Color Correction of Pathological Images Based on Dye Amount Quantification

Pathological images are color images of stained tissue slides, the color of which varies depending on staining conditions. For reliable diagnosis, the color variation must be corrected in these images. This paper proposes a color correction method for hematoxylin and eosin (H&E) stained pathological images in which the amounts of H&E dyes are estimated based on multispectral imaging technique and Beer Lambert law, and the color image is generated corresponding to the adjusted amount of dyes. This enables us to correct an image to an arbitrary or specified optimal staining-condition image. Through experiments using H&E stained human liver slide images, the effectiveness of the proposed method was confirmed.     

基于多光谱和sRGB空间的自然植物色的重现

多光谱成像技术在颜色科学方面的应用主要在于准确的记录和复制拍摄场景的颜色信息。针对目前基于光谱的颜色重现设备昂贵、复杂和实现起来困难的问题,提出了物体颜色从反射光谱空间向sRGB颜色空间变换的方案。在遵循sRGB标准的设备上重现了D65光源下的218种自然植物颜色,所显示的颜色与植物反射光谱实物对应的名称一致。对8个自然植物在9种不同光源下和在sRGB空间下的颜色进行了预测显示。所提出的方案对在网络环境下实现相同实物在不同照明环境下的场景显示提供了可行的途径。     

Suppression of Noise Effects in Color Correction by Spectral Sensitivities of Image Sensors

The accurate transformation of device responses to tristimulus values is important at an early stage in color management and this transformation is usually called color correction. In this paper it is shown that the influence of noise on color correction can be suppressed if the square of the singular values by the singular value decomposition (SVD) of a sensor matrix represented by surface reflectance, SLVA^1/2, is larger than the noise variance, where S is the M × N matrix of M channel spectral sensitivities, L is the N × N diagonal matrix for an recording illuminant, V is the N × N matrix which is composed of eigenvectors of an autocorrelation matrix for spectral reflectance of samples, A is the N × N diagonal matrix with eigenvalues of the autocorrelation matrix along the diagonal and N is the number of the dimension, respectively. A method to suppress the influence of noise on color correction by spectral sensitivities of sensors is presented for the first time.     

基于双光栅成像的RGB模型色彩还原效果的研究

基于双光栅衍射成像的实验方案,利用双光栅的色散和汇合光谱效应特性,用电脑摄像头拍摄作为物体的RGB模型,得到了RGB颜色模型的像。利用Photo shop软件将RGB颜色模型和得到的像进行颜色通道分离,再进行数据化分析处理,探究双光栅的RGB色彩模型色彩还原情况以及不同光栅组合对RGB颜色模型的色彩还原效果的影响。     

基于多光谱成像的光谱反射率重建

一些对颜色重现要求较高的应用领域需要获取目标表面上各点的光谱反射率。大多数天然物质表面的光谱反射率曲线比较平滑,可视为几个基向量的线性组合。基于这一原理的多光谱成像技术可以准确快速地重建目标表面的光谱反射率。通过对NCS色卡进行主成分分析,得出了彩色印刷品光谱反射率的基向量。建立了一个多光谱成像系统,用以比较基向量个数不同对反射率重建效果的影响。     

基于彩色扫描仪的图像光谱重构

针对彩色扫描仪的特点,采用主元分析法(PCA)和反向传播(BP)人工神经网络(ANN)相结合的方法对图像光谱重构进行研究。选择IT8.7/2标准色卡作为训练样本,将该色卡中的另一组色靶作为检验样本以讨论不同网络结构以及不同主元数和训练样本数对光谱重构的影响,再以自然色系统(NCS)色卡为检验样本来分析不同种类的训练和检验样本与光谱重构性能的关系。实验结果表明,采用3-14-6网络结构和6个主元数是最佳选择,训练样本和扫描目标之间的一致性是基于彩色扫描仪图像光谱重构的关键所在。     

基于LCD显示器光谱特性的图像颜色一致性研究

为了解决环境光和显示器色温对LCD显示器图像颜色再现有较大影响的问题,提出一种基于LCD显示器光谱特性的图像颜色一致性方法。通过测量在不同环境光和色温下99个行业认可颜色的光谱,总结出不同环境光和色温对LCD显示器图像颜色再现的光谱规律。利用不同环境光下的光谱叠加性及不同色温下的光谱对应规律,实现了不同环境光和色温下的LCD显示器图像颜色一致性,一致性后的图像平均主观评价Z得分为0.50。研究结果表明,该方法能够很好地解决不同环境光和色温下的LCD显示器图像颜色的一致性问题。     

