CN102081802A - 一种基于块匹配的色卡检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于块匹配的色卡检测方法和装置，通过将图像转化为亮度图像，对亮度图像进行二值化操作，获取二值图像，对所获取的二值图像进行腐蚀处理，将腐蚀处理所得图像中不满足似方块特征的连通域去除，获取图像中的似方块，对获取到的图像中的似方块与色卡进行匹配，根据匹配的似方块的位置，确定色卡和各色块位置，解决了当前检测中人工标定色卡所造成的工作量大、和工作效率低的问题，在有效提高工作效率的同时保证检测的准确性。

Description

一种基于块匹配的色卡检测方法和装置

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，特别是涉及一种基于块匹配的色卡检测方法和装置。

背景技术

在图像处理过程中，经常会用色卡检验图像处理的结果，其中最常用的色卡为24色标准色卡。24色标准色卡是包含24个色块的色卡，排列方式为4行，每行6个方块，上面3行是彩色的，最后1行是灰度的，其排列方式固定。参见图1为色卡图像示意图，从上到下，从左到右，可将色块编号为1-24，24色标准色卡自诞生以来以其优异的性能就被当成是各行业的颜色标准，覆盖面涉及摄影、影像、印刷等对色彩要求比较严格的行业，如：在影像行业中检测菲林、光线、滤色片和纸张等，在平面设计行业中检测任何印刷和打样程序，在电子出版行业中检测扫描仪等等。24色标准色卡的色块的亮度、色度等都是标准的，因此，可以通过拍摄色卡，计算所获得图像中的色卡的信息，并通过与色卡的标准参数比较来确定该拍摄设备的成像品质，也可以用来检测白平衡等操作的效果。

目前，在许多色卡检测应用中，通常需要确定色卡在图像中的位置，常见的实现方式是由人工来标定色卡的位置，然而，由于人工标定色卡只能针对单幅图片，对于视频中的色卡，如果对每帧图像都进行人工标定，工作量很大，时间会比较长。另外，人工标定受人的情绪、习惯等因素影响，标定结果可能会偏离少数像素，造成标定结果不精确。

因此，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是：如何能够创新地提出一种有效的色卡检测方法和装置，以解决当前检测中人工标定色卡所造成的工作量大、和工作效率低的问题，有效提高工作效率的同时保证检测的准确性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于块匹配的色卡检测方法和装置，用以有效提高色卡检测的效率和准确度。

