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基于人工智能的望诊图像颜色恒常性算法研究

高倩倩

基于人工智能的望诊图像颜色恒常性算法研究

高倩倩1
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作者信息

  • 1. 南开大学
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摘要

望诊是中医医师通过观察患者的形体、面部、舌体、舌苔等特征,来诊断疾病的一种方法。近年来,随着人工智能的快速发展,通过计算机辅助望诊分析成为一个重要的研究方向。计算机可以通过对采集的望诊图像进行分割、特征提取和分类等操作来诊断疾病。在中医望诊中,面部和舌体的颜色可以反映人体内部疾病的状态,因此它是一项重要的观察指标。然而,在数据采集的过程中,望诊图像会受光照环境因素的影响,从而导致其颜色与实际颜色存在偏差。为了避免色彩偏差对分析结果造成不良影响,需要对采集到的图像进行颜色校正。颜色恒常性能够在不同光照条件下保持颜色的一致性,因此可以利用颜色恒常性来消除光照条件对颜色的影响,使得计算机辅助望诊分析的结果更加准确。为了更好地校正望诊图像的颜色,本文主要做了以下几个方面的工作: (1)制作望诊图像数据集。目前,在开放环境下采集的中医望诊图像数据较少,为了解决实际需求,本文通过不同相机设备在不同光照条件下拍摄了望诊图像数据,并对数据进行预处理以满足颜色校正算法的需求。此外,为了得到数据标签,本文设计了基于RetinaNet的改进算法来自动识别色卡,协助提取颜色信息。为了进一步增加数据集的多样性,本文还使用了Gehler-shi数据集、NUS-8数据集作为补充。 (2)设计基于统计分析的颜色校正算法。通过对经典的无监督算法进行研究分析,提出了基于监督色的自适应多项式回归算法。为了验证该方法的有效性,本文以Lab颜色空间的色差值为评价指标,进一步分析了该方法与其他三种无监督算法的性能。 (3)设计基于深度学习的颜色恒常性算法。为了构建颜色恒常性算法模型,实现无监督预测的目标,本文设计了基于轻量级网络的置信度加权颜色恒常性算法。区别于传统CNN同等对待每个像素,该方法有效地区分了有用信息和噪声信息。为了解决数据集组合训练时性能下降的问题,本文对该算法进行了改进,通过设计设备特定的信道加权模块进一步提高了模型的鲁棒性。经实验分析,该算法在角度误差上的评估结果更好,证明了该算法的有效性。

关键词

望诊图像/颜色恒常性/颜色校正/深度学习

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授予学位

硕士

学科专业

电子信息

导师

张维

学位年度

2023

学位授予单位

南开大学

语种

中文

中图分类号

TP
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