Color Performance Review Tool for Endoscopy Devices
注：此方法来源于美国 FDA 的推荐，软件仅有数据对比分析功能，但其要求测试显示设备的 Lab 和XYZ 数据与拍摄色卡的Lab 和 XYZ 数据，正印科技的像质分析软件医疗版集成了上述功能，可以快速准确的完成测试与分析，位于北京、嘉兴和深圳的三地实验室，同时提供第三方测试和调优服务，请与我们联系咨询详情。
一、简介
内窥镜设备色彩性能评估工具（CPR工具）是一个用Matlab编写的软件程序，用于分析内窥镜设备的色彩性能测试数据。该工具接受测试数据，然后生成定量分析结果，供用户比较设备之间的色彩性能。输入的测试数据包括设备输出的标准测试目标的测量数据以及测试目标的真实值。
该工具提供以下分析：
- 测试目标和样本场景的视觉模拟
- 与真实值的绝对色差
- 在明度、色相和饱和度上保持色块的顺序
- 保持色块之间的色彩对比
1.1 软件要求
- Matlab Runtime 9.12（测试版本9.12）
- Matlab（测试版本9.12）
- 图像处理工具箱（测试版本11.5）
- 计算机视觉工具箱（测试版本9.12）
- 统计和机器学习工具箱（测试版本12.3）
2. 数据处理
2.0 数据准备
输入数据应包括测试目标和内窥镜设备的24色块ColorChecker的测量CIEXYZ值。输入文件为逗号分隔值（CSV）格式的文本文件。每个输入文件包含25行CIE X、Y和Z值，以逗号分隔。第1到第24行描述24个色块，第25行描述参考白色。请按照ColorChecker定义的色块顺序排列。
以下是示例输入文件：
19.1,16.2,8.9
76.6,72.2,58.4
40.6,41.7,80.7
20.1,26.4,9.8
61.3,58.6,99.5
80.7,95,106.7
66.8,58.4,12.1
24.5,20.3,77.6
47.3,29.1,24.3
5.5,3.3,12.1
66.5,85.1,19.3
74.1,74.9,11.2
10.8,6.8,46
29.3,46.6,15.1
29.2,16.4,5.3
95,107.4,14.7
56.4,38,69.2
44.2,51.1,100.4
167.3,174.2,193.4
124.8,130.3,145.4
88.1,92.2,103.4
45.2,47.3,52.6
13.6,14.2,17.4
0.6,0.6,0.8
167.3,174.2,193.4
图 2.0：CIEXYZ 输入文件。从设备测量的 CIEXYZ 数据的示例输入文件。
2.1 导入数据
提供包含测试目标24色块ColorChecker测量CIEXYZ值的数据文件的文件名（例如，XYZ_Reference.csv）和被测试设备的数据文件名（例如，XYZ_Subject.csv）。
2.2 CIEXYZ 数据
真实值（Ref_X、Ref_Y和Ref_Z）和内窥镜设备（Sub_X、Sub_Y和Sub_Z）的输入数据合并为一个25×6的表格，名为CIEXYZ_Data，以便检查：
图 2.2：输入数据的验证。真实值（前三列）和设备输出（后三列）的 CIEXYZ 数据。
2.3 CIELAB 数据
CIEXYZ 数据转换为 CIELAB 数据。显示 CIELAB 数据 ( CIELAB_Data ) 供用户检查：
图 2.3：颜色转换的验证。转换后的真实值（前三列）和设备输出（后三列）的 CIELAB 数据。
3. 数据分析
3.1 测试目标和样本场景的可视化模拟
3.1.1 可视化 CIEXYZ 数据
下图显示了使用 D65 作为参考白色时的模拟视觉结果。使用这些图表检查由光源和/或设备引起的过度色偏。
图 3.1.1：CIEXYZ 数据的目视验证。图表显示了使用 D65 作为参考白色时的模拟视觉结果。使用这些图表检查由光源和/或设备引起的过度色偏。
3.1.2 可视化 CIELAB 数据
下图显示了使用提供的参考白色时的模拟视觉结果。使用这些图表来评估设备如何再现 ColorChecker。
图 3.1.2：CIELAB 数据的目视验证。图表显示使用提供的参考白色时的模拟视觉结果。使用这些图表来评估设备如何重现测试目标。
3.1.3 可视化内窥镜场景
下图显示了内窥镜场景的模拟视觉结果。使用默认的息肉样本或根据预期用途提供不同的图像。
图 3.1.3：可视化内窥镜场景。这些图表显示了内窥镜场景的模拟视觉结果。使用默认的息肉样本或根据预期用途提供不同的图像。
3.2 与真实情况相比的绝对颜色误差
左图显示了内窥镜设备与地面真实情况之间每个色块的色差。右图显示了箱线图。标题中提供了统计数据（平均值、标准差、最小值、中位数和最大值）。
图 3.2：与地面真实情况相比的绝对颜色误差。左图显示了主题设备与地面实况之间每个色块的色差。右图显示了箱线图。标题中提供了统计数据（平均值、标准差、最小值、中位数和最大值）。
3.3 保留亮度、色调和色度的色块顺序
3.3.1 亮度、色度和色调的顺序 – 一维视图
下图显示了亮度、色度和色调（1D 视图）中的色块顺序。最上面一行是参考，下面一行是器件输出，每条线连接相同的贴片。使用这些图表来识别任何无序色块并评估一致性和单调性。
图 3.3.1：保留亮度/色调/色度中的色块顺序——单调性。这些图表显示了亮度、色度和色调的色块顺序。在每个图表中，顶行是参考，底行是设备输出，每条线连接相同的贴片。上图显示了灰色色块 (#19-#24) 的亮度色块顺序。其余三个图表按亮度、色调和色度顺序显示色块。使用这些图表来识别任何无序的色块。每个图中均包含 Kendall Tau-a 等级相关系数。
3.3.2 亮度、色度和色调的顺序 – 2D 视图
下图显示了亮度、色度和色调（2D 视图）中的色块顺序。使用这些图表来识别任何无序色块并评估线性、一致性和单调性。
图 3.3.2：保留亮度/色调/色度的色块顺序 – 线性。上面两个图表显示了灰色色块 (#19-#24) 和彩色色块 (#1-#18) 的亮度色块顺序。左下图按色调顺序显示色块，右下图按色度顺序显示色块。每个图中都包含线性回归系数。
3.3.3 三维色彩传递
下图显示了 CIELAB 色彩空间中所有色块从地面实况（球体）到设备输出（十字）的颜色传输。在 Matlab 中旋转 3D 图来观察空间关系。
图 3.3.3：颜色转移的可视化。前四张图表显示了从不同角度观察到的色块的颜色转移。底部两张图表显示了灰色色块的颜色转移，以观察其亮度和色度。
3.4 保持色块之间的颜色对比
下图显示了根据其基本事实和设备输出结果绘制的所有数据点。颜色对比度增强（CCE）定义如下：
其中 i 是色块号。 ref(i) 和 sub(i) 分别是色块 #i 的参考和显示设备输出。 ΔE 是基于 ΔE 00 、 ΔE 94 或 ΔE 76 公式计算两种颜色之间的 CIE 色差的函数。 CCE=1（由红色虚线表示）意味着该设备完美地再现了色彩对比度。 CCE>1表示该器件增强了颜色对比度，而CCE<1表示相反。
图 3.4：保留色块之间的颜色对比度。根据 ΔE 00 、 ΔE 94 或 ΔE 76 公式计算出的 CCE 值。每个彩色十字代表一个色块对，其中水平和垂直条根据补丁对分别着色。该百分比表示 CCE>1 的色块对。
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