專利名稱：影像特征像素點(diǎn)的辨識(shí)裝置及其辨識(shí)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種影像處理技術(shù)，特別是一種影像特征像素點(diǎn)的辨識(shí)裝置及其辨識(shí)方法。
背景技術(shù)：
虛擬實(shí)境是一個(gè)非常方便的視覺(jué)傳達(dá)工具。虛擬實(shí)境建立一個(gè)新的使用者界面，讓使用者可置身于電腦模擬環(huán)境的空間中，且能任意移動(dòng)，讓使用者有身歷其境的感受。
一般而言，虛擬實(shí)境場(chǎng)景的制作方式分為兩種， 一種是利用3D(three-dimensional)物件來(lái)構(gòu)建，適合虛幻的場(chǎng)景，另一種為環(huán)場(chǎng)影像，適合介紹真實(shí)的場(chǎng)景。其中環(huán)場(chǎng)影像指的是360度環(huán)場(chǎng)實(shí)境(panorama)。簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是利用人類肉眼可見(jiàn)的影像，在經(jīng)過(guò)影像數(shù)字化處理后，可以呈現(xiàn)360度的完整視覺(jué)效果。
舉例來(lái)說(shuō)，以一中心點(diǎn)向四周圍以固定旋轉(zhuǎn)角度拍攝多張影像后，再利用影像接合技術(shù)依序?qū)⒁粡垙堄跋襁B接起來(lái)，并使相連二張影像的相同畫面無(wú)縫連接，即可完成顯示全景的環(huán)場(chǎng)影像。
傳統(tǒng)上，利用每張影像所找到的特征像素點(diǎn)作為影像與影像間的接合參考，然后再淡化影像間的接合邊界，進(jìn)而得到無(wú)接縫的環(huán)場(chǎng)影像。
不論是在物件辨識(shí)上或是環(huán)場(chǎng)影像接合上，為了獲得較好的效果，常利用多個(gè)差異高斯模糊(Difference of Gaussian)運(yùn)算來(lái)找出影像中的極值，并以相對(duì)應(yīng)極大值或極小值的像素點(diǎn)作為影像上具有代表性意義的特征像素點(diǎn)。
然而，對(duì)于高解析度(例如百萬(wàn)像素以上)的影像來(lái)說(shuō)，利用多個(gè)差異高斯模糊(Difference of Gaussian)運(yùn)算來(lái)進(jìn)行影像處理，常會(huì)導(dǎo)致運(yùn)算過(guò)程過(guò)于復(fù)雜且耗時(shí)。尤其是，對(duì)于嵌入式系統(tǒng)而言，要直接進(jìn)行高解析度影像的差異高斯模糊(Difference of Gaussian)運(yùn)算則相當(dāng)困難。鑒于以上的問(wèn)題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種影像特征像素點(diǎn)的辨識(shí)裝置及其辨識(shí)方法，借以解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的整張影像進(jìn)行處理的耗時(shí)問(wèn)題。
本發(fā)明所公開的影像特征像素點(diǎn)的辨識(shí)方法，包括接收具有多個(gè)像素點(diǎn)的一影像；利用基于像素點(diǎn)的像素值邊緣檢測(cè)每一像素點(diǎn)的篩選方法連續(xù)執(zhí)行至少一次像素點(diǎn)的篩選以得到多個(gè)候選像素點(diǎn)；以及將候選像素點(diǎn)進(jìn)行差異高斯模糊運(yùn)算以找出具有極值的候選像素點(diǎn)作為多個(gè)特征像素點(diǎn)。
其中一種篩選方法可包括縮小影像；依序計(jì)算縮小后的影像上相關(guān)于每一像素點(diǎn)的多個(gè)梯度值；取得相關(guān)于每一像素點(diǎn)的梯度值中的最大梯度值；將每一最大梯度值與一門檻值比對(duì)，以得到大于門檻值的最大梯度值所對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)；當(dāng)次篩選為最后一次時(shí)，將得到的像素點(diǎn)作為候選像素點(diǎn)；以及當(dāng)次篩選非最后一次時(shí)，將得到的像素點(diǎn)提供給下一次篩選。此外，在每一最大梯度值與門檻值比對(duì)之后，可先進(jìn)行找出的像素點(diǎn)中相鄰的像素點(diǎn)的排斥判斷，以保留相鄰的像素點(diǎn)的其中之一。
另一種篩選方法可包括以每一像素點(diǎn)為一中心點(diǎn)建立一視窗區(qū)塊；計(jì)算視窗區(qū)塊中像素值的均值；依據(jù)均值比對(duì)對(duì)應(yīng)的中心點(diǎn)的像素值以得到可作為候選像素點(diǎn)的像素點(diǎn)；當(dāng)次篩選為最后一次時(shí)，將得到的像素點(diǎn)作為候選像素點(diǎn)；以及當(dāng)次篩選非最后一次時(shí)，以得到的像素點(diǎn)進(jìn)行下一次的篩選。此外，在依據(jù)均值比對(duì)之后，可先進(jìn)行像素點(diǎn)中相鄰的像素點(diǎn)的排斥判斷以保留相鄰的像素點(diǎn)中之一，以此方法所保留的各像素點(diǎn)彼此不相鄰，從而得到不相鄰的像素點(diǎn)。
再者，在進(jìn)行像素點(diǎn)的篩選之前，先選擇影像的一色彩通道，而后才由相應(yīng)色彩通道的像素點(diǎn)進(jìn)行后續(xù)像素點(diǎn)的篩選。
本發(fā)明所公開的影像特征像素點(diǎn)的辨識(shí)裝置，包括影像接收端、依序串聯(lián)的至少一過(guò)濾器以及特征描述器。
