CN102117475A - 图像识别率计算方法与系统及其嵌入式图像处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明为一种图像识别率计算方法与系统，其通过连结一图像控制装置与一嵌入式图像处理系统以自动化地计算图像识别结果的识别率。本发明利用图像控制装置提供嵌入式图像处理系统待处理图像并利用控制信号使两装置彼此沟通，以确保所有图像画面皆会经过嵌入式图像处理系统处理。当多张的图像画面皆完成识别后，即可根据识别结果来计算识别率，进而作为最佳化嵌入式图像处理系统识别逻辑参数的依据。

Description

图像识别率计算方法与系统及其嵌入式图像处理系统

技术领域

本发明是有关于一种识别率计算方法与系统，尤其是指一种图像识别率计算方法与系统及其嵌入式图像处理系统。

背景技术

嵌入式图像处理系统，于车道及车辆识别的应用中，往往存在难以就科学化的角度，量化评估系统整体的识别率的问题。这是因为，嵌入式图像处理系统为一实时系统，系统处理的频率，由于演算逻辑的复杂，通常会落后输入图像的频率，而系统处理的频率又会因输入图像的复杂度而有所变化，使得将待处理的特定图像与其对应的真值相比变得相当困难。如图1所示，该图为已知的嵌入式图像处理系统识别时间序列说明示意图。假设所录制的待识别的动态图像具有每秒钟30个图像画面，因此每一个图像画面的更新时间为33ms。当嵌入式图像处理系统在对第一图像画面10进行识别时，需要一定的识别时间，例如：时间介于67-99ms，因此当嵌入式图像处理系统要再识别下一张时，已经是第99ms之后的时间点所对应到的图像画面13。也就是说，第34～99ms间的两张图像画面11与12并没有办法被嵌入式图像处理系统所处理到。再加上，图像复杂度的不同，相对应的处理时间亦不同，这都将造成计算嵌入式图像处理系统的识别率异常困难，因为样本数不仅不确定，特定样本是否有受处理也无法确定，使得基于识别率以最佳化嵌入式图像处理系统识别逻辑的参数亦十分困虽。

再者，由于图像来源往往需经过多次的模拟-数字转换，导致信号质量不稳定，同一图像画面每次经过转换，结果并不会完全相同，故开发此类系统，往往难以作一全域的最佳化，而根本的问题就在于缺少一自动化的机制计算嵌入式图像处理系统的识别率。有鉴于此，如果能够结合图像控制装置与嵌入式图像处理系统自动化地求取图像处理算法的识别率，不仅可以针对每一幅图像作处理，亦可以统计的方式重复识别每一幅图像，达到科学地量化各版本算法识别率，以对算法进行最佳化。

在诸多嵌入式图像处理系统的应用中，如美国专利公告号第4942533号的前车识别系统及美国专利公告号第7295682号的车道识别系统皆使用图像作为系统信号输入来源，由于图像处理算法的开发大多通过人为评估处理结果，故此类系统往往无法以一客观且科学的方法量化其系统效能，因此，这类系统在实际使用时的识别率与开发过程中算法工程师通过人为的方式针对极少部分图像最佳化所产生的识别率往往有极大的差别。而根本的问题就在于缺少一自动化计算大量受测影片识别率的方法。

发明内容

本发明提供一种图像识别率计算方法与系统，其通过连结具有信号运算处理与传输能力的图像控制装置与嵌入式图像处理系统，使得图像控制装置可以逐画面地提供图像画面给该嵌入式图像处理系统进行图像识别。该图像控制装置接收图像识别结果并且根据图像识别结果计算出识别率。由于嵌入式图像处理系统会随着演算逻辑参数的不同而有不同的识别率，因此可以利用本发明的方法与系统在比较不同识别参数下所对应的识别率的优劣，进而针对嵌入式图像处理系统所具有的图像识别参数进行最佳化。

