PcTPc)-1
[0019] 其中,上标T表示矩阵的转置,上标-1表示矩阵的逆矩阵;
[0020] (5)使用彩色相机拍摄并采集目标对象的RGB图像,逐像素扣除暗电流并按公式(1)校正RGB响应值的非线性,得到目标对象校正后的响应值矩阵,记为 表示Pt为m行3列的矩阵,m为图像中的像素数,利用公式(2)中的转换矩阵Z计算目标对象的XYZ三刺激值St,即公式(3)
[0021] St=ZPt;
[0022] (6)利用目标对象的三刺激值St用公式(4)计算其sRGB响应值,sRGB=MSt,得到的sRGB图像即为色彩校正后的显微图像,其中矩阵
[0023]
[0024] 与现有技术相比,本发明的优点在于利用大尺寸反射色卡校正彩色数码反射显微镜所采集的显微图像的颜色,由于数码显微镜的照明光源通常是固定的,固定条件下的数码相机色度特征化特别适用于数码显微镜的颜色校正,因此本发明利用大尺寸反射色卡中的色块作为训练样本建立彩色数码反射显微镜的正向色度特征化模型;利用该方法可以实现拍摄目标的颜色精确校正,提升彩色数码反射显微镜的颜色精度,符合人眼的颜色感知,实现所见即所得的效果,显著提高显微检测中目标对象的辨识度,实现目标对象的准确识别与定位附图说明
[0025] 图1是利用该方法校正彩色数码反射显微镜颜色的流程图

具体实施方式

[0026] 以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
[0027] 以一台彩色数码金相显微镜为例,阐述基于大尺寸反射色卡校正彩色数码反射显微镜颜色的方法,大尺寸反射色卡采用爱色丽公司生产的Digital Semi-Gloss色卡,后文简称DSG色卡,DSG色卡上的色块数为140,彩色相机通道的数量为3。
[0028] 本实施例基于大尺寸反射色卡校正彩色数码反射显微镜颜色的方法,具体包括以下步骤:
[0029] (1)打开彩色数码金相显微镜照明光源,预热一段时间,将DSG色卡的其中一个色块置于载物台上目镜下方,使用彩色相机拍摄该色块,获得该色块图像中的RGB值,在载物台上依次更换其他色块,获得DSG色卡中所有色块的RGB值,记为140行3列的矩阵其中,每一行表示一个色块对应的RGB 3通道响应值,每一列表示一个通道输出的140个色块的响应值;
[0030] (2)关闭显微镜照明光源并使用彩色相机拍摄,获得彩色相机的暗电流响应值,记为矩阵 每一行表示一个色块对应的RGB 3通道的暗电流响应值,扣除暗电流后的色块响应值为PD=P-D,利用爱色丽公司的分光光度计SP64测量DSG色卡中所有色块的XYZ三刺激值,记为矩阵 每一行表示一个色块对应的XYZ三刺激值;
[0031] (3)对RGB响应值进行非线性校正,利用DSG色卡中央区域的6个中性色块的三刺激值中的Y值及其对应的RGB值,分别建立RGB三通道的非线性校正关系,如下式所示,[0032] yk=c1pik3+c2pik2+c3pik+c4  (1)
[0033] 上式中,yk表示第k个中性色块的归一化Y刺激值,此处的k表示色卡上中央区域的6个中性色块的一个,pik表示第k个中性色块在第i(i∈{R,G,B})个通道下的归一化响应值,c1,c2,c3,c4分别为三次多项式的拟合系数,四个拟合系数的取值分别在0-3之间,并且不能同时为0,在本实施例中可以分别取c1=1.727,c2=-2.095,c3=1.457,c4=-0.122,利用上式校正DSG色卡中所有色块的RGB响应值PD,校正后的色块响应值记为矩阵[0034] (4)建立彩色数码显微镜的正向色度特征化模型,即建立RGB值到XYZ三刺激值之间的转换关系,利用校正后的色块响应值Pc及其三刺激值S建立两者之间的转换数学模型,由最小二乘法计算两者之间的转换矩阵Z,即
[0035] Z=STPc(PcTPc)-1  (2)
[0036] 其中,上标T表示矩阵的转置,上标-1表示矩阵的逆矩阵;
[0037] (5)拍摄并采集金属样本的RGB图像,逐像素扣除暗电流并按式(1)校正RGB响应值的非线性,得到目标对象校正后的响应值矩阵 m为图像中的像素数,利用式(2)的转换矩阵Z计算金属样本的XYZ三刺激值St,即
[0038] St=ZPt  (3)
[0039] (6)利用金属样本的三刺激值St计算其sRGB响应值,如式(4)所示,[0040] sRGB=MSt  (4)
[0041] 其中矩阵 得到的sRGB图像即为色彩校正后的显微图像。
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