影像接收端接收具有多個(gè)像素點(diǎn)的影像。過(guò)濾器依序串聯(lián)且該過(guò)濾器中最上游的該過(guò)濾器電連接該影像接收端，該過(guò)濾器用以基于該像素點(diǎn)的像素值邊緣檢測(cè)每一該像素點(diǎn)來(lái)連續(xù)篩選該像素點(diǎn)以得到多個(gè)候選像素點(diǎn)。特征描述器電性連接該影像接收端和該過(guò)濾器中最下游的該過(guò)濾器，用以基于最下游的該
7過(guò)濾器所輸出的該候選像素點(diǎn)進(jìn)行差異高斯模糊運(yùn)算以找出具有極值的該候選像素點(diǎn)作為多個(gè)特征像素點(diǎn)。
過(guò)濾器會(huì)連續(xù)進(jìn)行影像的像素點(diǎn)的篩選。其中，每一基于像素點(diǎn)的像素值邊緣檢測(cè)每一像素點(diǎn)來(lái)篩選像素點(diǎn)。并且由最下游的過(guò)濾器依照其篩選結(jié)果定義出此影像的候選像素點(diǎn)。特征描述器基于最下游的過(guò)濾器所輸出的候選像素點(diǎn)進(jìn)行多個(gè)差異高斯模糊運(yùn)算以找出具有極值的候選像素點(diǎn)作為多個(gè)特征像素點(diǎn)。
在此，每一個(gè)過(guò)濾器可根據(jù)鄰近像素點(diǎn)的像素值比對(duì)每一像素點(diǎn)的像素值以執(zhí)行一次像素點(diǎn)的篩選。像素值可為亮度值，或是彩度值。過(guò)濾器可選自梯度過(guò)濾器或均值過(guò)濾器，甚至是其他邊緣檢測(cè)過(guò)濾器。換言之，過(guò)濾器中可有至少一梯度過(guò)濾器。再者，過(guò)濾器中亦可有至少一均值過(guò)濾器。
其中，影像接收端可為一接收端點(diǎn)，或是設(shè)置有通道選擇器。通道選擇器選擇接收到的影像的色彩通道以輸出相應(yīng)色彩通道的影像，而后才由相應(yīng)色彩通道的影像中的像素點(diǎn)進(jìn)行后續(xù)像素點(diǎn)的篩選。
綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的影像特征像素點(diǎn)的辨識(shí)裝置及其辨識(shí)方法能減少特征像素點(diǎn)的辨識(shí)時(shí)間，進(jìn)而加快影像的處理時(shí)間。用于高解析度(例如百萬(wàn)像素以上)的影像處理上，更能有效的提升系統(tǒng)效率。并且，相較來(lái)說(shuō)，通過(guò)像素點(diǎn)的篩選和/或色彩通道的選擇更有機(jī)會(huì)將影像中的噪聲排除，進(jìn)而可減少誤判率。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。


圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的影像特征像素點(diǎn)的辨識(shí)方法的流程圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的影像特征像素點(diǎn)的辨識(shí)裝置的概要方框圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的影像特征像素點(diǎn)的辨識(shí)方法的流程圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的影像特征像素點(diǎn)的辨識(shí)裝置的概要方框
圖5為根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的影像特征像素點(diǎn)的辨識(shí)方法的流程圖；圖6為在根據(jù)本發(fā)明的影像特征像素點(diǎn)的辨識(shí)裝置中， 一實(shí)施例的過(guò)濾器的概要方框圖7為在根據(jù)本發(fā)明的影像特征像素點(diǎn)的辨識(shí)方法中， 一實(shí)施例的像素點(diǎn)篩選方法的流程圖8為在根據(jù)本發(fā)明的影像特征像素點(diǎn)的辨識(shí)裝置中，另一實(shí)施例的過(guò)濾器的概要方框圖9為在根據(jù)本發(fā)明的影像特征像素點(diǎn)的辨識(shí)方法中，另一實(shí)施例的像素點(diǎn)篩選方法的流程圖IO為在根據(jù)本發(fā)明的影像特征像素點(diǎn)的辨識(shí)裝置及其辨識(shí)方法中，有關(guān)計(jì)算一像素點(diǎn)的梯度值的一實(shí)施例的示意圖；以及
圖11為在根據(jù)本發(fā)明的影像特征像素點(diǎn)的辨識(shí)裝置及其辨識(shí)方法中，有關(guān)以一像素點(diǎn)為中心點(diǎn)建立視窗區(qū)塊的一實(shí)施例的示意圖。
其中，附圖標(biāo)記
210影像接收端
220通道選擇器
230過(guò)濾器
230a過(guò)濾器
230b過(guò)濾器
231影像輸入端
232縮放單元
233檢測(cè)單元
234判斷單元
235互斥單元
236影像輸出端
241影像輸入端
242視窗建立單元
243均值計(jì)算單元
244判斷單元
245互斥單元
246影像輸出端
250特征描述器p(-l，-l)像素點(diǎn)
P(0,-1)像素點(diǎn)
p(l，畫l)像素點(diǎn)
p(-i，o)像素點(diǎn)
p(o,o)像素點(diǎn)
P(l,O)像素點(diǎn)
p(-l,l)像素點(diǎn)
p(o,i)像素點(diǎn)
P(U)像素點(diǎn)
Gradl梯度值
Grad2梯度值
Grad3梯度值
Grad4梯度值
Grad5梯度值
Grad6梯度值
Grad7梯度值
Grad8梯度值
Grad9梯度值
GradlO梯度值
Gradll梯度值
Gradl2梯度值
Gradl3梯度值
Gradl4梯度值
Gradl5梯度值
Gradl6梯度值
P00像素點(diǎn)
P01像素點(diǎn)
P02像素點(diǎn)
P03像素點(diǎn)
P04像素點(diǎn)
10P10像素點(diǎn)
Pll像素點(diǎn)
P12像素點(diǎn)
P13像素點(diǎn)
P14像素點(diǎn)
P20像素點(diǎn)