在一实施例中，本发明提供一种图像识别率计算方法，其包括有下列步骤：以一图像控制装置，根据一控制信号送出一图像画面给一嵌入式图像处理系统；以该嵌入式图像处理系统，接收该图像画面，并对该图像画面内容进行图像识别处理；于该图像识别处理完毕之后，以该嵌入式图像处理系统发出该控制信号；以及重复前述步骤多次，根据该嵌入式图像处理系统针对该多组图像画面所进行的图像识别处理的结果计算对应该多组图像画面的识别率。

在另一实施例中，本发明还提供一种图像识别率计算系统，包括：一图像控制装置，其根据一控制信号送出一图像画面；一第一信号接口，其与该图像控制装置电讯连接，该第一信号接口用于传送该图像画面；一嵌入式图像处理系统，其与该第一信号接口电讯连接，以接收该图像画面，并对该图像画面进行图像识别处理以产生关于该图像画面的识别结果并产生该控制信号；一第二信号接口，其与该嵌入式图像处理系统以及该图像控制装置电讯连接，该第二信号接口用于接收该识别结果以及该控制信号，并将该控制信号以及该识别结果传至该图像控制装置以根据该识别结果计算一识别率。

在另一实施例中，本发明还提供一种嵌入式图像处理系统，其包括有：一信号撷取与解码单元，其接收一图像画面进行转换处理以形成一数字图像信号；一数字信号及控制单元，其具有一最佳识别参数，以对该数字图像信号进行识别处理，以形成一识别结果；以及一信号传输单元，其与该数字信号及控制单元电讯连接，以输出该识别结果。

附图说明

图1为已知的嵌入式图像处理系统内系统运算的时间序列说明示意图。

图2为本发明的图像识别率计算方法实施例流程示意图。

图3A为车道图像的识别结果示意图。

图3B为车辆图像的识别结果示意图。

图4为基于识别率的图像逻辑参数最佳化流程示意图。

图5为本发明的图像识别率计算系统示意图。

[主要元件标号说明]

10～13-图像画面           2-图像识别率计算方法

20～27-步骤               270～271-步骤

3-图像识别率计算系统      30-图像控制装置

300-控制单元              301-数据库

302-信号发送装置          31-第一信号接口

32-嵌入式图像处理系统     320-信号撷取与解码单元

321-数字信号处理与控制单元322-信号传输单元

323-随机存取存储器        324-非易失性可编程存储器

33-第二信号接口           90-车道线

900-左车道线              901-右车道线

91-车辆

具体实施方式

为使贵审查员能对本发明的特征、目的及功能有更进一步的认知与了解，下文特将本发明的装置的相关细部结构以及设计的理念原由进行说明，以使得审查员可以了解本发明的特点，详细说明陈述如下：

请参阅图2所示，该图为本发明的图像识别率计算方法实施例流程示意图。该图像识别率计算方法2包括有下列步骤，首先进行步骤20，以一图像控制装置传输一确认信号给一嵌入式图像处理系统。该图像控制装置为具有信号处理与传输接收能力的装置，其可以为个人计算机、笔记本型计算机、工作站、服务器或者是个人数字助理(personal digital assistant，PDA)等，但不以此为限制。而该嵌入式图像处理系统为一具有实时图像处理与图像识别能力的装置。此外，该嵌入式图像处理系统接收确认信号的接口可以为一通用序列总线或RS232接口。嵌入式图像处理系统端接收到控制信号后即开始准备接收图像控制装置所传输的图像画面。然后进行步骤21，该图像控制装置开始传输一图像画面给该嵌入式图像处理系统。要说明的是，该图像画面为特定时间点的图像画面。例如：一动态图像如果每秒具有30张图像画面，则步骤21的该图像画面代表每隔33ms所对应的单一图像画面。