窄带快照式多光谱成像色彩还原方法

由于兼具光谱分辨和空间分辨能力, 快照式窄带多光谱成像在资源遥感、精准农业、医疗检测等领域将有广泛应用。由于该方法使用窄带成像来提高光谱分辨率及图像对比度,所获得的图像是灰度信息,失去了场景的色彩信息,不便专家对图像鉴别、评价与赏析。已有的色彩还原算法主要针对光谱波段带宽较宽或者多个波段叠加基本覆盖整个可见光谱范围等两种光谱成像仪,不适合窄带多光谱成像方法的色彩还原。该研究适合于快照式窄带多光谱成像的色彩还原方法,提出建立窄带多光谱彩色相机的概念。首先,提出两种窄带多光谱色彩还原方法：(1)基于CIE色度系统三刺激值色的,(2)基于贝尔阵列插值算法的;其次,分别应用两种算法还原快照式窄带多光谱相机所获得的植物、手臂及宫颈组织等三种代表性场景窄带多光谱灰度图像;之后,计算并比较表征两种算法所得的代表性场景彩色图像的均值、方差、熵及梯度等表征图像质量的参数数值,确定出适合快照式窄带多光谱成像的色彩还原方法;最后,对所确定的色彩还原算法进行色偏校正。实验结果表明,基于CIE三刺激值色彩还原方法比贝尔阵列插值法更适用于窄带多光谱成像颜色复原。配合使用CIE三刺激值色彩还原方法及灰度图象校正算法,从窄带光谱成像所获得的植物、手臂皮肤及宫颈组织的灰度图像所还原出的近彩色图像逼近物体真实色彩,满足人眼观察习惯。介绍了仅覆盖可见光光谱范围30%的窄带多光谱图像进行色彩还原的方法,该方法证明快照式窄带多光谱成像可以兼具光谱分辨能力,同时保持可供人主观辨识的色彩信息。所提出实现快照式窄带多光谱彩色成像的方法,有望设计不同于传统RGB相机的彩色相机实施方案。     

一种多视点视频自动颜色校正系统

针对多视点视频系统中视点间图像颜色不一致的问题,提出了一种多视点视频自动颜色校正系统。通过求取目标图像和源图像间的颜色校正矩阵,判断其是否满足全局校正的要求;对不满足要求的图像,通过图像分割和K-L变换(Karhunen-Loeve transform),建立起目标图像和源图像中各分割区域间的局部映射关系,并通过感兴趣区域匹配,来实现对源图像的校正,最后通过视频跟踪技术实现对视频图像的校正。以标准的多视点测试图像集为例,通过将新方法与直方图匹配、全局一维线性校正算法等进行比较,表明新方法能消除匹配失真的影响,且具有较好的颜色校正效果。研究结果表明该系统可以很好地揭示图像间的颜色变化关系,并且具有很好的内容自适应性,是一种有效的多视点视频图像系统颜色校正方法。     

Limitation of Color Samples for Spectral Estimation from Sensor Responses in Fine Art Painting

A new technique is proposed to improve the way of selecting samples used to estimate spectral reflectance from sensor responses in multi-band images. This technique limits the samples of reflectance spectra based on the spectral reflectance estimated by the conventional estimation method, and estimates it again using the limited samples. Vector angle and distance among reflectance spectra as the criteria for the limitation can be applied to improve the estimation of reflectance spectra.     

Rewritable Broad-Band Color Filters for Spectral Image Analysis

We propose an optical system to implement rewritable transparent broad-band color filters. The filter consists of a linear variable filter and a liquid crystal spatial light modulator in which an expected filter function is written. A time-integrated intensity image was taken while the filter was passing the lens aperture of a CCD camera. The averaged norm error between the implemented and the expected filter functions was about 5.4#x0025;. The system was applied to spectral estimation in a two-dimensional color image.     