P21像素點(diǎn)
P22像素點(diǎn)
P23像素點(diǎn)
P24像素點(diǎn)
P30像素點(diǎn)
P31像素點(diǎn)
P32像素點(diǎn)
P33像素點(diǎn)
P34像素點(diǎn)
P40像素點(diǎn)
P41像素點(diǎn)
P42像素點(diǎn)
P43像素點(diǎn)
P44像素點(diǎn)
具體實(shí)施例方式
為了更進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明特征及技術(shù)內(nèi)容，請(qǐng)參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì) 說(shuō)明與附圖，然而所附附圖僅供參考與說(shuō)明，并非用來(lái)對(duì)本發(fā)明加以限制。
圖l，顯示為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的影像特征像素點(diǎn)的辨識(shí)方法；以及圖 2，顯示為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的影像特征像素點(diǎn)的辨識(shí)裝置。
參照?qǐng)D2，在此實(shí)施例中，影像特征像素點(diǎn)的辨識(shí)裝置包括影像接收端 210、至少一過(guò)濾器和特征描述器250。為了方便說(shuō)明，在下述的實(shí)施例中， 都以2個(gè)過(guò)濾器230a、 230b (以下通稱為過(guò)濾器230)為例，但可配合實(shí)際需 求(例如成本因素、系統(tǒng)能力因素和/或處理效果因素等，但不局限于此)設(shè)置單一個(gè)過(guò)濾器，或是設(shè)置多于2個(gè)過(guò)濾器。
過(guò)濾器230會(huì)依序串聯(lián)，并且在這些過(guò)濾器230中最上游的過(guò)濾器230a 電性連接影像接收端210。特征描述器250電性連接影像接收端210和過(guò)濾器 230中最下游的過(guò)濾器230b。
參照?qǐng)Dl，影像接收端210用以接收一影像(步驟110)。其中影像具有 多個(gè)像素點(diǎn)。
每一過(guò)濾器230連續(xù)前一器件的輸出結(jié)果，利用基于像素點(diǎn)的像素值邊緣 檢測(cè)每一像素點(diǎn)的篩選方法來(lái)篩選像素點(diǎn)以得到多個(gè)候選像素點(diǎn)(步驟130)。 換句話說(shuō)，過(guò)濾器230a會(huì)篩選來(lái)自影像接收端210的影像中每個(gè)像素點(diǎn)，而 過(guò)濾器230b則只篩選過(guò)濾器230a篩選后所保留的像素點(diǎn)。
特征描述器250基于最下游的過(guò)濾器230所輸出的候選像素點(diǎn)進(jìn)行差異高 斯模糊運(yùn)算以找出具有極值的候選像素點(diǎn)作為多個(gè)特征像素點(diǎn)。(步驟150)
于是，即可將得到特征像素點(diǎn)運(yùn)用到后續(xù)影像應(yīng)用，例如物件辨識(shí)或環(huán) 場(chǎng)影像接合。以環(huán)場(chǎng)影像接合來(lái)說(shuō)，參照?qǐng)D3，在得到特征像素點(diǎn)后，將具有 相同特征像素點(diǎn)的不同影像依據(jù)特征像素點(diǎn)相互接合(步驟170)，然后淡化 不同影像之間的接合邊界(步驟190)，借以得到無(wú)接縫的環(huán)場(chǎng)影像。
其中，影像接收端210可為一接收端點(diǎn)，或是設(shè)置有通道選擇器220，如 圖4所示。參照?qǐng)D4，通道選擇器220電性連接過(guò)濾器230中最上游的過(guò)濾器 230a和特征描述器250。再一并參照?qǐng)D5，通道選擇器220選擇接收到的影像 的色彩通道以輸出相應(yīng)色彩通道的影像(步驟120)，而后才由相應(yīng)色彩通道 的影像中的像素點(diǎn)進(jìn)行后續(xù)像素點(diǎn)的篩選。
于此，每一個(gè)過(guò)濾器可根據(jù)鄰近像素點(diǎn)的像素值比對(duì)每一像素點(diǎn)的像素值 以執(zhí)行一次像素點(diǎn)的篩選。像素值可為亮度值，或是彩度值。
舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)過(guò)濾器為最上游的過(guò)濾器(如前述過(guò)濾器230a)時(shí)，過(guò)濾 器接收來(lái)自影像接收端的影像，并逐一將每一像素點(diǎn)的像素值和與其相鄰的像 素點(diǎn)的像素值相比較，以篩選出相較于相鄰的像素點(diǎn)，其像素值有強(qiáng)烈變化者， 并且將篩選出的像素值有強(qiáng)烈變化的像素點(diǎn)定義后輸出。而后的過(guò)濾器則接收 前一個(gè)過(guò)濾器的輸出，并且逐一將前一個(gè)過(guò)濾器所定義的每一像素點(diǎn)的像素值 和與其相鄰的像素點(diǎn)的像素值相比較，以篩選出相較于相鄰的像素點(diǎn)，其像素 值有強(qiáng)烈變化者，然后重新定義篩選出的像素值有強(qiáng)烈變化的像素點(diǎn)以輸出給下一個(gè)過(guò)濾器。當(dāng)過(guò)濾器為最下游的過(guò)濾器(如前述過(guò)濾器230b)時(shí)，過(guò)濾 器接收前一個(gè)過(guò)濾器(如前述與過(guò)濾器230b連接的過(guò)濾器230a)的輸出，并 且逐一將前一個(gè)過(guò)濾器所定義的每一像素點(diǎn)的像素值和與其相鄰的像素點(diǎn)的 像素值相比較，以篩選出相較于相鄰的像素點(diǎn)，其像素值有強(qiáng)烈變化者，然后 將篩選出的像素值有強(qiáng)烈變化的像素點(diǎn)定義為候選像素點(diǎn)以輸出給下一個(gè)器 件(如前述與過(guò)濾器230b連接的特征描述器250)。
