Medizinische Bildverarbeitung - Inforakel

26 KAPITEL 3. MODALITÄTSABHÄNGIGE BILDVERBESSERUNG
3.5.3 Farbkorrektur
Beim Durchführen der Beleuchtungskorrektur auf Farbbildern, entsteht das Problem der Farbverschiebung, da Farbbilder
in einen Rot-, einen Grün- und einen Blaukanal (RGB) aufgesplittet sind. Gesucht ist eine Möglichkeit, die Helligkeitsinformation
getrennt von der Farbe zu bearbeiten, der YUV-Farbraum.
YUV-Farbraum
Der YUV-Farbraum wurde entwickelt um das Farbfernsehen mit alten Schwarzweiß-Geräten kompatibel zu machen.
Dazu musste die Gesamthelligkeit getrennt von der Farbinformation gespeichert werden. So enthält der Y-Kanal nur die
Luminanz, die Intensität des Bildes, während die Chrominanz, also die Farben in den Kanälen U und V enthalten sind.
Ein weiterer Vorteil des YUV-Farbraums ist die lineare Konvertierung zum RGB-Farbraum. Die Konvertierung erfolgt
durch nachstehende Matrixmultiplikationen:
⎛
⎝ Y
⎞ ⎛
U⎠
= M ⎝
V
R
⎞
G⎠
und
⎛
⎝
B
R
⎞
G⎠
= M
B
−1
⎛
⎝ Y
⎞
U⎠
mit
⎛
⎞
0.299 0.587 0.114
M = ⎝−0.147 −0.289 0.437⎠
V
0.615 −0.515 0.1
Funktionsweise der Farbkorrektur
Die einzelnen Schritte der Farbkorrektur sind in Abbildung 3.9 schematisch dargestellt. Nachdem das Bild nach YUV
konvertiert wurde, wird ein LPF auf dem Y-Kanal angewendet und der Mittelwert C errechnet. Nach der Subtraktion der
LPF und der Normalisierung wird das verbesserte Bild wieder nach RGB umgewandelt.
Abbildung 3.9: Funktionsweise der Farbkorrektur
Das korrigierte Bild fY UV ergibt sich also aus den Unveränderten gU und gV Kanälen, und dem, wie folgt berechneten
gY Kanals des Ursprungsbildes. Abbildung 3.10 zeigt eine endoskopische Aufnahme vor und nach der beschriebenen
Farbkorrektur.
fY (x, y) = gY (x, y) − LPF{gY (x, y)} + C mit C = mean{LPF{gY (x, y)}}
(a) Original Endoskopische Aufnahme (b) Farbkorrigierte Aufnahme
Abbildung 3.10: Farbkorrektur einer Endoskopischen Aufnahme (aus [25])