为了解决上述问题，本发明公开了一种基于块匹配的色卡检测方法，所述方法包括：

将图像转化为亮度图像；

对亮度图像进行二值化操作，获取二值图像；

对所获取的二值图像进行腐蚀处理；

将腐蚀处理所得图像中不满足似方块特征的连通域去除，获取图像中的似方块；

对获取到的图像中的似方块与色卡进行匹配；

根据匹配的似方块的位置，确定色卡和各色块位置。

优选的，对获取到的图像中的似方块与色卡进行匹配具体包括以下子步骤：

将色卡中二值化为白色的色块进行编号排序；

将图像中似方块分别与编号排序后的色块进行匹配。

优选的，所述将腐蚀处理所得图像中不满足似方块特征的连通域去除，获取图像中的似方块具体包括以下子步骤：

获取腐蚀处理所得图像的连通域；

计算所获取连通域的参数；

根据所获取参数确定该连通域是否为似方块。

优选的，所述参数包括连通域的宽度、高度以及连通域中像素的个数。

优选的，采用质心和形状对获取到的图像中的似方块与色卡进行匹配。

本发明还公布了一种基于块匹配的色卡检测装置，所述装置包括：

转化模块，用于将图像转化为亮度图像；

二值化模块，用于对亮度图像进行二值化操作，获取二值图像；

腐蚀模块，用于对所获取的二值图像进行腐蚀处理；

获取模块，用于将腐蚀处理所得图像中不满足似方块特征的连通域去除，获取图像中的似方块；

匹配模块，用于对获取到的图像中的似方块与色卡进行匹配；

位置确定模块，用于根据匹配的似方块的位置，确定色卡和各色块位置。

优选的，所述匹配模块包括以下子模块：

排序子模块，用于将色卡中二值化为白色的色块进行编号排序；

匹配子模块，用于将图像中似方块分别与编号排序后的色块进行匹配。

优选的，所述获取模块包括以下子模块：

获取子模块，用于获取腐蚀处理所得图像的连通域；

计算子模块，用于计算所获取连通域的参数；

确定子模块，用于根据所获取参数确定该连通域是否为似方块。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供一种基于块匹配的色卡检测方法和装置，通过将图像转化为亮度图像，对亮度图像进行二值化操作，获取二值图像，对所获取的二值图像进行腐蚀处理，将腐蚀处理所得图像中不满足似方块特征的连通域去除，获取图像中的似方块，对获取到的图像中的似方块与色卡进行匹配，根据匹配的似方块的位置，确定色卡和各色块位置，解决了当前检测中人工标定色卡所造成的工作量大、和工作效率低的问题，在有效提高工作效率的同时保证检测的准确性。

附图说明

图1是本发明背景技术中所述的24色标准色卡示意图；

图2是本发明实施例一所述的一种基于块匹配的色卡检测方法的流程图；

图3是本发明实施例一所述的连通域的示意图；

图4是本发明实施例一所述的二值化后的色块的示意图；

图5是本发明实施例二所述的一种基于块匹配的色卡检测装置的结构图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一：

参照图2，示出了本发明的一种基于块匹配的色卡检测方法的流程图，所述方法具体包括：

S201，将图像转化为亮度图像；

本实施例提供一种基于块匹配的色卡检测方法，依据色卡的特点：具有多个不同的色块，彩色或者灰度，可以通过找到这些色块来检测色卡。由于图像可能存在偏色，因此不能利用颜色信息检测色卡。可利用的是色卡的形状和亮度信息。因此，将图像由彩色转换为亮度图像。

S202，对亮度图像进行二值化操作，获取二值图像；

在亮度图像中，色卡上的某些色块亮度较高，某些色块亮度较低，其中，亮度较高的可以视为白色，亮度较低的可以视为黑色，采用合适的阈值可以将这类色块分为亮暗两类或者是黑白两类，这里通过进行二值化操作，将图像中的像素二值化到亮、暗两种。实际应用中，对于亮度图像I(i，j)，二值化操作后图像B(i，j)通过以下方式获取：

$\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{ifI}(i,j)\≥I_{\mathrm{th}},& B(i,j)=1\\ \mathrm{else}& B(i,j)=0\end{array}\right.---\left(1\right)$

其中，Ith为二值化的阈值。常用的二值化方法有固定阈值二值化方法和自适应阈值二值化方法。色卡常用的还应有灯箱环境和其他环境。对于灯箱中的应用，通常图像中只有色卡一个物品，其他区域都是背景区域，背景比较单一，但可能有很大的噪声。对于这种应用，可以先进行均值滤波或者中值滤波减小噪声，然后分析其直方图，其直方图通常是双峰结构，将两个峰之间的谷点作为阈值，可以将色卡中的部分区域分离出来。对于其他的应用，色卡所处的环境可能比较复杂，此时可以利用给定的阈值进行二值化，也可以根据图像的整体亮度确定二值化的阈值。

S203，对所获取的二值图像进行腐蚀处理；

基于二值化后的二值图像中，色卡的不同的块之间可能存在粘连，为了使不同的块分开，对图像进行腐蚀处理。腐蚀是二值图像基本的形态学运算之一，简单的腐蚀是消除物体的所有边界点的一种过程，其结果是使剩下的物体沿其周边比原物体小一个像素的面积。腐蚀操作后，原来粘连的区域可能断开，这些断开的地方可能是需要断开的，也可能是不应该断开的。对于色卡检测这样的应用，由于相对于各个块之间的窄间隔，色卡的各个块是面积较大，而间隔较小的，进行腐蚀处理，可能减小了块的面积，却去除了块之间的粘连。这时图像中有一些亮的区域，这些区域可能是色卡中的亮块，也可能不是，因此，需要根据色块的特点去除不可能是色块的亮的区域。

色块的特点是形状为方块，由于色卡的角度、二值化等操作使得色块可能不再是规整的方块，而是与方块类似的形状，称之为似方块。去除不满足似方块特点的亮区，剩下的亮区可能是色卡中的色块。