于此，過(guò)濾器可選自梯度過(guò)濾器或均值過(guò)濾器，甚至是其他邊緣檢測(cè)過(guò)濾 器。換言之，過(guò)濾器中可有至少一梯度過(guò)濾器。再者，過(guò)濾器中亦可有至少一 均值過(guò)濾器。
參照?qǐng)D6，每一梯度過(guò)濾器包括影像輸入端231、縮放單元232、檢測(cè) 單元233、判斷單元234和影像輸出端236。
縮放單元232電性連接影像輸入端231、檢測(cè)單元233電性連接縮放單元 232、判斷單元234電性連接檢測(cè)單元233，并且影像輸出端236電性連接判 斷單元234。
請(qǐng)一并參照?qǐng)D7，影像輸入端231接收來(lái)自上游的影像(步驟131)。當(dāng) 此梯度過(guò)濾器為串聯(lián)的過(guò)濾器中最上游的過(guò)濾器時(shí)，影像輸入端231則接收影 像接收端(例如接收端點(diǎn)或通道選擇器)輸出的影像。當(dāng)此梯度過(guò)濾器不為 串聯(lián)的過(guò)濾器中最上游的過(guò)濾器時(shí)，影像輸入端231則接收前一個(gè)過(guò)濾器輸出 的影像，即接收前一個(gè)過(guò)濾器所執(zhí)行的前一次篩選結(jié)果。
縮放單元232縮小影像輸入端所接收到的影像(步驟132)。其中，縮放 單元232可將影像等比例縮小二分之一、四分之一或八分之一，即影像的寬和 高同比例縮小。
檢測(cè)單元233依序計(jì)算縮小后的影像上相關(guān)于每一像素點(diǎn)的多個(gè)梯度值 (步驟133)，以得到相關(guān)于每一像素點(diǎn)的梯度值中的最大梯度值并且將其輸 出(步驟134)。
判斷單元234將每一最大梯度值與一門檻值比對(duì)，以得到大于門檻值的最 大梯度值所對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)并且定義這些像素點(diǎn)(步驟135)。
影像輸出端236輸出具有判斷單元所定義的像素點(diǎn)的影像。當(dāng)梯度過(guò)濾器 執(zhí)行最后一次篩選(即梯度過(guò)濾器為串聯(lián)的過(guò)濾器中最下游的過(guò)濾器)(步驟 137)時(shí)，判斷單元234會(huì)將所得到大于門檻值的最大梯度值所對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)
13定義為候選像素點(diǎn)，即將得到的像素點(diǎn)作為候選像素點(diǎn)(步驟138)，以提供 給特征描述器。當(dāng)梯度過(guò)濾器不是執(zhí)行最后一次篩選(即梯度過(guò)濾器不為串聯(lián) 的過(guò)濾器中最下游的過(guò)濾器)(步驟137)時(shí)，影像輸出端236將具有判斷單 元234所定義的像素點(diǎn)的影像提供給下一個(gè)過(guò)濾器，以由下一個(gè)過(guò)濾器基于此 梯度過(guò)濾器所定義的像素點(diǎn)進(jìn)行下一次的篩選(步驟139)。
其中，當(dāng)來(lái)自上游的影像中具有已定義的像素點(diǎn)時(shí)，檢測(cè)單元233針對(duì)已 定義的像素點(diǎn)進(jìn)行梯度值的計(jì)算，且判斷單元234會(huì)在比對(duì)后重新定義像素 點(diǎn)。
其中，判斷單元234找出大于門檻值的最大梯度值所對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)(步驟 135)。然后，先經(jīng)電性連接判斷單元234的互斥單元235將判斷單元234所 找到(定義)的像素點(diǎn)中相鄰的像素點(diǎn)進(jìn)行排斥判斷，通過(guò)排斥判斷，使相鄰 的像素點(diǎn)彼此排斥，僅保留相鄰的像素點(diǎn)的其中之一，以此方法所保留的各像 素點(diǎn)彼此不相鄰，即不相鄰的像素點(diǎn)(步驟136)，然后再由影像輸出端236 輸出(步驟138或步驟139)。
參照?qǐng)D8，每一均值過(guò)濾器包括影像輸入端241、視窗建立單元242、 均值計(jì)算單元243、判斷單元244和影像輸出端246。
視窗建立單元242電性連接影像輸入端241、均值計(jì)算單元243電性連接 視窗建立單元242、判斷單元244電性連接均值計(jì)算單元243，并且影像輸出 端246電性連接判斷單元244。
請(qǐng)一并參照?qǐng)D9，影像輸入端241接收來(lái)自上游的影像(步驟141)。當(dāng) 此均值過(guò)濾器為串聯(lián)的過(guò)濾器中最上游的過(guò)濾器時(shí)，影像輸入端241則接收影 像接收端(例如接收端點(diǎn)或通道選擇器)輸出的影像。當(dāng)此均值過(guò)濾器不為 串聯(lián)的過(guò)濾器中最上游的過(guò)濾器時(shí)，影像輸入端241則接收前一個(gè)過(guò)濾器輸出 的影像，即接收前一個(gè)過(guò)濾器所執(zhí)行的前一次篩選結(jié)果。
視窗建立單元242以影像輸入端241所接收到的影像中每一像素點(diǎn)為中心 點(diǎn)建立一視窗區(qū)塊(步驟142)。
均值計(jì)算單元243計(jì)算視窗區(qū)塊中像素值的均值(步驟143)。
判斷單元244依據(jù)均值比對(duì)對(duì)應(yīng)的中心點(diǎn)的像素值(步驟144)以得到可 作為候選像素點(diǎn)的像素點(diǎn)(步驟145)。其中，判斷單元244可找出像素值與 所對(duì)應(yīng)的均值存在有一差距的像素點(diǎn)并定義所找出的像素點(diǎn)為候選像素點(diǎn)。
