CN106952320B - 改善图像处理中图像延拓质量的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种改善图像处理中图像延拓质量的方法，包括如下步骤：在图像需要延拓的方向上，将其中设定的像素宽度以图像的该边边沿为第一中心线进行对称延拓；取得图像中邻近所述延拓区域的多行或多列的图像数据，得到该多行或多列图像数据的像素值与行或列到所述第一中心线的距离之间的直线表达式，并取得该表达式的截距值；选择垂直于所述第一中心线的、在所述图像上的垂直高度或水平距离等于得到的截距值的直线为第二中心线，以所述第二中心线为对称轴，旋转上述步骤中得到的延拓部分。本发明还涉及一种实现上述方法的装置。实施本发明的改善图像处理中图像延拓质量的方法及装置，具有以下有益效果：引入的人工噪音较小，系统的稳定性及可靠性较好。

Description

改善图像处理中图像延拓质量的方法及装置

技术领域

本发明涉及图像处理领域，更具体地说，涉及一种改善图像处理中图像延拓质量的方法及装置。

背景技术

对于大多数的图像处理应用，关于图像延拓这部分，使用频率最高，效果最好的也就是Reflect,Reflect101,Replicate,Wrap,Constant这五种延拓方式。在一般的图像分辨率下，以及在较小的滤波窗口下，这些方法的区别并不大，但是当图像的分辨率非常高，检测精度要求也非常高，滤波窗口较大的情况下，这些方法会使得延拓图像的边缘出现一条灰度差异很明显的分界线，从而使得图像接下来的操作造成较大的人工噪音，并进一步导致系统的稳定性以及可靠性大打折扣。例如，在图像缺陷检测系统中，采用上述现有的几种图像延拓方式时，当滤波窗口(filter size)较大时，在延拓图像和原始图像的交界处，通常会出现较大的灰度差，这就在图像中引入了人工噪音，使得图像受到干扰，从而使得图像缺陷检测系统的稳定性及可靠性较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述引入人工噪音、图像缺陷检测系统的稳定性及可靠性较差缺陷，提供一种不引入人工噪音、图像缺陷检测系统的稳定性及可靠性较好的改善图像处理中图像延拓质量的方法及装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种改善图像处理中图像延拓质量的方法，包括如下步骤：

A)在图像需要延拓的方向上，将其中设定的像素宽度以图像的该边边沿为第一中心线进行对称延拓；

B)取得图像中邻近所述延拓区域的多行或多列的图像数据，得到该多行或多列图像数据的像素值与行或列到所述第一中心线的距离之间的直线表达式，并取得该表达式的截距值；

C)选择垂直于所述第一中心线的、在所述图像上的垂直高度或水平距离等于得到的截距值的直线为第二中心线，以所述第二中心线为对称轴，旋转上述步骤中得到的延拓部分，得到最后延拓图像。

更进一步地，所述步骤B)中进一步包括：

B1)分别取得图像中邻近所述延拓区域的多行或多列的像素值，并将得到的行或列的像素值作为数组的元素存储在一个数组中；

B2)将该数组中的元素按照该行或列其距所述第一中心线的距离由小到大的顺序设置在一个二维坐标系中，其中，所述坐标系的横轴是所述距离，纵轴是所述像素值；

B3)得到所述数组在所述坐标系中的拟合直线，并得到该直线表达式的斜率和截距；

B4)判断得到的斜率是否大于设定阈值，如是，执行下一步骤；否则，保持对称延拓得到的延拓图像。

更进一步地，所述步骤B)中的多行或多列图像数据是所述步骤A)中进行延拓的图像部分。

更进一步地，所述步骤B1)中，按照像素值所在的行或列距所述第一中心线的距离由小到大的顺序将像素值放置在所述数组中。

更进一步地，所述步骤B3)中，通过最小均方差法得到所述拟合直线。

更进一步地，所述步骤B3)中，按照

得到所述拟合直线的斜率；其中，n是所述数组中元素的个数，Xi是所述数组中第i个元素的横坐标值，Yi是所述数组中第i个元素的纵坐标值。

本发明中还涉及一种实现上述方法的装置，包括：

第一对称延拓单元：用于在图像需要延拓的方向上，将其中设定的像素宽度以图像的该边边沿为第一中心线进行对称延拓；

参数取得单元：用于取得图像中邻近所述延拓区域的多行或多列的图像数据，得到该多行或多列图像数据的像素值与行或列到所述第一中心线的距离之间的直线表达式，并取得该表达式的截距值；

第二对称延拓单元：用于选择垂直于所述第一中心线的、在所述图像上的垂直高度或水平距离等于得到的截距值的直线为第二中心线，以所述第二中心线为对称轴，旋转上述步骤中得到的延拓部分，得到最后延拓图像。

