24色卡定位方法、装置、电子设备及存储介质与流程

1.本发明涉及一种24色卡定位方法、装置、电子设备及存储介质，属于图像处理领域。


背景技术：

2.内窥镜摄像的工作原理为，光源发出的光经光纤、内窥镜主体传递到人体内部，照亮人体内腔组织需要检查部分，物镜将待检查部分成像在面阵ccd上，由ccd驱动电路控制ccd采集图像，然后输出标准视频信号到显示设备上。最终的成像质量好坏很大一部分取决于成像画面的色彩还原能力。
3.色彩还原测试是检验内窥镜成像质量的一个重要测试，测试步骤通常为：在一个不透光的暗室环境中，放置24色卡（以下称色卡），打开内窥镜光源，内窥镜拍摄色卡画面；调整内窥镜直至色卡几乎充满整个内窥镜画面，且色卡在画面中呈水平长方形的形态，截取当前图像；手动框选出图像24个色块的位置，对每个色块进行采样计算，由计算机算出色彩偏差（
△
c,
△
e），饱和度（saturation）。
4.在色彩还原测试中，通常需要手动框选色卡的位置，再根据色块的排列规则，自动获取24个色块的位置。手动框选并不精确，往往需要框选多次才能刚好与24色卡的边界重合，花费较多时间，工作效率不高。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术的不足，本发明提供一种24色卡定位方法、装置、电子设备及存储介质，可自动且精准地定位24色卡。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：第一方面，本技术提供一种24色卡定位方法，包括以下步骤：获取正对色卡拍摄所得的原图；按边界值截去所述原图的边界，并作灰度化处理，得到矩形的中心部分；以第一角为基准点，用偏移窗口框选所述中心部分得到第一图像，以第二角为基准点，用所述偏移窗口框选所述中心部分得到第二图像；其中，所述偏移窗口的宽高为所述中心部分的宽高减去偏移值，所述第一角和第二角为所述中心部分的一组对角；将所述第一图像与所述第二图像相减得到差值图；对所述差值图作二值化处理，得到黑白图；从四周往内遍历所述黑白图，找出所述黑白图中白线框最外的四个顶点的位置；根据所述边界值和所述黑白图中白线框最外的四个顶点的位置还原出色卡在所述原图中的定位。
7.本技术提供的24色卡定位方法无需人工框选，可以自动、快速、准确地定位24色卡。
8.进一步地，所述偏移值≤5。偏移值为像素距离，优选地，偏移值取2或3。
9.进一步地，所述以第一角为基准点，用偏移窗口框选所述中心部分得到第一图像，以第二角为基准点，用所述偏移窗口框选所述中心部分得到第二图像的步骤之前，还包括步骤：按预设倍数对所述中心部分作降采样处理，得到新的所述中心部分；所述根据所述边界值和所述黑白图中白线框最外的四个顶点的位置还原出色卡在所述原图中的定位的步骤包括：根据所述预设倍数、所述边界值和所述黑白图中白线框最外的四个顶点的位置还原出色卡在所述原图中的定位。
10.降采样可以大大降低后续第一图像和第二图像相减、遍历黑白图等步骤中的运算量，而且后续步骤的目的是寻找四个顶点，并不需要对图像作增采样处理以恢复原始尺寸，因此增加降采样的步骤可大大减少整个定位过程的运算量，加快定位效率。降采样的具体方式可以为最邻近插值、双线性插值等。
11.进一步地，所述以第一角为基准点，用偏移窗口框选所述中心部分得到第一图像，以第二角为基准点，用所述偏移窗口框选所述中心部分得到第二图像的步骤之前，还包括步骤：对所述中心部分作中值滤波处理，得到新的所述中心部分。原图中可能存在噪点，中值滤波处理可以避免噪点对遍历黑白图时的影响。
12.进一步地，所述对所述差值图作二值化处理，得到黑白图的步骤包括：将所述差值图中像素值大于或等于比较值的像素点置为白色，将所述差值图中像素值小于所述比较值的像素点置为黑色；其中，所述比较值取18-25。以8位色彩为例，置为白色即置为255；置为黑色即置为0。
13.进一步地，所述从四周往内遍历所述黑白图，找出所述黑白图中白线框最外的四个顶点的位置的步骤包括：从左往右遍历所述黑白图的每一列，直至有一列的白色像素点数目达到列预设数量，记为左边界列；从右往左遍历所述黑白图的每一列，直至有一列的白色像素点数目达到列预设数量，记为右边界列；从上往下遍历所述黑白图的每一行，直至有一行的白色像素点数目达到行预设数量，记为上边界行；从下往上遍历所述黑白图的每一行，直至有一行的白色像素点数目达到行预设数量，记为下边界行；以所述左边界列与所述上边界行的交点作为白线框的左上角顶点，以所述左边界列与所述下边界行的交点作为白线框的左下角顶点，以所述右边界列与所述上边界行的交点作为白线框的右上角顶点，以所述右边界列与所述下边界行的交点作为白线框的右下角顶点。