14影像輸出端246輸出具有判斷單元244所定義的像素點(diǎn)的影像(步驟 145)。當(dāng)此均值過(guò)濾器執(zhí)行最后一次篩選(即均值過(guò)濾器為串聯(lián)的過(guò)濾器中 最下游的過(guò)濾器)(步驟147)時(shí)，判斷單元244將所得到像素值與所對(duì)應(yīng)的 均值存在有一特定差距的像素點(diǎn)定義為候選像素點(diǎn)，即將得到的像素點(diǎn)作為候 選像素點(diǎn)(步驟148)，以提供給特征描述器。當(dāng)均值過(guò)濾器不是執(zhí)行最后一 次篩選(即均值過(guò)濾器不為串聯(lián)的過(guò)濾器中最下游的過(guò)濾器)(步驟147)時(shí)， 影像輸出端246將具有判斷單元244所定義的像素點(diǎn)的影像提供給下一個(gè)過(guò)濾 器，以由下一個(gè)過(guò)濾器基于此均值過(guò)濾器所定義的像素點(diǎn)進(jìn)行下一次的篩選 (步驟149)。
其中，當(dāng)來(lái)自上游的影像中具有已定義的像素點(diǎn)時(shí)，視窗建立單元242 針對(duì)已定義的像素點(diǎn)進(jìn)行視窗區(qū)塊的建立，且判斷單元244依照找出的像素點(diǎn) 重新定義影像的像素點(diǎn)。
其中，在判斷單元244找出像素值與所對(duì)應(yīng)的均值存在有一差距的像素點(diǎn) (步驟145)之后，會(huì)先經(jīng)電性連接判斷單元244的互斥單元245將判斷單元 244所取得的像素點(diǎn)中相鄰的像素點(diǎn)進(jìn)行排斥判斷，通過(guò)排斥判斷，使相鄰的 像素點(diǎn)彼此排斥，僅保留相鄰的像素點(diǎn)的其中之一，以此方法所保留的各像素 點(diǎn)彼此不相鄰，即不相鄰的像素點(diǎn)(步驟146)，然后再由影像輸出端246輸 出(步驟148或步驟149)。
舉例來(lái)說(shuō)，假設(shè)采用通道選擇器和兩道過(guò)濾器，請(qǐng)參照?qǐng)D4，其中過(guò)濾器 230a使用梯度過(guò)濾器，而過(guò)濾器230b使用均值過(guò)濾器。通道選擇器對(duì)影像進(jìn) 行Gr (補(bǔ)償后偏紅色的綠色)通道選擇，在此僅為本實(shí)施例的說(shuō)明，本發(fā)明 不局限于此，實(shí)際上一亦可選擇紅色(R)通道、藍(lán)色(B)通道或Gb (偏藍(lán) 色的綠色)b通道。
過(guò)濾器230a先將影像的寬和高各縮小四分之一，然后針對(duì)每一個(gè)屬于Gr 的像素點(diǎn)進(jìn)行梯度值的運(yùn)算。參照?qǐng)D10所示，以像素點(diǎn)P(O,O)來(lái)說(shuō)，將像素 點(diǎn)P(0，0)的亮度值與其周圍的像素點(diǎn)P(-1,-1)、 P(0，-1)、 P(l,-l)、 P(-l,O)、 P(l,O)、 P(-l,l)、 P(O，l)、 P(l，l)的亮度值兩兩相減并取絕對(duì)值，以得到梯度值 Gmdl-Grad16，然后從中取得最大梯度值。再將最大梯度值與事先設(shè)定好的門 檻值進(jìn)行比較，來(lái)確認(rèn)相應(yīng)最大梯度值的像素點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的真實(shí)影像區(qū)域的點(diǎn)是 否為值得執(zhí)行后續(xù)高斯模糊運(yùn)算，即就真實(shí)影像而言其是否為特征點(diǎn)。最后再將確認(rèn)值得執(zhí)行后續(xù)高斯模糊運(yùn)算的像素點(diǎn)(即相應(yīng)最大梯度值大于門檻值的 像素點(diǎn))定義出來(lái)，并處理后的影像輸出給下一個(gè)器件，在此實(shí)施例中即過(guò)濾
器230b。
其中，過(guò)濾器230a可基于下列運(yùn)算式(如公式1和公式2)來(lái)得到區(qū)域
內(nèi)的最大梯度值(MaxGrad)。
MaxGrad = Max {Gradi} ， i C [1~16]....................公式1
Gradi= I Pia-Pib I .........................................公式2
其公式中，Pia和Pib指相鄰的兩像素點(diǎn)的像素值。例如Gmdl二 I P(0,-1)
-P(O,O) I ，其中P(0，-1)和P(0，0)分別表示像素點(diǎn)P(0，-1)和像素點(diǎn)P(0,0)的像素值。
于此，梯度門檻值(Th)可依據(jù)影像的總體亮度特性而動(dòng)態(tài)調(diào)整。舉例來(lái) 說(shuō)，基于下列運(yùn)算式(如公式3)來(lái)找到梯度門檻值(Th)。
7\ro =M {7\.^}, L戶 , ^ \ /、 「-, w <^\'騰....公式3
先設(shè)定一個(gè)初始的梯度門檻值(77^d)，利用這個(gè)梯度門檻值(77^d) 將基礎(chǔ)測(cè)試用的數(shù)組影像對(duì)找出特征點(diǎn)，再將特征點(diǎn)應(yīng)用在各個(gè)影像對(duì)的配對(duì) 上，如果每一組配對(duì)結(jié)果(Mafc/^g5H)的最大誤差值(Mafc/ '"g&^_Majc￡m^ w欣M7ter)和不加過(guò)濾器時(shí)的最大誤差值(Mafc/nV7g^SH—Ma;c^&ror w/o Fz7ter) 的比值均比一個(gè)預(yù)先設(shè)定的誤差門檻值(77z^。,)小，則認(rèn)定此梯度門檻值為 一可接受的梯度門檻值。增加梯度門檻值再進(jìn)行一次以上的認(rèn)定動(dòng)作，直到找 出最大可接受的梯度門檻值(7^ro)。將7^ro找出之后，可以再利用以下運(yùn) 算式(如公式4和公式5)廣泛地運(yùn)用不同的影像組上。
Th = kxJ7^ro..................................................公式4
k = f(Globa1—Means).........................................公式5