S204，将腐蚀处理所得图像中不满足似方块特征的连通域去除，获取图像中的似方块；

基于前面的介绍，二值化并腐蚀后，图像是一个二值图像，值为0的像素是原图像中亮度较小的像素，值为1的像素是原图像中亮度较大的像素。由于色卡中块与块之间的间隔为窄的黑色区域，因此，二值化后色卡中亮度较小的区域会与色卡的间隔连在一起而无法区分，因此，可以利用的是被色卡的间隔隔开的较亮区域。图像中连在一起的白色区域成为一个连通域。基于色卡上面的色块是方形的，即使在图像中存在某些变形，如旋转等，可能使得得到的块不再是标准的方块，但是这些色块形成的连通域仍然满足近似方块的特征，这些特征写成条件见下式。

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{th}1<\frac{w}{h}<\mathrm{th}2\\ \frac{n}{w*h}>\mathrm{th}3\end{array}\right.---\left(2\right)$

其中，w为连通域的宽度，定义为连通域最左边的像素与最右边的像素的距离，h为连通域的高度，定义为最上边的像素到最下边的像素的距离，具体连通域示意图可参照图3，n为连通域中像素的个数，th1、th2、th3为设定的阈值，这些阈值规范了块特征，即形状接近方形，有一定的像素占有率。去除不满足似方块特点的亮区，剩下的亮区可能是色卡中的色块。图3中左边的连通域满足近似方块的要求，称为似方块，右边的不满足近似方块的要求。

利用式2可以去除大量不满足似方块特性的连通域，同时，为了保证检测的准确性，要求色卡在图像中有一定的尺寸，因此，在去除不满足似方块的连通域之前，可以先利用下式去除过于小的连通域，认为这些连通域是噪声或者不是色卡上的块。满足式3中的任意一个条件，就认为这个连通域不是色卡中色块对应的连通域，予以去除。其中，t1、t1、t3可以根据应用需要和检测要求设定，通常t1＝t2。

$\left\{\begin{array}{c}w<t1\\ h<t2\\ n<t3\end{array}\right.---\left(3\right)$

优选的，所述步骤S204具体包括以下子步骤：

S1，获取腐蚀处理所得图像的连通域；

S2，计算所获取连通域的参数；

S3，根据所获取参数确定该连通域是否为似方块。

通过前面的介绍，通过在腐蚀处理后的图像中获取到连通域，并计算各连通域的参数，优选的，其中所述参数包括连通域的宽度、高度以及连通域中像素的个数。根据所获取参数确定该连通域是否为似方块，具体确定方法参照公式2和3，这里不再重复介绍。

S205，对获取到的图像中的似方块与色卡进行匹配；

通过对腐蚀处理后的二值图像中不满足似方块特征的连通域进行去除，获取到图像中的似方块，对获取到的似方块与色卡进行匹配，对于似方块的匹配，可以采用枚举的方法，尝试所有可能的似方块的组合方法，找出其中与色卡的位置关系匹配数量最多、匹配效果最好的组合。

将色卡中可能二值化为白色的色块进行编号排序，将图像中的似方块分别与这些色块进行匹配，优选的，匹配的方法是利用质心、形状等。具体的来说，实际检测中根据匹配个数最多和匹配误差最小的原则确定最佳匹配结果。

先从最多的匹配开始，假设匹配的块最多的情况存在满足的一组或多组。如果已知图像中只有一个色卡，则从匹配的多种情况中找出匹配误差最小的一组，作为匹配的色卡块，根据这个进行后续的处理。如果图像中可能存在多个色卡，则将满足匹配要求的这多组都认为是色卡，进入后续的处理。如果匹配最多的情况不存在，则检索减少一个匹配块的情况，以此类推，直到找出满足匹配的情况或者匹配的数目过少为止。通过对这些亮区进行匹配，如果匹配结果满足色卡的亮色块的位置关系，则认为这些亮区是色卡中的色块，并根据其位置确定色卡的区域和位置。

优选的，步骤S205具体包括以下子步骤：

S1，将色卡中二值化为白色的色块进行编号排序；

S2，将图像中似方块分别与编号排序后的色块进行匹配。

得到所有的似方块以后，再进行似方块匹配。借助前面的色卡示例图像，可以看到不同的色块亮度不同，经过二值化后的色块参见图4，其中可能形成亮的似方块的色块为2、3、5、6、7、9、11、12、14、16、17、18、19、20、21、22，但是由于二值化阈值的大小不同，不是所有的这些块都能形成亮的似方块，通常只有其中一部分形成亮的似方块。因此，对得到的亮的似方块分别使其对应可能形成亮的似方块的色块，如果不出现冲突(即应该是亮块的变成了暗块或者反之，认为是冲突)，则认为匹配上。

