CN102855481A - 一种铭牌图像中铭牌区域的定位方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铭牌图像中铭牌区域的定位方法及系统，属于图像处理技术领域。本发明所述方法首先将HSV或HSI空间的原始图像进行色彩量化，得到量化后的色调图像；然后确定色调图像中取景框内背景颜色的量化色调值；最后以取景框内所有等于所述背景颜色的量化色调值的像素点为种子点进行生长，生长出区域的外接矩形即为铭牌区域。本发明所述系统包括用于将HSV或HSI空间的原始图像进行色彩量化，得到量化后色调图像的量化装置；用于确定色调图像中取景框内背景颜色的量化色调值的确定装置；用于以取景框内所有等于所述背景颜色的量化色调值的像素点为种子点进行生长的生长装置。本发明提高了铭牌图像中铭牌区域的定位效率。

Description

一种铭牌图像中铭牌区域的定位方法及系统

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，具体涉及一种铭牌图像中铭牌区域的定位方法及系统。

背景技术

铭牌又称标牌，一般是指产品投放市场后，固定在产品上向用户提供厂家商标识别、品牌区分、产品参数铭记等信息。铭牌还包括建筑物门牌、车牌、道路指示牌等。在图像处理领域中，往往需要在包含铭牌的图像中，定位铭牌区域。

现有技术中与本发明较为相似的是车牌识别技术，但是该技术的处理对象一般为固定尺度、固定距离的车牌图像，与本发明要处理的问题存在本质的差别。与本发明较为相似的另一类技术为自然场景中文字定位，但是该技术一般采用边界、纹理等特征，复杂度较高，而定位的准确性有待提高。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种效率高、处理速度快的铭牌图像中铭牌区域的定位方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种铭牌图像中铭牌区域的定位方法，包括以下步骤：

（1）将HSV或HSI空间的原始图像进行色彩量化，得到量化后的色调图像；

（2）确定所述色调图像中取景框内背景颜色的量化色调值；

（3）以取景框内所有等于所述背景颜色的量化色调值的像素点为种子点进行生长，生长出区域的外接矩形即为铭牌区域。

如上所述的一种铭牌图像中铭牌区域的定位方法，步骤（1）中，如果所述原始图像不是HSV或HIS空间图像，则将所述原始图像转换到HSV或HSI空间。

如上所述的一种铭牌图像中铭牌区域的定位方法，其中，将原始图像进行色彩量化的方法为：

对原始图像的H通道进行量化，将有颜色的像素点按照色轮量化为N个级别，将没有颜色的像素点量化为黑或者白。所述N=6或12或24。

如上所述的一种图像中铭牌区域的定位方法，其中，判断一个像素点是否为有颜色的像素点的方法如下：

计算像素点的色差值，如果该像素点的色差值>阈值T，则该像素点为有颜色的像素点，否则为没有颜色的像素点。10≤T≤50。具体过程如下：

对于一个像素点(i，j)，首先计算该像素点的色差值ColorDiff(i,j)，若ColorDiff(i,j)≤T，则表示该像素点没有颜色，否则有颜色；然后根据该像素点是否有颜色采用不同的方式处理；

对于没有颜色的像素点考察其亮度，若亮度<L，则量化为黑色，否则量化为白色；对于有颜色的像素点考察其色调值，按照色轮量化为相应的颜色。80<L<150。

如上所述的一种图像中铭牌区域的定位方法，在步骤（1）和步骤（2）之间还包括判断原始图像是否存在色彩偏差的步骤；如果存在，则对所述原始图像进行色彩校正，并将色彩校正后的图像转换到HSV或HSI空间，再对转换后的图像进行色彩量化，转入步骤（2）；如果不存在，则直接进入步骤（2）。