Comparative Evaluation of Spectral Transforms for Multispectral Image Coding in Terms of Color Degradation

Recently, multispectral images have been utilized for high fidelity color reproduction through visual telecommunication systems and its compression schemes have been required. However multispectral image coding considering color degradation has not been established. This article presents a comparison of four spectral transforms presented before to find out which transform is more suitable to a spectral decorrelation scheme in transform coding of multispectral images. Transforms dealt with in this paper are Karhunen-Loeve transform (KLT), weighted KLT (WKLT), one mode analysis (OMA) and a transform realizing compatibility to the conventional color systems, latter three of which are designed to represent spectral reflectance functions with small number of coefficients having small colorimetric errors. Through the theoretical and experimental comparisons, it is found that WKLT and OMA reduced colorimetric error compared to the others, where OMA is suitable when the rendering illuminations in the color reproduction can be assumed in advance and WKLT is applicable to other situations.     

模拟退火算法色差校正的傅里叶叠层显微彩色成像技术

提出一种基于模拟退火算法的自动聚焦方法,可以分别重建三种照明色光的高分辨率图像,从而实现高分辨率彩色图像的构建.模拟仿真和分辨率靶及生物切片样品实验结果均表明,即使色差较严重的显微系统,利用该方法也能准确地获得高分辨率彩色图像,极大降低了对显微镜的性能要求,扩展了傅里叶叠层彩色成像的适用范围.     

基于矩阵R理论的光谱降维方法研究

针对传统光谱降维方法的缺点,提出一种基于矩阵珟R理论的线性光谱降维方法。该方法在Cohen定义的矩阵R理论基础上提出修正矩阵珟R,可将物体光谱反射率分解为基本光谱和同色异谱黑光谱,再分别对两者进行线性降维。基本光谱的三个基向量由颜色匹配函数与光源的乘积再进行正交化得到,其三个基向量的累积贡献率可达100%。同色异谱黑光谱的基向量由主成分分析推导,取前三个特征向量作为同色异谱黑光谱的基向量。实验结果表明,使用该方法构建的六维线性模型能在光谱和色度两个方面较好地表征原始高维光谱反射率,满足光谱颜色复制的要求。     

一种新型彩色三维光学成像系统

提出一种新型三维彩色光学数字成像系统。此系统利用投影结构光对现实世界中的物体进行数字化，同时得到对应的彩色纹理。详细介绍了系统的硬件设计和软件体系结构设计，得到物体彩色纹理的两种不同方法；直接获取和从编码条纹中提取，给出了用该系统得到的实验结果并简单评价了系统的性能。此系统在反求工程、影视制作、三维游戏制作、医学应用等方面有远大的应用前景。     

用伪同色光谱图像检测色觉正常观察者的锥细胞光谱响应

为了能够快速、准确的检测色觉正常观察者的辨色差异,从而对其红、绿、蓝三通道的锥细胞光谱响应进行研究,设计并制作了由背景层（或和明度层）以及数字层组成的伪同色光谱图像,其中背景层和数字层具有不同的光谱反射曲线,经过照明光源以及人眼锥细胞光谱响应的共同作用,使色觉正常的观察者产生不同的颜色感知差异。实验首先基于不同光谱原色的输出设备,在不同的照明光源下,制作出能够放大观察者差异的近同色异谱色样对。要求用不同颜色匹配函数计算近同色异谱色样对的CIEDE2000色差值,有的色差在人眼辨色阈值之内,有的色差人眼可明显识别。通过优化计算,将放大观察者色觉差异的近同色异谱色样对应用于伪同色光谱图像的数字层和背景层,并利用Epson Stylus Pro7908喷墨打印机和OKI C9600激光打印机分别输出伪同色光谱图像的背景层和数字层。同时组织了72名色觉正常的观察者（包含55名18～25岁的年轻观察者和17名62～74岁的老年观察者）分别在D65和LED-5000K两种光源下,对伪同色光谱图像进行识读检验。识读结果表明,伪同色光谱图像可以较为准确的判定年轻和老年观察者的视网膜锥细胞光谱响应是否老化。同种照明光源下,年轻观察者可以识读出数字的伪同色光谱图像（②/④）老年观察者不能识读,老年观察者可以识读的伪同色光谱图像（①/③）大多年轻观察者不能识读,且55名年轻观察者中有4名观察者的目视结果与老年人相同。另外,年轻观察者的锥细胞光谱响应与CIE1964和CIE2006（age=25 y）颜色匹配函数较为一致,而老年观察者的锥细胞光谱响应与CIE1931和CIE2006（age=75 y）颜色匹配函数更为一致。对比颜色匹配函数的分布,发现老年观察者的锥细胞光谱响应向长波段偏移,同时由于屈光系统光学密度增加导致其锥细胞光谱响应有所降低。     