更进一步地，所述参数取得单元进一步包括：数组形成模块：用于分别取得图像中邻近所述延拓区域的多行或多列的像素值，并将得到的行或列的像素值作为数组的元素存储在一个数组中；

坐标建立模块：用于将该数组中的元素按照该行或列其距所述第一中心线的距离由小到大的顺序设置在一个二维坐标系中，其中，所述坐标系的横轴是所述距离，纵轴是所述像素值；

直线拟合模块：用于得到所述数组在所述坐标系中的拟合直线，并得到该直线表达式的斜率和截距；

阈值判断模块：用于判断得到的斜率是否大于设定阈值，如是，执行下一步骤；否则，保持对称延拓得到的延拓图像。

更进一步地，还包括用于对所述最后延拓图像进行平滑滤波的滤波单元。

实施本发明的改善图像处理中图像延拓质量的方法及装置，具有以下有益效果：由于将靠近延拓边沿或图像边沿的行或列中的像素值放入到一个数组中，然后将这些像素值按照具延拓边沿的距离放置到一个坐标系中，得到这些像素值在该坐标系中的拟合直线，取得该直线的参数，比较该直线的斜率与设定阈值的大小，在该斜率大于设定阈值时将已延拓的图像以该直线的截距为对称线进行翻转，从而得到最后的延拓图像。由于该直线的斜率越大，表示图像延拓部分的灰度值相差越大，所以，上述方法可以有效地降低延拓图像和原始图像之间的灰度差，进而使得引入的人工噪音较小，系统的稳定性及可靠性较好。

附图说明

图1是本发明改善图像处理中图像延拓质量的方法及装置实施例中的方法流程图；

图2是所述实施例中拟合直线的取得步骤；

图3是所述实施例中延拓图像的位置示意图；

图4是所述实施例中装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例作进一步说明。

如图1所示，在本发明的改善图像处理中图像延拓质量的方法及装置实施例中，该方法包括如下步骤：

步骤S11以图像的一个边沿为第一中心线进行延拓：在本步骤中，在图像需要延拓的方向上，将其中设定的像素宽度以图像的该边边沿为第一中心线进行对称延拓。其中，上述设定的像素宽度可以是图像滤波窗口的像素宽度。在本实施例中，以图像的一个方向上的一个边沿的延拓为例，说明改善图像延拓的方法。一般来讲，对于一个图像而言，可以在两个方向上进行延拓，一个是水平方向的延拓，一个是垂直方向的延拓；对于每个方向而言，每个方向又分别具有两个边沿可以进行延拓。在本实施例的例子中，仅仅以水平方向上的一个边沿的延拓为例进行说明，至于水平方向上的另一个边沿要进行延拓的话，差别仅仅在与第一中心线的位置不同以及以第一中心线为中线的延拓的方向不同；而对于垂直方向而言，除了上述不同之外，还包括取得像素的位置不同，在水平方向上进行延拓时，是使用邻近第一中心线的多个行中的像素；而对于垂直方向而言，使用的是邻近第一中心线的多个列中的像素。总之，在本实施例中的例子的基础上加以适当的变换，就能够得到相同方向不同边沿的延拓方法或不同方向不同边沿的延拓方法。在本实施例中，本步骤中使用的延拓方式是Reflect101。

步骤S12取得图像中邻近延拓区域的多行像素数据，得到其拟合直线及参数：在本步骤中，取得图像中邻近所述延拓区域的多行的图像数据，得到该多行图像数据的像素值与行到所述第一中心线的距离之间的直线表达式，并取得该表达式的截距值。在本实施例中，上述表达式通常是一个直线方程，例如y＝kx+b,其中，k是该直线方程的斜率，而b是该直线方程的截距。值得一提的是，在本实施例的例子中，由于是对一个图像的水平方向上的一个边沿进行延拓，所以，采用的像素数据是多行的像素数据；如果是对一个图像的垂直方向上的一个边沿进行延拓，则采用的像素数据是多行的像素数据，同时，还需要将上述描述中涉及行的地方修改为列。此外，在本步骤中，取得的多行或多列图像数据是所述步骤S11中进行延拓的图像部分的图像数据。

步骤S13依据上述得到的拟合直线参数，得到第二中心线，并旋转图像的延拓部分：在本步骤中，选择垂直于所述第一中心线的、在所述图像上的垂直高度或水平距离等于得到的截距值的直线为第二中心线，以所述第二中心线为对称轴，旋转上述步骤中得到的延拓部分，得到最后延拓图像。例如，在上述给出的直线表达式y＝kx+b，其截距是b。在本实施例图3的例子中，第一中心线平行于Y轴，于是，其第二中心线是垂直于第一中心线，即第二中心线平行于X轴，且其在图像上的垂直高度为b，即在该例子中，第二中心线为y＝b。当然，在其他情况下，上述第二中心线也可以是x＝b的直线(在图像进行垂直方向延拓时)。