其中，f(Globa1—Means)指整體影像的像素值的平均值。通過(guò)公式5可以依
據(jù)影像的整體亮度產(chǎn)生不同的k值，通過(guò)k值來(lái)動(dòng)態(tài)地來(lái)調(diào)整梯度門檻值。 過(guò)濾器230b再基于過(guò)濾器230a的處理結(jié)果繼續(xù)篩選影像中的像素點(diǎn)。在
此，過(guò)濾器230b會(huì)形成一遮罩(mask)，此遮罩則為真實(shí)影像下的視窗區(qū)塊，
如圖11的以像素點(diǎn)P22為中心點(diǎn)所形成的5x5視窗區(qū)塊。
過(guò)濾器230b利用下列公式7計(jì)算出以中心點(diǎn)(P22)所建立起的視窗區(qū)域
16內(nèi)的像素值的均值(Mean)，然后再利用下列公式8或公式9判斷此中心點(diǎn) (P22)的像素值和均值(Mean)是否具有一特定差距(差距范圍則由ct定義， a可由以下運(yùn)算式，即公式6，所得)。
"=} ， ^>-^-^=-< a喊
先設(shè)定一個(gè)初始的均值門檻值( k》，利用這個(gè)均值門檻值(Ak。將 基礎(chǔ)測(cè)試用的數(shù)組影像對(duì)找出特征點(diǎn)，再將特征點(diǎn)應(yīng)用在各個(gè)影像對(duì)的配對(duì)
上，如果每一組配對(duì)結(jié)果(Mafc/^"g^H)的最大誤差值(Mafc/w'wg6H—Max&7w w她Fz7fer )和不加過(guò)濾器時(shí)的最大誤差值(Mafc/n'"gSefLMax&ror w/o Fz7ter ) 的比值均比一個(gè)預(yù)先設(shè)定的誤差門檻值(cw，)小時(shí)，認(rèn)定此均值門檻值為一 可接受的均值門檻值。增加均值門檻值再進(jìn)行一次以上的認(rèn)定動(dòng)作，直到找出 最大可接受的均值門檻值(《)。
Mean = CP00+P02+P04+P20+P24+P40+P42+P44)+8.............公式7
P22>Mean+axP22..................................................................公式8
P22<Mean— xP22..................................................................公式9
在公式中，P00、 P02、 P04、 P20、 P22、 P24、 P40、 P42禾口 P44表示該像 素點(diǎn)的像素值。
在此實(shí)施例中，雖顯示均值(Mean)為視窗區(qū)域內(nèi)中心點(diǎn)以外的部分像 素點(diǎn)的平均值，但本發(fā)明不局限于此。實(shí)際上，亦可為視窗區(qū)域內(nèi)所有像素點(diǎn) 的平均值。此均值的計(jì)算方式可依據(jù)實(shí)際所需過(guò)濾器的處理效果來(lái)決定。
過(guò)濾器230b基于過(guò)濾器230a處理后的影像進(jìn)行上述處理后，會(huì)在過(guò)濾器 230a所定義出的像素點(diǎn)中重新定義出其中像素值與對(duì)應(yīng)均值存在有一特定差 距的像素點(diǎn)，以作為候選像素點(diǎn)輸出給特征描述器。
特征描述器在基于這些候選像素點(diǎn)進(jìn)行差異高斯模糊運(yùn)算，以找出其中具 有極值的候選像素點(diǎn)作為特征像素點(diǎn)。
其中，以公知架構(gòu)和根據(jù)本發(fā)明的影像特征像素點(diǎn)的辨識(shí)裝置的兩種測(cè)試 架構(gòu)(以下分別稱為第一測(cè)試架構(gòu)和第二測(cè)試架構(gòu))同樣對(duì)八張影像進(jìn)行運(yùn)算。 其中，公知架構(gòu)為單純只以尺寸不變性特征轉(zhuǎn)換(scale-invariant features transform; SIFT)技術(shù)進(jìn)行影像的特征擷取并做配對(duì)運(yùn)算。第一測(cè)試架構(gòu)先經(jīng) 梯度過(guò)濾器處理影像后，再將處理后的影像以SIFT技術(shù)進(jìn)行特征擷取并做配
17對(duì)運(yùn)算。第二測(cè)試架構(gòu)則先經(jīng)梯度過(guò)濾器處理影像后，接著由均值過(guò)濾器處理 梯度過(guò)濾器處理后的影像，而后才將均值過(guò)濾器處理后的影像以SIFT技術(shù)進(jìn)
行特征擷取并做配對(duì)運(yùn)算。以平均每張影像的處理時(shí)間來(lái)看，公知架構(gòu)要1.45 秒，而第一測(cè)試架構(gòu)只需要0.35秒，并且第二測(cè)試架構(gòu)則只需要0.26秒。以 平均每張影像的誤判的像素點(diǎn)的數(shù)量來(lái)看，公知架構(gòu)為1.02個(gè)像素點(diǎn)，第一 測(cè)試架構(gòu)為1.12個(gè)像素點(diǎn)，而第二測(cè)試架構(gòu)則為1.09個(gè)像素點(diǎn)。以八張影像 中誤判的像素點(diǎn)的最大數(shù)量來(lái)看，公知架構(gòu)為2.76個(gè)像素點(diǎn)，第一測(cè)試架構(gòu) 為2.96個(gè)像素點(diǎn)，而第二測(cè)試架構(gòu)則為2.卯個(gè)像素點(diǎn)。結(jié)果顯示，根據(jù)本發(fā) 明的影像特征像素點(diǎn)的辨識(shí)裝置及其辨識(shí)方法明顯地加快影像處理的時(shí)間。
綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的影像特征像素點(diǎn)的辨識(shí)裝置及其辨識(shí)方法能減少 特征像素點(diǎn)的辨識(shí)時(shí)間，進(jìn)而加快影像的處理時(shí)間。用于高解析度(例如百 萬(wàn)像素以上)的影像處理上，更能有效的提升系統(tǒng)效率。