接着进行步骤22，该嵌入式图像处理系统接收该图像画面，并对该图像画面内容进行图像识别处理。该嵌入式图像处理系统接收图像的接口可以为USB、D-SUB或是DVI等接口，但不以此为限。至于图像识别处理的方式可以利用本发明申请日前的图像识别技术来实施，并无一定限制的方式。图像识别处理之后会产生一图像识别结果，以车道线识别为例，例如：每一画面图像内具有一车道，利用该嵌入式图像处理系统来识别车道线。如图3A所示，该图为识别车道图像的识别结果示意图。在车道识别的应用里，图像识别结果内包含有定义车道线90的参数，其为在卡式坐标系(cartesian coordinatesystem)中关于左车道线900的斜率与截距，其分别为L_a与L_b；而右车道线901的斜率与截距R_a及R_b。除了卡式坐标系之外，亦可以利用极坐标(r，θ)来表示车道线的位置。当然，亦可以在任意坐标系下以足以定义出车道线位置的参数表示之，并不以前述卡式坐标或极坐标为限。同样地，如果应用于车辆图像识别中，图像识别结果中关于描述车辆91特征的参数，以卡式坐标为例，包括有车辆位置中心(X，Y)、左侧车宽(WL)、右侧车宽(WR)及车高(H)等五参数定义车辆的识别结果，如图3B所示。除了卡式坐标之外，亦可以在任意坐标系下以足以定义出车辆位置及大小的参数表示之。

接着进行步骤23，于该图像识别处理完毕之后，以该嵌入式图像处理系统发出一控制信号以及关于该图像画面内容的识别结果给该图像控制装置。在本步骤中，该图像控制装置接收到该控制信号之后，即得知该嵌入式图像处理系统已经完成了针对该图像画面内容的图像处理与识别的工作。接着再进行步骤24，判断图像识别结果，并予以记录。在步骤24中，以图3A所示的车道为例，该步骤将嵌入式图像处理系统端针对图像画面所识别的左右车道线，共四参数L_a与L_b；R_a及R_b与利用人工针对该图像画面所给予的真值相比，即可得知该图像于嵌入式系统上的识别结果是否正确。如果识别人脸时，描述该图像识别处理结果的参数为在一坐标系下足以定义出人脸上眼睛位置的参数，如此即可用于辨别开车时驾驶是否打瞌睡。

而识别结果的状态包含有正确与错误两种状态，其中正确状态包括有两种情形，第一种情形为TP(True Positive)，也就是图像控制装置端所传送的特定图像画面中，存在车道线，且嵌入式图像处理系统端亦识别出正确的车道线位置；第二种为TN(True Negative)，也就是图像控制装置端所传送的特定图像画面中，不具有车道线，而嵌入式图像处理系统端亦未识别出车道线的存在。错误的判断亦包含两种情形，第一种为FP(False Positive)，也就是图像画面中不存在车道线，嵌入式图像处理系统端却识别出车道线；第二种为FN(False Negative)，也就是图像画面中存在车道线，嵌入式图像处理系统端却未识别出车道线。在步骤24得到识别状态后，接着以步骤25，判断是否还有尚未识别的图像画面。如果有则继续重复步骤20至24直到所有的图像画面识别处理完毕为止。

在步骤25时，如果确定图像画面全部处理完毕，则进行步骤26，根据该嵌入式图像处理系统所进行的多组图像识别处理的结果计算对应该多组图像画面内容关于一识别标的的识别率。该图像画面的识别标的可以为人脸、车道线、障碍物、停车网格线或者是车辆等，但不以此为限制。同样再以车道线为例，当连续图像中的所有画面皆以如上的方式计算后，若TP的总数为nTP，TN的总数为nTN，FP的总数为nFP，FN的总数为nFN，即可由(1)计算出该嵌入式图像处理系统对应该多组图像画面的识别率如下式(1)所示：

Accuracy＝(nTP+nTN)/(nTP+nTN+nFP+nFN)(1)