如上所述的一种图像中铭牌区域的定位方法，其中，校正的方法如下：

根据取景框内的量化后的色调图像估计前景颜色；

如果前景为白色利用白场进行色彩校正，如果为黑色利用黑场进行色彩校正。

如上所述的一种图像中铭牌区域的定位方法，其中，前景颜色的估计方法如下：

建立取景框内量化色调的直方图，并对所述直方图按照从大到小的顺序进行排序；

遍历所述直方图的前3个值，如果出现黑或白，则判断为前景颜色，否则原始图像存在偏色；如果带处理图像存在偏色，取色差最小的色调值作为前景颜色；

对所述前景颜色进行校验，比较前景的平均灰度与背景的平均灰度，若前景的平均灰度较大则为白色，否则为黑色。

如上所述的一种图像中铭牌区域的定位方法，其中，利用黑场或白场对图像进行颜色校正的方法如下：

利用白场进行色彩校正：统计取景框中亮度最强的像素值nMaxPix，利用点（0，0）和（nMaxPix，255）所确定的直线对图像进行线性拉伸。

利用黑场进行色彩校正：统计取景框中亮度最弱的像素值nMinPix，利用点（nMinPix，0）和（255，255）所确定的直线对图像进行线性拉伸。

如上所述的一种图像中铭牌区域的定位方法，其中，色调图像中取景框内背景颜色的量化色调值的确定方法如下：

建立取景框内背景量化色调的直方图，直方图中最高柱所对应的量化色调值即为背景的量化色调值BkQuan。

如上所述的一种图像中铭牌区域的定位方法，其中，区域生长的方法如下：

标记所有种子点：将取景框内所有量化色调值等于BkQuan的像素点标记为种子点；

以种子点为中心向四周进行生长，生长准则如下：

确定背景量化色调值所在的量化区间；

判断种子点是否位于量化区间的中心范围内；

如果位于量化区间的中心范围内，生长准则为所有与其在同一个量化区间内的像素点；如果位于量化区间的两侧范围，生长准则为所有色调值为在量化色调值BkQuan设定范围内的像素点。

一种铭牌图像中铭牌区域的定位系统，包括用于将HSV或HSI空间的原始图像进行色彩量化，得到量化后色调图像的量化装置；

用于确定所述色调图像中取景框内背景颜色的量化色调值的确定装置；

用于以取景框内所有等于所述背景颜色的量化色调值的像素点为种子点进行生长的生长装置。

如上所述的铭牌图像中铭牌区域的定位系统，还包括用于将非HSV或HIS空间的原始图像转换到HSV或HSI空间的转换装置。

如上所述的铭牌图像中铭牌区域的定位系统，还包括对原始图像进行色彩校正的校正装置。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：（1）可以处理不同尺度的拍摄图像，铭牌的大小不必限定在特定的尺寸，但是铭牌区域必须大于取景框；（2）适应性较好，对光线复杂、阴影、有划痕、变形等情况具有较强的适应性；（3）算法效率较高，处理速度快，可以直接应用到移动设备中（例如手机、平板电脑等）。

附图说明

图1是具体实施方式中铭牌图像中铭牌区域定位系统的结构框图；

图2是具体实施方式中铭牌图像中铭牌区域定位方法的流程图；

图3a是具体实施方式中连续的色轮图像，图3b是量化为12个级别的色轮图像；

图4是具体实施方式中原始铭牌图像的实例图；

图5是图4所示原始铭牌图像量化后的图像；

图6是图5所示图像色彩校正后的图像；

图7是图6所示校正图像量化后的色调图像；

图8是图7所示图像定位铭牌区域的结果图像。

具体实施方式

本发明的目的是定位铭牌图像中的铭牌区域，所能处理的图像可以为不同尺度的铭牌图像，距离和角度均可变。为了减少算法的复杂度，提高效率和准确率，采集铭牌图像时采用取景框的模式，即在拍摄图像时，显示屏中会存在一个取景框，要求铭牌区域必须大于取景框。这么做的目的是：（1）限制铭牌的尺寸不能太小；（2）提供门牌区域的一个参考信息。下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。

如图1所示，本实施方式中铭牌图像中铭牌区域的定位系统包括转换装置10、校正装置14、量化装置11、确定装置12和生长装置13。

转换装置10用于将非HSV或HIS空间的原始图像转换到HSV或HSI空间。校正装置14用于对原始图像进行色彩校正。量化装置11用于将HSV或HSI空间的原始图像进行色彩量化，得到量化后的色调图像。确定装置12用于确定所述色调图像中取景框内背景颜色的量化色调值。生长装置13用于以取景框内所有等于背景颜色的量化色调值的像素点为种子点进行生长。

如图2所示，采用图1所示系统定位铭牌图像中铭牌区域的方法包括以下步骤：

（1）转换装置10将原始图像转换到HSV/HSI空间。如果原始图像是HSV/HSI空间图像，则省略该步骤。

原始图像一般为RGB空间图像，需要先将其转换到HSV空间或HSI空间。H参数表示色彩信息，即所处的光谱颜色的位置。该参数用角度量来表示，红、绿、蓝分别相隔120度，互补色分别相差180度。如图3a所示为连续的色轮图像。

空间转换方法为现有方法，此处不再详细说明。

（2）量化装置11将HSV或HSI空间的原始图像进行色彩量化，得到量化后的色调图像。

对HSV或HSI空间原始图像的H通道进行量化，将有颜色的像素点按照色轮量化为N个级别，将没有颜色的像素点量化为黑或者白。N的取值范围为{6、12、24}，本实施方式中，N=12，图3b是量化为12个级别的色轮图像。判断一个像素点是否为有颜色点通过如下公式进行计算，如果该像素点的色差值>阈值T，则量化为色轮中的12个级别，否则根据其亮度值量化为0或255。其中，10≤T≤50，本实施方式中，T=30。