14.以统计数量的形式找出白线框的边界从而找出四个顶点，在一定程度上可以消除拍摄噪点的影响，消除图像畸变的影响。
15.更进一步地，所述列预设数量等于所述原图的像素高度的1/18至1/25，所述行预设数量等于所述原图的像素宽度的1/18至1/25。
16.第二方面，本技术提供一种色彩还原测试装置，包括：获取模块，用于获取正对色卡拍摄所得的原图；截取模块，用于按边界值截去所述原图的边界，并作灰度化处理，得到矩形的中心部分；框选模块，用于以第一角为基准点，用偏移窗口框选所述中心部分得到第一图像，以第二角为基准点，用所述偏移窗口框选所述中心部分得到第二图像；其中，所述偏移窗口的宽高为所述中心部分的宽高减去偏移值，所述第一角和第二角为所述中心部分的一组对角；作差模块，用于将所述第一图像与所述第二图像相减得到差值图；黑白模块，用于对所述差值图作二值化处理，得到黑白图；寻角模块，用于从四周往内遍历所述黑白图，找出所述黑白图中白线框最外的四个顶点的位置；对准模块，用于根据所述边界值和所述黑白图中白线框最外的四个顶点的位置还原出色卡在所述原图中的定位。
17.该色彩还原测试装置可以快速地自动定位24色卡，无需测试人员手动框选，能够提高色彩还原测试的效率。
18.第三方面，本技术提供一种电子设备，包括处理器以及存储器，所述存储器存储有计算机可读取指令，当所述计算机可读取指令由所述处理器执行时，运行如第一方面所述方法中的步骤。
19.第四方面，本技术提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时运行如第一方面所述方法中的步骤。
20.本发明的有益效果是：本发明的24色卡定位方法对拍摄24色卡得到的原图作图像处理，使24色卡的照片变成只有黑色背景和白色线框的图，能够让计算机轻易找出白色线框的边界的位置，对准原图相应的位置即可对原图中的彩色色块定位，无需色彩还原测试人员手动框选，可快速且准确地实现24色卡定位，提高色彩还原测试的效率。
21.本技术的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术了解。本技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
22.图1是用内窥镜相机正对24色卡拍摄所得原图经灰度化处理得到图片。
23.图2是图1被截去边界后得到的图片。
24.图3是获得第一图像和第二图像的原理图。
25.图4是由图2经处理得到的差值图。
26.图5是由图4经处理得到的黑白图。
27.图6是减少桶形畸变负面影响的原理图。
具体实施方式
28.下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始
至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
29.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。
30.除非另外说明，以下有关图像坐标的描述均以左上角为坐标原点，向右延伸的横坐标为正值，称为“宽”，向下延伸的纵坐标为正值，称为“高”。
31.色彩还原测试的步骤为定位、拾色、测试，只要定位准确，后面的步骤都是计算机能够自动处理的。目前定位这个步骤基本还需要靠人工框选，但人工框选经常需要多次尝试才能对准24色卡的边界，效率较低。针对这种情况，本技术提供一种24色卡定位方法，包括以下步骤：s1：获取正对色卡拍摄所得的原图。其中“正对”是指24色卡在画面中呈水平长方形的形态，如图1（图1已作灰度化处理，并非原图，但位置是正对的）所示。
32.s2：按边界值截去原图的边界，并作灰度化处理，得到矩形的中心部分。
33.s3：以第一角为基准点，用偏移窗口框选中心部分得到第一图像，以第二角为基准点，用偏移窗口框选中心部分得到第二图像。
34.其中，偏移窗口的宽高为中心部分的宽高减去偏移值，第一角和第二角为中心部分的一组对角。
35.s4：将第一图像与第二图像相减得到差值图。
36.s5：对差值图作二值化处理，得到黑白图。
37.s6：从四周往内遍历黑白图，找出黑白图中白线框最外的四个顶点的位置。
38.s7：根据边界值和黑白图中白线框最外的四个顶点的位置还原出色卡在原图中的定位。