其中

nTP：识别为TP的画面数量。

nTN：识别为TN的画面数量。

nFP：识别为FP的画面数量。

nFN：识别为FN的画面数量。

计算出识别率之后，还可以进行步骤27对该识别率进行最佳化。最佳化步骤的目的在于，根据识别率来决定嵌入式图像处理系统其图像识别逻辑中的参数是否合宜，亦即通过调整参数来比较对应每组参数的识别率，由其中比较高的识别率所对应的那组参数作为将来该嵌入式图像处理系统所使用的最佳图像识别参数。如图4所示，该图为识别率最佳化流程示意图。首先进行步骤270，改变该嵌入式图像处理系统的图像识别逻辑的参数，并取得该图像识别逻辑参数所对应的识别率。步骤270中主要是通过调整嵌入式图像处理系统内的识别图像参数，然后再重复进行图2中的20至26，以得到对应该多组图像的识别率。经过几次的改变参数，然后取得对应该参数的识别率，因此可以得到多个识别率。接着进行步骤271由该多个识别率中以最高识别率所对应的识别逻辑参数作为该嵌入式图像处理系统的最佳图像识别逻辑所采用的识别参数。经过最佳化识别参数的调整，该嵌入式图像处理系统可以设置于移动载具，例如车辆内，以接收由设置在载具周围的图像撷取装置，例如：电耦合元件(charged-coupled device，CCD)，所撷取到的图像，并进行识别。本实施例中，该参数为图像识别中二值化的门坎值、对比度、亮度或者是前述的任意组合。要说明的是，该参数为嵌入式图像处理系统根据不同的识别需求所设计的相异演算逻辑而需要的参数，并不以前述列举为限制。

请参阅图5所示，该图为本发明的图像识别率计算系统示意图。该图像识别率计算系统3负责执行如图2的流程，其包括有一图像控制装置30、一第一信号接口31、一嵌入式图像处理系统32以及一第二信号接口33。该图像控制装置30，其产生步骤20中的确认信号以及根据该嵌入式图像处理系统所发出的一控制信号而送出一图像画面。该第一信号接口31，其与该图像控制装置30电讯连接，该第一信号接口31接收该图像画面。该第一信号接口31可通过无线或有线的方式接收该图像画面。有线的信号接口可为序列总线(universal serial bus，USB)、VGA端子(D-sub)、数字视频接口(digitalvisua l interface，DVI)或RS 232通讯接口，使得该图像控制装置30与该第一信号接口31电讯连接。

该嵌入式图像处理系统32，其与该第一信号接口31电讯连接，以接收该图像画面，并对该图像画面内容进行图像识别处理以产生关于该图像画面内容的识别结果并在识别完该图像画面后产生该控制信号。该第二信号接口33，其与该嵌入式图像处理系统32以及该图像控制装置30电讯连接，该第二信号接口33接收该识别结果以及该控制信号，并将该控制信号传至该图像控制装置30。该第二信号接口33其可以为USB接口或者是RS232的有线传输接口或者是无线传输接口以与该嵌入式图像处理系统32间相通讯。

该图像控制装置30包括有一控制单元300、一数据库301以及一信号发送装置302。该控制单元300与该第二信号接口33电讯连接，以接收该控制信号以及该识别结果以对每一图像画面所具有的识别结果进行识别率演算，并且产生确认信号给该嵌入式图像处理系统32。其中，该控制单元300根据该控制信号控制该信号发送装置302传输图像画面给该第一信号接口31以及利用该信号发送装置302传输该确认信号给该第一信号接口31。该数据库301，其与信号发送装置302电讯连接，该数据库301内储存有动态的图像信息。当该控制单元300要传输单一的图像画面给该第一信号接口31时，则由数据库301内所储存的动态图像中撷取一时间点的图像画面，再通过该信号发送装置302传输至该第一信号接口31。该图像处理装置30可以为个人计算机、笔记本型计算机、PDA、工作站或者是服务器等具有信号运算处理能力以及信息传输能力的装置。

该嵌入式图像处理系统32还包含：一信号撷取与解码单元320、一数字信号处理与控制单元321及一信号传输单元322。该信号撷取与解码单元320，其与该第一信号接口31相连接，以将该第一信号接口31所接收的图像画面信息转成该数字信号处理与控制单元321所能够处理的数字图像信号。该数字信号处理与控制单元321，其具有一识别参数，以针对所接收关于该图像画面的数字图像信号作处理，也就是步骤23，针对图像画面内容进行演算、解析与识别以得到一识别结果。该识别结果可为如图3A或图3B所示的结果，其是如前所述在此不作赘述。要说明的是，图3A与图3B即为根据车道参数来识别车道，如果要识别人脸时，则以眼睛位置为识别所需的参数。该识别参数可利用图4的程序，进行最佳化的调整。