S206，根据匹配的似方块的位置，确定色卡和各色块位置。

在完成似方块与色卡的匹配后，确定了匹配的块的位置，根据块的相互位置确定其他的色块所在的位置和每个色块的颜色。实际的检测中，往往会根据匹配的似方块的个数和位置，确定是否色卡和各色块位置。因为色卡是标准的，即其各色块之间的位置关系是固定的，而其上面的可能二值化为黑色的色块的位置不是固定的，因此根据匹配的块可以知道每个块对应的色块，从而找到整个色卡对应的色块。根据色块的位置关系可以知道色卡的方向，如色卡是朝上还是朝下等。并且，在确定了色卡的位置后，还可以进一步对该区域进行边缘提取，利用哈夫变换，找出每个块的具体边缘，和四角的小十字，从而获得该色卡的所有信息。

实施例二：

参照图5，示出了本发明的一种基于块匹配的色卡检测装置的结构图，所述装置包括：

转化模块501，用于将图像转化为亮度图像；

二值化模块502，用于对亮度图像进行二值化操作，获取二值图像；

腐蚀模块503，用于对所获取的二值图像进行腐蚀处理；

获取模块504，用于将腐蚀处理所得图像中不满足似方块特征的连通域去除，获取图像中的似方块；

匹配模块505，用于对获取到的图像中的似方块与色卡进行匹配；

位置确定模块506，用于根据匹配的似方块的位置，确定色卡和各色块位置。

优选的，，所述获取模块504包括以下子模块：

获取子模块5041，用于获取腐蚀处理所得图像的连通域；

计算子模块5042，用于计算所获取连通域的参数；

确定子模块5043，用于根据所获取参数确定该连通域是否为似方块。

优选的，所述匹配模块505包括以下子模块：

排序子模块5051，用于将色卡中二值化为白色的色块进行编号排序；

匹配子模块5052，用于将图像中似方块分别与编号排序后的色块进行匹配。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上对本发明所提供的一种基于块匹配的色卡检测方法和装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种基于块匹配的色卡检测方法，其特征在于，所述方法包括：

将图像转化为亮度图像；

对亮度图像进行二值化操作，获取二值图像；

对所获取的二值图像进行腐蚀处理；

将腐蚀处理所得图像中不满足似方块特征的连通域去除，获取图像中的似方块；

对获取到的图像中的似方块与色卡进行匹配；

根据匹配的似方块的位置，确定色卡和各色块位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对获取到的图像中的似方块与色卡进行匹配具体包括以下子步骤：

将色卡中二值化为白色的色块进行编号排序；

将图像中似方块分别与编号排序后的色块进行匹配。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将腐蚀处理所得图像中不满足似方块特征的连通域去除，获取图像中的似方块具体包括以下子步骤：

获取腐蚀处理所得图像的连通域；

计算所获取连通域的参数；

根据所获取参数确定该连通域是否为似方块。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：

所述参数包括连通域的宽度、高度以及连通域中像素的个数。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

采用质心和形状对获取到的图像中的似方块与色卡进行匹配。

6.一种基于块匹配的色卡检测装置，其特征在于，所述装置包括：

转化模块，用于将图像转化为亮度图像；

二值化模块，用于对亮度图像进行二值化操作，获取二值图像；

腐蚀模块，用于对所获取的二值图像进行腐蚀处理；

获取模块，用于将腐蚀处理所得图像中不满足似方块特征的连通域去除，获取图像中的似方块；

匹配模块，用于对获取到的图像中的似方块与色卡进行匹配；

位置确定模块，用于根据匹配的似方块的位置，确定色卡和各色块位置。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述匹配模块包括以下子模块：

排序子模块，用于将色卡中二值化为白色的色块进行编号排序；

匹配子模块，用于将图像中似方块分别与编号排序后的色块进行匹配。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述获取模块包括以下子模块：

获取子模块，用于获取腐蚀处理所得图像的连通域；

计算子模块，用于计算所获取连通域的参数；

确定子模块，用于根据所获取参数确定该连通域是否为似方块。

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