39.该方法的原理实际上是通过一系列图像处理，使24色卡的照片变成只有黑色背景和白色线框的图，能够让计算机轻易找出白色线框的边界的位置，对准原图相应的位置即可对原图中的彩色色块定位。因此无需色彩还原测试人员手动框选，可快速且准确地实现24色卡定位，提高色彩还原测试的效率。
40.步骤s2中，可以先截去边界，再作灰度化处理；也可以先作灰度化处理，如图1所示，再截去边界，如图2所示。在图1中可以看到，由于存在广角畸变，拍摄时无可避免地会拍摄到放置色卡的平台，且内窥镜拍摄生成的图像也会有模式标识、提示信息、日期等非物像的内容，截去边界可避免这些因素对定位形成负面影响。
41.例如，在一个不透光的暗室环境中，放置色卡，打开内窥镜光源，内窥镜拍摄正对色卡的画面，调整内窥镜直至色卡几乎充满整个内窥镜画面，截取当前图像作为原图，并将当前图像转换为单通道灰度图，表示为img_gray。
42.截取图像的中心区域图像，假设img_gray的宽为w0，高为h0，则令cut_w = w0 * 1/8，cut_h = h0 * 1/8，截取图像中以(cut_w, cut_h)为起点，宽为w0
ꢀ‑ꢀ
cut_w * 2，高为h0
ꢀ‑
cut_h * 2的中心部分，表示为img_cut，为方便描述，img cut的宽表示为w，高表示为
h。
43.预设偏移值offset = 2，第一图像img1的生成方式为，以(0, 0)为起点（中心部分的左上角），宽为w
ꢀ–ꢀ
offset，高为h
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offset的图像作为img1；第二图像img2的生成方式为，以(offset, offset)为起点，宽为w
ꢀ–
offset，高为h
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offset的图像作为img2。
44.直接看处理图2的结果较难发现第一图像和第二图像的差异，为便于理解，请参照图3。特别地，在图3所示的实施例中，以右上角为坐标原点，向左延伸的横坐标为正值，向下延伸的纵坐标为正值，示意步骤s3实际上可以取任意一组对角。图3中的圆圈示意像素点，阵列的像素点示意16像素*9像素的图像，当偏移值为2时，可框选出两幅14*7的图像，右上角的为第一图像，左下角的为第二图像。同理，以左下角作为第一角，以右上角作为第二角同样可以实现。
45.步骤s3得到的两幅图像像素大小相等，将两幅图像重新对齐重叠后，各像素可一一对应，在步骤s4中，计算img1与img2的差的绝对值，获得差值图，表示为img_diff，如图4所示。作差时会存在以下几种情况。情况a：色块之间的边界与色块有明显差异，作差可得到非0的值。情况b：同一色块颜色相同，作差得到0。情况c：色块之间的边界颜色相同，作差得到0。情况d：背景部分的灰度是自然过渡的，当偏移值较小时，背景与背景作差得到0或得到一个非常接近0的数。情况e：背景与色块作差得到非0的值。另一方面，存在情况f：色卡上可能存在沾污，或由于相机曝光、自动饱和度等因素的影响，同一色块的灰度值可能会有轻微的差异，使同一色块作差得到一个非0的数；还可能存在情况g：拍摄时出现噪点，噪点与任何部分作差都得到非0的数。
46.在步骤s5中，将差值图像素值≥20的置255，像素值《20的置0，获得黑白图，表示为img_binary，如图5所示。二值化的步骤中，可以基本消除情况d和情况f的影响。针对情况d，由于内窥镜曝光时光源集中的问题，背景部分的灰度是自然过渡的，相减所得的值可能非0，这不利于后续寻找边角，但由于背景的灰度的自然过渡的，因此相差非常小，使像素值《20的置0，就消除了背景的影响。对于情况f和情况g也有一定改善。而由于后续步骤是从外往内寻找边角，因此情况f实际上对本发明的方法影响较小。对比图4和图5可以发现，步骤s5的作用还在于使边界更加清晰，形成白线框和黑色的背景。
47.假设跳过步骤s4，执行完步骤s3后直接执行步骤s5，则准确性较差。二值化要根据像素值的大小作比较，而拍摄的时候存在相机型号不同、白平衡等问题，颜色范围不确定，直接二值化的边缘不稳定，在后续步骤中难以确定边界。
48.步骤s6具体包括以下分步骤：s61：从左往右遍历黑白图的每一列，直至有一列的白色像素点数目达到列预设数量，记为左边界列；从右往左遍历黑白图的每一列，直至有一列的白色像素点数目达到列预设数量，记为右边界列；从上往下遍历黑白图的每一行，直至有一行的白色像素点数目达到行预设数量，记为上边界行；从下往上遍历黑白图的每一行，直至有一行的白色像素点数目达到行预设数量，记为下边界行。该步骤中，不一定按左-右-上-下的顺序，这四个方向可以任意交换。