该数字信号处理与控制单元321还连接有随机存取存储器323以及非易失性可编程存储器324。其中，该随机存取存储器323，其可用于暂存任何数字信号处理与控制单元演算过程中的所需的信息。该非易失性可编程存储器324，其可永久储存演算过程中的任何信息，或是储存任何使用过程中的系统设定。该信号传输单元322，其与该数字信号处理与控制单元321与随机存取存储器323相连接，该信号传输单元322为一双向的信号传输单元，其可接收该数字信号处理与控制单元321所输出的一控制信号以及暂存于随机存取存储器323的处理结果。

惟以上所述者，仅为本发明的实施例，当不能以的限制本发明范围。即大凡依本发明权利要求范围所做的均等变化及修饰，仍将不失本发明的要义所在，亦不脱离本发明的精神和范围，故都应视为本发明的进一步实施状况。

Claims (29)

1.一种图像识别率计算方法，其包括有下列步骤：

以一图像控制装置，送出一图像画面给一嵌入式图像处理系统；

以该嵌入式图像处理系统，接收该图像画面，并对该图像画面内容进行图像识别处理；

于该图像识别处理完毕之后，以该嵌入式图像处理系统发出一运算结果与一控制信号；

该图像控制装置根据该运算结果与该控制信号再送出另一图像画面给该嵌入式图像处理系统；以及

重复前三步骤多次，根据该嵌入式图像处理系统所进行的多组图像识别处理结果计算对应该多组图像画面内容的一识别标的的识别率。

2.根据权利要求1所述的图像识别率计算方法，其中该识别标的为人脸、车辆、车道线、停车网格线或者是障碍物。

3.根据权利要求1所述的图像识别率计算方法，其中该图像控制装置通过有线传输或无线传输的方式以传输该图像画面给该嵌入式图像处理系统。

4.根据权利要求1所述的图像识别率计算方法，其中该图像控制装置通过一通用序列总线USB、VGA端子D-sub或数字视频接口DVI的传输接口传输该图像画面给该嵌入式图像处理系统。

5.根据权利要求1所述的图像识别率计算方法，其中该控制信号与该识别结果的传输接口为一通用序列总线或RS232接口。

6.根据权利要求1所述的图像识别率计算方法，其中该控制信号是通过有线或无线的方式传输至该图像控制装置。

7.根据权利要求1所述的图像识别率计算方法，其还包括基于该计算的识别率进行嵌入式图像处理系统的识别参数最佳化的步骤。

8.根据权利要求7所述的图像识别率计算方法，其中该嵌入式图像处理系统的识别参数最佳化还包括有下列步骤：

改变该嵌入式图像处理系统的图像识别参数，并取得对应多组图像识别参数所具有的多个识别率；以及

由该多个识别率中，取最高识别率所对应的图像识别参数作为该嵌入式图像处理系统演算逻辑的最佳图像识别参数。

9.根据权利要求8所述的图像识别率计算方法，其中该识别参数为图像识别中二值化的门坎值、对比度、亮度或者前述的组合。

10.根据权利要求1所述的图像识别率计算方法，其中该图像控制装置为个人计算机、工业计算机、笔记本型计算机或是个人数字助理。

11.根据权利要求1所述的图像识别率计算方法，其中该识别标的为车道线时，描述该图像识别处理结果的参数是在一坐标系下足以定义出车道线位置的参数。

12.根据权利要求11所述的图像识别率计算方法，其中该坐标为卡式坐标，该参数为左右各车道的斜率及截距。

13.根据权利要求1所述的图像识别率计算方法，其中该识别标的为人脸时，描述该图像识别处理结果的参数是在一坐标系下足以定义出人脸上眼睛位置的参数。

14.根据权利要求1所述的图像识别率计算方法，其中该物体为车辆时，该图像识别处理的结果的描述参数共包括车辆底部位置(x，y)、左侧车辆宽(WL)，右侧车辆宽(WR)，车高(H)。