其中，R(i,j)、G(i,j)和B(i,j)分别表示像素点(i，j)处的R、G、B通道值。ColorDiff(i,j)表示像素点（i，j）处的色差值。

具体量化过程如下：对于一个像素点(i，j)，首先利用上述色差公式计算该点的色差值ColorDiff(i,j)，若ColorDiff(i,j)≤T，则表示该像素点没有颜色，否则有颜色；然后根据该像素点是否有颜色采用不同的方式处理。

对于没有颜色的像素点考察其亮度，若亮度<L，则量化为黑色，否则量化为白色。80<L<150，对于本实施例中L=100。

对于有颜色的像素点考察其色调值，按照色轮量化为相应的颜色。参照图3，像素点色调值的范围为0~360度，量化为12种颜色后，每30度对应一种颜色，如345度~15度之间对应红色，15度~45度对应桔色等。如果某像素点的色调值为0，则将该像素点量化为红色。

（3）判断图像是否存在色彩偏差，如果存在，则校正装置14对原始图像进行色彩校正，如果不存在，则直接转入步骤（5）。

判断及校正的方法如下：

①根据取景框内的量化后色调图像估计前景（即文字）颜色。

②建立取景框内量化色调的直方图，并对直方图按照从大到小的顺序进行排序。

③遍历直方图的前3个值，如果出现黑或白，则判断为文字颜色，否则图像存在偏色。若图像存在偏色，取色差最小的色调值作为文字颜色。

④对文字颜色进行校验。比较文字的平均灰度与背景的平均灰度，若文字的平均灰度较大则为白色，否则为黑色。

⑤对图像进行颜色校正。如果前景为白色利用白场进行色彩校正，如果为黑色利用黑场进行色彩校正。

下面是利用黑场和白场对图像进行颜色校正的具体方法：

利用白场进行色彩校正。统计取景框中亮度最强的像素值nMaxPix，利用点（0，0）和（nMaxPix，255）所确定的直线对图像进行线性拉伸。

利用黑场进行色彩校正。统计取景框中亮度最弱的像素值nMinPix，利用点（nMinPix，0）和（255，255）所确定的直线对图像进行线性拉伸。

（4）转换装置10采用与步骤（1）相同的方法对校正后的图像进行色彩空间转换，量化装置11采用与步骤（2）相同的方法对转换后的图像进行色彩量化，得到量化后的色调图像。

（5）确定装置12确定色调图像中取景框内背景的量化色调值。方法为：建立取景框内背景量化色调的直方图，直方图中最高柱所对应的量化色调值即为背景的量化色调值BkQuan。

（6）在量化后的色调图像中，生长装置13以取景框内所有等于背景量化色调值的像素为种子点进行生长，生长出的区域的外接矩形即为铭牌区域。背景区域生长的步骤如下：

①标记所有种子点。将取景框内所有量化色调值等于BkQuan的像素点标记为种子点。

②以种子点为中心向四周进行生长，生长区域的外接矩形即为门牌区域。生长准则为找到与种子点色调相近的像素点，可以通过一定的方法制定。如下为一种生长准则：

判断背景量化色调值所在量化区间[I1，I2]。

判断是否位于量化区间中心范围内。例如，当量化为12个级别时，每个量化区间的长度为30，可以设定当BkQuan位于量化区间的[C1，C2]范围时，表示位于量化区间的中心范围内。C1的范围为[3，13]，C2的范围为[17，27]。

如果位于量化区间的中心范围内，生长准则为所有与其在同一个量化区间内的像素点。

如果位于[0，C1]范围内，生长准则为所有色调值在[BkQuan-L1，BkQuan+L2]范围内的像素。L1的范围为[5，15]，L2的范围为[10，20]。

如果位于[C2，29]范围内，生长准则为所有色调值在[BkQuan-H1，BkQuan+H2]范围内的像素点。H1的范围为[10，20]，H2的范围为[5，15]。

例如，图4为原始铭牌图像，图5为量化后的图像，图6为色彩校正后的图像，图7为校正图像量化后的色调图像，图8为铭牌区域定位结果图像。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (15)

1.一种铭牌图像中铭牌区域的定位方法，包括以下步骤：

（1）将HSV或HSI空间的原始图像进行色彩量化，得到量化后的色调图像；

（2）确定所述色调图像中取景框内背景颜色的量化色调值；

（3）以取景框内所有等于所述背景颜色的量化色调值的像素点为种子点进行生长，生长出区域的外接矩形即为铭牌区域。

2.如权利要求1所述的一种铭牌图像中铭牌区域的定位方法，其特征在于：步骤（1）中，如果所述原始图像不是HSV或HSI空间图像，则将所述原始图像转换到HSV或HSI空间。

