即時、彩色:為何色彩校正在醫療科技中如此重要
在我們的文章《色彩在影像處理中扮演什麼角色?》一文中, 已經說明色彩再現在機器視覺中的角色。在工業影像處理中,單色影像往往已經足夠使用;但用在醫療和生命科學中的影像屬於不同的類型,因此色彩逼真度在此十分重要。
眼科中的色彩
來仔細看看眼科。數位眼底攝影機用來檢查視網膜。醫師將相機置於病患眼部正前方,然後拍下影像。拍到的高解析度影像,接者透過分析軟體進行檢驗。透過這些影像,醫師可以檢測視網膜上的微血管是否完全連通且完好無缺;若非如此,是否需要進一步的檢查。這種診斷可以預防類似黃斑部退化等疾病。
在此,高可靠度的顯色效果,以及影像的可再現性格外重要,因為色彩能夠提供某些組織狀態的相關資訊。舉例來說,組織在缺氧時可能會褪色。
相機必須適當校正,以確保顯色效果的可靠度。
相機色彩校正
在相機韌體中進行色彩計算處理的參數最佳化,就是所謂色彩校正。所謂的色差就是校正的基礎。在校正過程中通常會使用校色卡。校色卡是一張棋盤狀的卡片,有 18 種色彩與 6 種不同灰階,以方格狀排列。當以特定光源檢視時,每個不同方格的 sRGB 數值是已知的因素,因此校色卡可當做相機偵測到色彩的參考比對指標。
相機的色彩值以某個特定方格來測量,提供其 sRGB 數值,用於和校色卡上實際已知的數值相互比對。在色彩空間中已知點和測量值的差異,通常稱為色差 (ΔE)。校正處理的目標,就是要將相機色彩管線中的個別功能區塊予以參數化,讓 ΔE 與校色卡上的參考數值相比時儘可能減小。
在色彩校正之後,可以針對個別色彩針對其色差進行追加修正,以將修正導入既有的色彩配置檔案中。在各種將消費型相機以工業相機取而代之的應用中更是如此。
工業用相機的色彩表現能力遠勝消費型相機。因為消費型相機的色彩計算處理,實際上通常是黑箱作業,無法調整其參數。這種情形下,其色彩計算處理的設計目標,是要產生符合美學要求的影像,而非儘可能精確再現實景。因此,醫療影像與診斷應用通常選用具備較強色彩功能的工業用相機。
趨勢
相機的色彩表現力不斷進步。趨勢顯示傳統上僅使用單色感光元件的應用,現在也以彩色相機運作 (例如螢光顯微鏡)。換句話說,相機的用途將愈來愈多元。具備特殊彩色功能的醫療與生命科學相機,在相機韌體中提供可參數化的功能區塊 (色彩計算處理) 給開發者使用。