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Nutzung eines Farbkonstanz-Algorithmus zur Entfernung von Glanzlichtern in laryngoskopischen Bildern
(1998)
1 Einführung
Funktionelle und organische Störungen im Larynx beeinträchtigen die Ausdrucksfähigkeit des Menschen. Zur Diagnostik und Verlaufkontrolle werden die Stimmlippen im Larynx mit Hilfe der Video-Laryngoskopie aufgenommen. Zur optimalen Farbmessung wird dazu an das Lupenendoskop eine 3-Chip-CCD-Kamera angeschlossen, die eine unabhängige Aufnahme der drei Farbkanäle erlaubt. Die bisherige subjektive Befundung ist von der Erfahrung des Untersuchers abhängig und läßt nur eine grobe Klassifikation der Krankheitsbilder zu. Zur Objektivierung werden daher quantitative Parameter für Farbe, Textur und Schwingung entwickelt. Neben dem Einfluß der wechselnden Lichtquellenfarbe auf den Farbeindruck ist die Sekretauflage auf den Stimmlippen ein Problem bei der Farb-und Texturanalyse. Sie kann zu ausgedehnten Glanzlichtern führen und so weite Bereiche der Stimmlippen für die Farb-und Texturanalyse unbrauchbar machen. Dieser Beitrag stellt einen Farbkonstanz-Algorithmus vor, der unabhängig von der Lichtquelle quantitative Farbwerte des Gewebes liefert und die Glanzlichtdetektion und -elimination ermöglicht.
2 Methodik
Ziel des Farbkonstanz-Algorithmus ist die Trennung von Lichtquellen-und Gewebefarbe. Unter Verwendung des dichromatischen Reflexionsmodells [1] kann die Oberflächenreflexion mit der Farbe der Lichtquelle und die Körperreflexion mit der Gewebefarbe identifiziert werden. Der Farbeindruck entsteht aus der Linearkombination beider Farbkomponenten. Ihre Gewichtung ist von der Aufnahmegeometrie abhängig, insbesondere vom Winkel zwischen Oberflächennormalen und dem Positionsvektor der Lichtquelle. In einem zweistufigen Verfahren wird zunächst die Lichtquellenfarbe geschätzt, dann die Gewebefarbe ermittelt. Hieraus können beide Farbanteile durch die Berechnung der Gewichtsfaktoren pixelweise getrennt werden.
Quantitative Farbmessungen sollen die Diagnostik laryngealer Erkrankungen unterstützen. Dabei wird der Farbeindruck nicht nur durch die Reflexionseigenschaften des Gewebes sondern auch durch die Farbe der verwendeten Lichtquelle beeinflußt. Der hier vorgestellte Farbkonstanz-Algorithmus basiert auf dem dichromatischen Reflexionsmodell und liefert eine pixelweise Trennung des Farbbildes in seine beiden Faxbanteile. Die Körperfarbe entspricht dabei der gewebespezifischen Reflexion, die Oberfächenfarbe der Strahlung der Lichtquelle.
Zur diagnostischen Unterstützung bei der Befundung laryngealer Erkrankungen soll eine Farb- und Formanalyse der Stimmlippen durchgeführt werden. In diesem Beitrag wird ein Verfahren zur Trennung der spiegelnden und diffusen Reflexionsanteile in Farbbildern des Larynx vorgestellt. Die Farbe der diffusen Komponente entspricht dabei der beleuchtungsunabhängigen Objektfarbe, während deren Wichtungsfaktoren als Eingabe für Shape-from-Shading-Verfahren zur Oberflächenrekonstruktion dienen.