3.如权利要求1所述的一种铭牌图像中铭牌区域的定位方法，其特征在于，所述将原始图像进行色彩量化的方法为：

对原始图像的H通道进行量化，将有颜色的像素点按照色轮量化为N个级别，将没有颜色的像素点量化为黑或者白。

4.如权利要求3所述的一种铭牌图像中铭牌区域的定位方法，其特征在于，所述色彩量化的具体过程如下：

对于一个像素点(i，j)，首先计算该像素点的色差值ColorDiff(i,j)，若ColorDiff(i,j)≤T，则表示该像素点没有颜色，否则有颜色；然后根据该像素点是否有颜色采用不同的方式处理；

对于没有颜色的像素点考察其亮度，若亮度<L，则量化为黑色，否则量化为白色；对于有颜色的像素点考察其色调值，按照色轮量化为相应的颜色。

5.如权利要求3所述的一种铭牌图像中铭牌区域的定位方法，其特征在于：所述N=6或12或24。

6.如权利要求4所述的一种铭牌图像中铭牌区域的定位方法，其特征在于：10≤T≤50；80<L<150。

7.如权利要求1~6中任一项所述的一种图像中铭牌区域的定位方法，其特征在于，在步骤（1）和步骤（2）之间还包括判断原始图像是否存在色彩偏差的步骤；如果存在，则对所述原始图像进行色彩校正，并将色彩校正后的图像转换到HSV或HSI空间，再对转换后的图像进行色彩量化，转入步骤（2）；如果不存在，则直接进入步骤（2）。

8.如权利要求7所述的一种图像中铭牌区域的定位方法，其特征在于，所述校正的方法如下：

根据取景框内的量化后的色调图像估计前景颜色；

如果前景为白色利用白场进行色彩校正，如果为黑色利用黑场进行色彩校正。

9.如权利要求8所述的一种图像中铭牌区域的定位方法，其特征在于，所述前景颜色的估计方法如下：

建立取景框内量化色调的直方图，并对所述直方图按照从大到小的顺序进行排序；

遍历所述直方图的前3个值，如果出现黑或白，则判断为前景颜色，否则原始图像存在偏色；如果带处理图像存在偏色，取色差最小的色调值作为前景颜色；

对所述前景颜色进行校验，比较前景的平均灰度与背景的平均灰度，若前景的平均灰度较大则为白色，否则为黑色。

10.如权利要求8所述的一种图像中铭牌区域的定位方法，其特征在于，利用黑场或白场对图像进行颜色校正的方法如下：

利用白场进行色彩校正：统计取景框中亮度最强的像素值nMaxPix，利用点（0，0）和（nMaxPix，255）所确定的直线对图像进行线性拉伸。

利用黑场进行色彩校正：统计取景框中亮度最弱的像素值nMinPix，利用点（nMinPix，0）和（255，255）所确定的直线对图像进行线性拉伸。

11.如权利要求1~6中任一项所述的一种图像中铭牌区域的定位方法，其特征在于，所述色调图像中取景框内背景颜色的量化色调值的确定方法如下：

建立取景框内背景量化色调的直方图，直方图中最高柱所对应的量化色调值即为背景的量化色调值BkQuan。

12.如权利要求11所述的一种图像中铭牌区域的定位方法，其特征在于，区域生长的方法如下：

标记所有种子点：将取景框内所有量化色调值等于BkQuan的像素点标记为种子点；以种子点为中心向四周进行生长，生长准则如下：

确定背景量化色调值所在的量化区间；

判断种子点是否位于量化区间的中心范围内；

如果位于量化区间的中心范围内，生长准则为所有与其在同一个量化区间内的像素点；如果位于量化区间的两侧范围，生长准则为所有色调值为在量化色调值BkQuan设定范围内的像素点。

13.一种铭牌图像中铭牌区域的定位系统，包括用于将HSV或HSI空间的原始图像进行色彩量化，得到量化后色调图像的量化装置（11）；

用于确定所述色调图像中取景框内背景颜色的量化色调值的确定装置（12）；

用于以取景框内所有等于所述背景颜色的量化色调值的像素点为种子点进行生长的生长装置（13）。

14.如权利要求13所述的铭牌图像中铭牌区域的定位系统，其特征在于：所述系统还包括用于将非HSV或HSI空间的原始图像转换到HSV或HSI空间的转换装置（10）。

15.如权利要求13所述的铭牌图像中铭牌区域的定位系统，其特征在于：所述系统还包括对原始图像进行色彩校正的校正装置（14）。

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