49.s62：以左边界列与上边界行的交点作为白线框的左上角顶点，以左边界列与下边界行的交点作为白线框的左下角顶点，以右边界列与上边界行的交点作为白线框的右上角顶点，以右边界列与下边界行的交点作为白线框的右下角顶点。
50.具体地，列预设数量等于原图的像素高度的1/18至1/25，行预设数量等于原图的像素宽度的1/18至1/25。在一些实施例中，列预设数量可与行预设数量相等。
51.白色像素点（以下称为白点）达到预设数量就终止继续遍历该方向，可以减少运算量。以达到预设数量为终止条件的好处在于可以进一步消除上述情况d和情况g的影响，并在一定程度上减少图像畸变对寻找边角的影响。
52.此处的“图像畸变”具体是指桶形畸变或枕形畸变，而内窥镜颜色还原测试为近距离拍摄，因此更可能出现的是桶形畸变。桶形畸变的特点是，边界的中部向外突出，比顶角更靠外，以白点数目达到预设数量为终止条件，在刚遇到突出的边界时，白点数目较少，仍不终止遍历，直至深入到突出的边界的中部，白点数目较多时，才认为找到边界，因此更接近真实的边界，在一定程度上减少图像畸变对寻找边角的影响。如图6所示，图6仅用于示意减少桶形畸变对寻找边角负面影响的原理，并不是拍摄色卡处理后的真实图像，图6中，假设背景完全没有噪点，为纯黑色，如果从左往右遍历各列时遇到白点就终止，则停在p线；如果以白点数目达到预设数量为终止条件，则停止在q线，可见，q线比p线更接近白线框的顶点。
53.仔细观察图5可见，背景处仍存在白点，如果直接找最外的白点，则容易找到错误的边界，背景中的这些白点数目较少，且比较分散，几乎不可能集中在同一列或同一行，以白点数目达到预设数量为终止条件可以忽略了这些背景中的白点，找到真正的边界。
54.在一些实施例中，步骤s6可表示为，令min_num=1/18 h，初始化dst_x = 0，从左端往图像中心横向遍历img_binary的每一列，若第a列中数值为255的像素点数量大于min_num，则dst_x = a；初始化dst_w = 0，从右端往图像中心横向遍历img_binary的每一列，若第b（遍历的方向为从右往左，但记录该列为图中第几列时仍然是从左往右数）列中数值为255的像素点数量大于min_num，则dst_w = b
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dst_x；初始化dst_y = 0，从上端往图像中心纵向遍历img_binary的每一行，若第c行中数值为255的像素点数量大于min_num，则dst_y = c；初始化dst_h = 0，从下端往图像中心纵向遍历img_binary的每一行，若第d行中数值为255的像素点数量大于min_num，则dst_h = d
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dst_y。其中第d行中的d是从上往下数的，尽管遍历的方向为从下往上，但记录该行为图中第几行时仍然是从上往下数，以图3（图3不是用于找边角的黑白图，仅借用图3的坐标说明）所示的坐标为例，假设第6行符合终止条件，遍历的顺序为，第8行、第7行、第6行，则d=6，上述的“第b列”同理，遍历方向和记录序数方向相反。
55.相应地，步骤s7表示为令dst_x = dst_x cut_w offset，dst_y = dst_y cut_h offset，dst_x为色卡在原图的起始横坐标，dst_y为色卡在原图的起始纵坐标，dst_w为色卡在原图的宽，dst_h为色卡在原图的高，而各色块与色卡边界的位置关系是已知的，至此，色卡被完全定位，颜色还原测试中后续的拾色、测试步骤可以自动进行。
56.在一些实施例中，步骤s2和步骤s3之间还存在步骤s22：对中心部分作中值滤波处理，得到新的中心部分。原图中可能存在噪点，中值滤波处理可以避免噪点对遍历黑白图时的影响，即从根本上避免出现情况g。
57.在一些实施例中，步骤s2和步骤s3之间还存在步骤s21：按预设倍数对中心部分作降采样处理，得到新的中心部分。相应地，步骤s7变为，根据预设倍数、边界值和黑白图中白线框最外的四个顶点的位置还原出色卡在原图中的定位。
58.例如，将img_cut通过最邻近插值、双线性插值等方法缩小n倍获得新的img_cut，n 》= 1，n的值越大，减少更多计算耗时，但精确度会略有下降，优选地，n取8、9或10。