當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情 況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這 些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1. 一種影像特征像素點(diǎn)的辨識(shí)方法，其特征在于，包括接收一影像，該影像具有多個(gè)像素點(diǎn)；利用基于該像素點(diǎn)的像素值邊緣檢測(cè)每一該像素點(diǎn)的篩選方法連續(xù)執(zhí)行至少一次該像素點(diǎn)的篩選以得到多個(gè)候選像素點(diǎn)；以及將該候選像素點(diǎn)進(jìn)行差異高斯模糊運(yùn)算以找出具有極值的該候選像素點(diǎn)作為多個(gè)特征像素點(diǎn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的影像特征像素點(diǎn)的辨識(shí)方法，其特征在于，該連續(xù)執(zhí)行至少一次該像素點(diǎn)的篩選的步驟，包括以該影像的該像素點(diǎn)執(zhí)行該像素點(diǎn)的第一次篩選； 以前一次篩選得的該像素點(diǎn)執(zhí)行該像素點(diǎn)的再次篩選；以及 將最后一次篩選得的該像素點(diǎn)作為該候選像素點(diǎn)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的影像特征像素點(diǎn)的辨識(shí)方法，其特征在于，在該 連續(xù)執(zhí)行至少一次該像素點(diǎn)的篩選步驟中的至少一次的篩選方法，包括縮小該影像；依序計(jì)算縮小后的該影像上相關(guān)于每一該像素點(diǎn)的多個(gè)梯度值； 取得相關(guān)于每一該像素點(diǎn)的該梯度值中的最大梯度值； 將每一該最大梯度值與一門檻值比對(duì)，以得到大于該門檻值的該最大梯度 值所對(duì)應(yīng)的該像素點(diǎn)；當(dāng)該次篩選為最后一次時(shí)，將得到的該像素點(diǎn)作為該候選像素點(diǎn)；以及 當(dāng)該次篩選非最后一次時(shí)，將得到的該像素點(diǎn)提供給下一次篩選。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的影像特征像素點(diǎn)的辨識(shí)方法，其特征在于，在該 連續(xù)執(zhí)行至少一次該像素點(diǎn)的篩選步驟中的至少一次的篩選方法，包括以每一該像素點(diǎn)為一中心點(diǎn)建立一視窗區(qū)塊； 計(jì)算該視窗區(qū)塊中該像素值的均值；依據(jù)該均值比對(duì)對(duì)應(yīng)的該中心點(diǎn)的該像素值以得到可作為該候選像素點(diǎn) 的該像素點(diǎn)；當(dāng)該次篩選為最后一次時(shí)，將得到的該像素點(diǎn)作為該候選像素點(diǎn)；以及 當(dāng)該次篩選非最后一次時(shí)，以得到的該像素點(diǎn)進(jìn)行下一次的篩選。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的影像特征像素點(diǎn)的辨識(shí)方法，其特征在于， 當(dāng)該次篩選為最后一次時(shí)，將得到的該像素點(diǎn)作為該候選像素點(diǎn)的步驟包括-進(jìn)行該像素點(diǎn)中相鄰的該像素點(diǎn)的排斥判斷以保留相鄰的該像素點(diǎn)中之 一，以得到不相鄰的該像素點(diǎn)作為該候選像素點(diǎn)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的影像特征像素點(diǎn)的辨識(shí)方法，其特征在于，更包括選擇該影像的一色彩通道以由相應(yīng)該色彩通道的該像素點(diǎn)進(jìn)行后續(xù)該像 素點(diǎn)的篩選。
7. —種影像特征像素點(diǎn)的辨識(shí)裝置，其特征在于，包括 一影像接收端，用以接收一影像，其中該影像具有多個(gè)像素點(diǎn)； 至少一過(guò)濾器，該過(guò)濾器依序串聯(lián)且該過(guò)濾器中最上游的該過(guò)濾器電連接該影像接收端，該過(guò)濾器用以基于該像素點(diǎn)的像素值邊緣檢測(cè)每一該像素點(diǎn)來(lái) 連續(xù)篩選該像素點(diǎn)以得到多個(gè)候選像素點(diǎn)；以及一特征描述器，電性連接該影像接收端和該過(guò)濾器中最下游的該過(guò)濾器， 用以基于最下游的該過(guò)濾器所輸出的該候選像素點(diǎn)進(jìn)行差異高斯模糊運(yùn)算以 找出具有極值的該候選像素點(diǎn)作為多個(gè)特征像素點(diǎn)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的影像特征像素點(diǎn)的辨識(shí)裝置，其特征在于，該過(guò) 濾器中的至少一該過(guò)濾器分別為一梯度過(guò)濾器，每一該梯度過(guò)濾器包括一影像輸入端，用以接收來(lái)自上游的該影像；一縮放單元，電性連接該影像輸入端，以縮小該影像輸入端所接收到的該 影像；一檢測(cè)單元，電性連接該縮放單元，以依序計(jì)算縮小后的該影像上相關(guān)于 每一該像素點(diǎn)的多個(gè)梯度值并輸出相關(guān)于每一該像素點(diǎn)的該梯度值中的最大 梯度值；一判斷單元，電性連接該檢測(cè)單元，以將每一該最大梯度值與一門檻值比 對(duì)并定義大于該門檻值的該最大梯度值所對(duì)應(yīng)的該像素點(diǎn)；以及一影像輸出端，電性連接該判斷單元，以輸出具有該判斷單元所定義的該 像素點(diǎn)的該影像；其中，當(dāng)來(lái)自上游的該影像中具有已定義的該像素點(diǎn)時(shí)，該檢測(cè)單元針對(duì) 