15.一种图像识别率计算系统，包括：

一图像控制装置，其根据一控制信号送出一图像画面；

一第一信号接口，其与该图像控制装置电讯连接，该第一信号接口接收该图像画面；

一嵌入式图像处理系统，其与该第一信号接口电讯连接，以接收该图像画面，并对该图像画面进行图像识别处理以产生关于该图像画面内容关于一识别标的的一识别结果并产生该控制信号；

一第二信号接口，其与该嵌入式图像处理系统以及该图像控制装置连接，该第二信号接口接收该识别结果以及该控制信号，并将该控制信号与该识别结果传至该图像控制装置以根据该识别结果计算一识别率。

16.根据权利要求15所述的图像识别率计算系统，其中该嵌入式图像处理系统还包括有：

一信号撷取与解码单元，其与该第一信号接口相连接，该信号撷取与解码单元针对所接收的该图像画面进行转换处理以形成一数字图像信号；

一数字信号及控制单元，其对该图像信号进行识别处理，以形成该识别结果；以及

一信号传输单元，其与该数字信号及控制单元电讯连接，以将该识别结果传至该第二信号接口。

17.根据权利要求16所述的图像识别率计算系统，其还包括有一随机存取存储器以及非易失性可编程存储器。

18.根据权利要求15所述的图像识别率计算系统，其中描述该图像画面的识别结果的参数为在一坐标系下足以定义出该识别标的的参数。

19.根据权利要求18所述的图像识别率计算系统，其中该物体为车道时，该坐标为卡式坐标，该描述参数为左右各车道的斜率及截距。

20.根据权利要求18所述的图像识别率计算系统，其中该识别标的为车辆时，该坐标为卡式坐标，该图像画面的识别结果所具有的描述参数共包括车辆底部位置(x，y)、左侧车辆宽(WL)，右侧车辆宽(WR)，车高(H)。

21.根据权利要求18所述的图像识别率计算系统，其中该图像控制装置还具有一储存装置，其储存有多个待识别的该图像画面。

22.根据权利要求15所述的图像识别率计算系统，其中该识别标的为人脸、车辆、车道线、停车网格线或者是障碍物。

23.根据权利要求15所述的图像识别率计算系统，其中该第一信号接口通过一有线传输或无线传输的方式以接收该图像画面。

24.根据权利要求15所述的图像识别率计算系统，其中该图像控制装置通过一通用序列总线USB、VGA端子D-sub或数字视频接口DVI与该第一信号接口电讯连接。

25.根据权利要求15所述的图像识别率计算系统，其中该第二信号接口为一通用序列总线或RS232接口。

26.根据权利要求15所述的图像识别率计算系统，其中该图像控制装置为一具有信号处理与传输能力的装置，其中该装置为个人计算机、笔记本型计算机、个人数字助理或工作站。

27.根据权利要求15所述的图像识别率计算系统，其中该识别标的为人脸时，描述该图像识别处理结果的参数是在一坐标系下足以定义出人脸上眼睛位置的参数。

28.一种嵌入式图像处理系统，其包括有：

一信号撷取与解码单元，其接收一图像画面进行转换处理以形成一数字图像信号；

一数字信号及控制单元，其具有一最佳识别参数，以对该数字图像信号进行识别处理，以形成一识别结果；以及

一信号传输单元，其与该数字信号及控制单元电讯连接，以输出该识别结果。

29.根据权利要求28所述的嵌入式图像处理系统，其中该最佳化识别参数是通过改变该嵌入式图像处理系统的图像识别参数，并取得对应多组图像识别参数所具有的多个识别率，然后由该多个识别率中，取最高识别率所对应的图像识别参数作为该最佳识别参数。

Images