近景测量系统全景彩色图像光谱法色度校正

在三维多模式扫描近景测量系统中,使用彩色线阵CCD(电荷藕合器件)可得到景物的一维线状彩色信息,将连续获得的不同角度上的一维彩色图像拼接起来即可形成全景彩色图像。直接在电脑彩色CRT(cathode ray tube, 阴极射线管)显示器上输出该图像,将发生色度失真,需要进行色度校正。通过光谱法色度校正,使得在电脑彩色CRT显示器上输出的图像和原始景物尽可能地保持色度不失真。     

基于宽色域色彩光谱样本集的色度校正方法研究

在跨媒体色彩再现流程中,受色彩再现场景光源及设备呈色机理等因素的影响,同一色彩信息在不同数字媒介之间进行传递时,往往存在色彩传递失真现象,该问题严重影响了现阶段影像色彩复制与传递的客观准确性。色度校正旨在克服上述色彩失真问题,进而提升影像色彩信息传递品质。现有色度校正方法主要可分为色适应变换类算法以及回归校正算法两大类,目前由于此两类方法所采用的训练样本普遍色域过小,故其往往导致在高饱和度色彩区域色度校正误差较大。为此,研究提出了一种基于宽色域色彩光谱样本集的新型色度校正方法。通过各类典型色彩光谱样本的收集与制备,构建了具有广阔色域范围的典型色彩光谱样本集,并在此基础上结合色域划分及色纯度寻优方法实现了现有回归校正模型建模样本的扩充与优化,显著提升了现阶段色度校正算法的校正精度。实验结果显示,在各类照明组合条件下,相比于现有色适应变换类方法以及回归校正类方法,所提出的色度校正方法可将以CIEDE2000色差公式表示的色度校正误差降低15%左右,对于高饱和度色彩区域其对应降幅可达40%左右。该方法的提出,将为未来数字影像色彩复制领域色彩再现技术的发展,提供有效的理论与方法支撑。     

基于密度的凹版专色梯尺光谱预测模型的研究

基于密度与光谱反射率的关系建立了一种凹版专色梯尺的光谱反射率预测模型。该方法首先依据密度的定义建立实地光谱反射率与其密度的关系,并基于实地光谱反射率建立阶调光谱反射率的计算方法;然后根据密度的叠加原理,假设阶调密度与实地密度比例关系成立建立阶调密度、实地密度和承印物密度的关系;最后结合计算阶调光谱反射率的方法建立凹版专色梯尺光谱反射率预测模型;调配30种专色油墨通过凹印实打样,对预测模型通过决定系数R²和色差进行验证。实验结果表明,不同专色在同一网点面积率下实际阶调密度与实际实地密度的比例系数相同,两者的决定系数R²均大于0.98。在此关系基础上所建立的预测模型在不同网点面积率下都具有较高的决定系数,其均方根误差都小于0.01,最大色差为2.667 NBS。最后另外调配10种专色油墨在相同工艺条件下实打样样张,利用实际阶调密度与实际实地密度的比例系数,通过色差公式进而验证该模型预测专色油墨梯尺光谱反射率的精度。色差结果表明,82.12%的色差小于2.5 NBS,大部分色差在0.5～2 NBS之间,占据了总频率的58.32%,平均色差为1.58...     

基于局部端元提取的遥感影像波段模拟

针对“波谱库-影像”多光谱遥感影像波段模拟方法中波谱库以矿物质类别为主、忽略大气环境和成像时间对地物波谱影响的问题,以及“参考影像-影像”影像波段模拟方法中地物混合像元和不同空间分辨率像元间模拟的尺度效应问题,提出基于局部地物端元提取的遥感影像波段模拟方法。首先对与待模拟影像具有相似地物类别组成的参考影像进行光谱聚类分割,形成影像局部区域;然后提取各个局部区域的地物端元,并对地物端元进行优选形成地物端元样本集;接着利用端元样本集建立地物端元波谱间的关系模型;最后利用关系模型预测目标影像波段。首先通过模拟Landsat TM5影像的蓝光波段,验证方法的稳定性和可靠性;然后通过模拟IRS-P6影像的蓝光波段,验证方法的适用性和推广性;并在实验过程中同已有的“波谱库-影像”波段模拟方法和“参考影像-影像”波段模拟方法进行视觉效果对比和定量统计分析,进一步表明方法对各类地物均有较好的模拟效果,能够准确地表达地物的真实波谱。