已定義的該像素點(diǎn)進(jìn)行該梯度值的計(jì)算，且該判斷單元會(huì)在比對(duì)后重新定義該像素點(diǎn)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的影像特征像素點(diǎn)的辨識(shí)裝置，其特征在于，該過(guò)濾器中的至少一該過(guò)濾器分別為一梯度過(guò)濾器，每一該梯度過(guò)濾器包括 一影像輸入端，用以接收來(lái)自上游的該影像；一縮放單元，電性連接該影像輸入端，以縮小該影像輸入端所接收到的該影像；一檢測(cè)單元，電性連接該縮放單元，以依序計(jì)算縮小后的該影像上相關(guān)于 每一該像素點(diǎn)的多個(gè)梯度值并輸出相關(guān)于每一該像素點(diǎn)的該梯度值中的最大 梯度值；一判斷單元，電性連接該檢測(cè)單元，以將每一該最大梯度值與一門檻值比 對(duì)并定義大于該門檻值的該最大梯度值所對(duì)應(yīng)的該像素點(diǎn)；一互斥單元，電性連接該判斷單元，以進(jìn)行該判斷單元所定義的該像素點(diǎn) 中相鄰的該像素點(diǎn)的排斥判斷來(lái)保留相鄰的該像素點(diǎn)中之一；以及一影像輸出端，電性連接該互斥單元，以輸出具有該互斥單元所包留的已 定義的該像素點(diǎn)的該影像；其中，當(dāng)來(lái)自上游的該影像中具有己定義的該像素點(diǎn)時(shí)，該檢測(cè)單元針對(duì) 已定義的該像素點(diǎn)進(jìn)行該梯度值的計(jì)算，且該判斷單元會(huì)在比對(duì)后重新定義該 像素點(diǎn)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的影像特征像素點(diǎn)的辨識(shí)裝置，其特征在于，該 過(guò)濾器中的至少一該過(guò)濾器分別為一均值過(guò)濾器，每一該均值過(guò)濾器包括一影像輸入端，用以接收來(lái)自上游的該影像；一視窗建立單元，電性連接該影像輸入端，用以以該影像輸入端所接收到 的該影像中每一該像素點(diǎn)為一中心點(diǎn)建立一視窗區(qū)塊；一均值計(jì)算單元，電性連接該視窗建立單元，以計(jì)算在該視窗區(qū)塊中該像 素值的一均值；一判斷單元，電性連接該均值計(jì)算單元和該視窗建立單元，以找出該像素 值與所對(duì)應(yīng)的該均值存在有一差距的該像素點(diǎn)并定義所找出的該像素點(diǎn)；以及一影像輸出端，電性連接該判斷單元，以輸出具有該判斷單元所定義的該 像素點(diǎn)的該影像；其中，當(dāng)來(lái)自上游的該影像中具有已定義的該像素點(diǎn)時(shí)，該視窗建立單元針對(duì)已定義的該像素點(diǎn)進(jìn)行該視窗區(qū)塊的建立，且該判斷單元依照找出的該像 素點(diǎn)重新定義該影像的該像素點(diǎn)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的影像特征像素點(diǎn)的辨識(shí)裝置，其特征在于，該過(guò)濾器中的至少一該過(guò)濾器分別為一均值過(guò)濾器，每一該均值過(guò)濾器包括 一影像輸入端，用以接收來(lái)自上游的該影像；一視窗建立單元，電性連接該影像輸入端，用以以該影像輸入端所接收到 的該影像中每一該像素點(diǎn)為一中心點(diǎn)建立一視窗區(qū)塊；一均值計(jì)算單元，電性連接該視窗建立單元，以計(jì)算在該視窗區(qū)塊中該像 素值的一均值；一判斷單元，電性連接該均值計(jì)算單元和該視窗建立單元，以找出該像素 值與所對(duì)應(yīng)的該均值存在有一差距的該像素點(diǎn)并定義所找出的該像素點(diǎn)；以及一互斥單元，電性連接該判斷單元，以進(jìn)行該判斷單元所定義的該像素點(diǎn) 中相鄰的該像素點(diǎn)的排斥判斷來(lái)保留相鄰的該像素點(diǎn)中之一；以及一影像輸出端，電性連接該互斥單元，以輸出具有該互斥單元所包留的已 定義的該像素點(diǎn)的該影像；其中，當(dāng)來(lái)自上游的該影像中具有己定義的該像素點(diǎn)時(shí)，該視窗建立單元 針對(duì)已定義的該像素點(diǎn)進(jìn)行該視窗區(qū)塊的建立，且該判斷單元會(huì)在依照找出的 該像素點(diǎn)重新定義該影像的該像素點(diǎn)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的影像特征像素點(diǎn)的辨識(shí)裝置，其特征在于，該 影像接收端包括一通道選擇器，電性連接該過(guò)濾器中最上游的該過(guò)濾器和該特征描述器， 用以選擇接收到的該影像的一色彩通道并輸出相應(yīng)該色彩通道的該影像。
全文摘要
一種影像特征像素點(diǎn)的辨識(shí)裝置及其辨識(shí)方法，其中辨識(shí)方法包括接收具有多個(gè)像素點(diǎn)的一影像；利用基于像素點(diǎn)的像素值邊緣檢測(cè)每一像素點(diǎn)的篩選方法連續(xù)執(zhí)行至少一次像素點(diǎn)的篩選以得到多個(gè)候選像素點(diǎn)；以及將候選像素點(diǎn)進(jìn)行多個(gè)差異高斯模糊運(yùn)算以找出具有極值的候選像素點(diǎn)作為多個(gè)特征像素點(diǎn)。因此，可提升進(jìn)行影像特征像素點(diǎn)辨識(shí)所需的處理時(shí)間。
文檔編號(hào)G06T5/00GK101488217SQ20081000106
公開日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2008年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月18日
發(fā)明者林哲弘, 錢中方, 黃裕程 申請(qǐng)人:華晶科技股份有限公司