59.相应地，步骤s7变为，令dst_x = dst_x * n cut_w offset，dst_y = dst_y * n cut_h offset，dst_x为色卡在原图的起始横坐标，dst_y为色卡在原图的起始纵坐标，dst_w为色卡在原图的宽，dst_h为色卡在原图的高。
60.可见，在降采样后，后续无需作增采样处理，仅需记录缩小的倍数，大大减少了后续步骤的运算量，有利于更快地自动定位。当同时增加步骤s21和步骤s22时，优选地，使步骤s22排在步骤s21之后，因为步骤s21也可降低步骤s22的运算量。
61.本技术实施例提供一种色彩还原测试装置，包括：获取模块，用于获取正对色卡拍摄所得的原图；截取模块，用于按边界值截去原图的边界，并作灰度化处理，得到矩形的中心部分；框选模块，用于以第一角为基准点，用偏移窗口框选中心部分得到第一图像，以第二角为基准点，用偏移窗口框选中心部分得到第二图像；其中，偏移窗口的宽高为中心部分的宽高减去偏移值，第一角和第二角为中心部分的一组对角；作差模块，用于将第一图像与第二图像相减得到差值图；黑白模块，用于对差值图作二值化处理，得到黑白图；寻角模块，用于从四周往内遍历黑白图，找出黑白图中白线框最外的四个顶点的位置；对准模块，用于根据边界值和黑白图中白线框最外的四个顶点的位置还原出色卡在原图中的定位。
62.该色彩还原测试装置可以快速地自动定位24色卡，无需测试人员手动框选，能够提高色彩还原测试的效率。
63.优选地，该装置还包括滤波模块，用于对中心部分作中值滤波处理，得到新的中心部分。
64.优选地，该装置还包括降采样模块，用于按预设倍数对中心部分作降采样处理，得到新的中心部分。
65.本技术提供一种电子设备，包括：处理器和存储器，处理器和存储器通过通信总线和/或其他形式的连接机构互连并相互通讯，存储器存储有处理器可执行的计算机程序，当计算设备运行时，处理器执行该计算机程序，以执行时执行上述实施例的任一可选的实现方式中的方法，以实现以下功能：获取正对色卡拍摄所得的原图；按边界值截去原图的边界，并作灰度化处理，得到矩形的中心部分；以第一角为基准点，用偏移窗口框选中心部分得到第一图像，以第二角为基准点，用偏移窗口框选中心部分得到第二图像；将第一图像与第二图像相减得到差值图；对差值图作二值化处理，得到黑白图；从四周往内遍历黑白图，找出黑白图中白线框最外的四个顶点的位置；根据边界值和黑白图中白线框最外的四个顶点的位置还原出色卡在原图中的定位。
66.本技术实施例提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，执行上述实施例的任一可选的实现方式中的方法，以实现以下功能：获取正对色卡拍摄所得的原图；按边界值截去原图的边界，并作灰度化处理，得到矩形的中心部分；以第
一角为基准点，用偏移窗口框选中心部分得到第一图像，以第二角为基准点，用偏移窗口框选中心部分得到第二图像；将第一图像与第二图像相减得到差值图；对差值图作二值化处理，得到黑白图；从四周往内遍历黑白图，找出黑白图中白线框最外的四个顶点的位置；根据边界值和黑白图中白线框最外的四个顶点的位置还原出色卡在原图中的定位。其中，存储介质可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器（static random access memory, 简称sram），电可擦除可编程只读存储器（electrically erasable programmable read-only memory, 简称eeprom），可擦除可编程只读存储器（erasable programmable read only memory, 简称eprom），可编程只读存储器（programmable red-only memory, 简称prom），只读存储器（read-only memory, 简称rom），磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
67.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”“某些实施方式”“示意性实施方式”“示例”“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
68.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。