图2示出了本实施例中拟合直线取得具体步骤。在本实施例中，该拟合直线的取得包括如下步骤：

步骤S21取得多行像素值，将其作为元素放入一数组中：在本步骤中，分别取得图像中邻近所述延拓区域的多行的像素值，并将得到的行的像素值作为数组的元素存储在一个数组中；同样地，在步骤S21到步骤S24的描述中涉及的行或列，与上述步骤S12中是相同，这是由于这些步骤本身就是步骤S12的细化的缘故。在本步骤中，具体地讲，是按照像素值所在的行或列距所述第一中心线的距离由小到大的顺序将像素值放置在所述数组中。这样的设置顺序与后续步骤中的像素值在坐标系中的排列顺序相同，可以最快地将像素值由数组中转移到所述坐标系中，从而节省处理的时间和开销。

步骤S22将上述元素按规定放入一设定的二维坐标系中：在本实施例中，将该数组中的元素按照该行(在水平方向进行延拓时)或列(在垂直方向进行延拓时)其距所述第一中心线的距离由小到大的顺序设置在一个二维坐标系中，其中，所述坐标系的横轴是所述距离，纵轴是所述像素值。

步骤S23得到上述元素在上述坐标系中的拟合直线及其参数：在本步骤中，通过最小均方差法，得到所述数组在所述坐标系中的拟合直线，并得到该直线表达式的斜率和截距；其中，拟合直线的斜率可以按照

得到；其中，N是所述数组中元素的个数，Xi是所述数组中第i个元素的横坐标值，Yi是所述数组中第i个元素的纵坐标值。

步骤S24判断得到的拟合直线斜率是否大于设定阈值，如是，执行下一步骤：在本在步骤中，判断得到的斜率是否大于设定阈值，如是，执行步骤S13；否则，保持对称延拓得到的延拓图像不做处理。值得一提的是，上述设定阈值是事先设定的。

图3示出了本实施例中的一个图像数据的一个边沿进行延拓的具体情况，在图3中，未进行延拓的图像31在水平方向上的左边沿进行延拓，第一中心线32与该图像的水平左边沿重合，选择图像需要延拓的部分，以第一中心线32为对称线采用Reflect101方式进行延拓，得到本次延拓的延拓图像33；通过上述步骤的判断，认为需要实施本实施例中的方法对上述延拓图像进行处理，于是，依据上述拟合直线得到第二中心线34，并将上述延拓图像33以上述第二中心线34作为对称线，进行翻转，得到最后的延拓图像35。在图3中，在上述图像的水平方向的右边沿，同样可以按照上述方法进行延拓。

总之，在本实施例中，将目标图像用典型的Reflect101这种方法(这种方法已经集成在Matlab或者是一些开源计算机视觉库比如OpenCV中)进行延拓；然后将图像的某一行或者某一列抽取出来，计算这一行或者这一列在二维空间上靠近边缘的梯度，如果满足一定的阈值，就用中心对称的方式，将延拓的区域进行对称处理；最后，为了防止延拓区域受噪声影响过大，对延拓区域部分使用图像平滑滤波。中心对称步骤具体如下：计算每一行或者每一列靠近边缘区域的一定像素点，并计算这些离散的像素点在二维空间上拟合出的直线的斜率和截距，如果满足阈值要求，就将Reflect101处理之后的图像值，按照该拟合直线的截距对称到原始值相对应的位置。

图4示出了本实施例中实现上述方法的装置的结构示意图。在图4中，该装置包括第一对称延拓单元1、参数取得单元2、第二对称延拓单元3和用于对所述最后延拓图像进行平滑滤波的滤波单元4；其中，第一对称延拓单元1用于在图像需要延拓的方向上，将其中设定的像素宽度以图像的该边边沿为第一中心线进行对称延拓；参数取得单元2用于取得图像中邻近所述延拓区域的多行或多列的图像数据，得到该多行或多列图像数据的像素值与行或列到所述第一中心线的距离之间的表达式，并取得该表达式的截距值；第二对称延拓单元3用于选择垂直于所述第一中心线的、在所述图像上的垂直高度或水平距离等于得到的截距值的直线为第二中心线，以所述第二中心线为对称轴，旋转上述步骤中得到的延拓部分，得到最后延拓图像。

同时，上述参数取得单元2进一步包括数组形成模块21、坐标建立模块22、直线拟合模块23和阈值判断模块24；其中，数组形成模块21用于分别取得图像中邻近所述延拓区域的多行或多列的像素值，并将得到的行或列的像素值作为数组的元素存储在一个数组中；坐标建立模块22用于将该数组中的元素按照该行或列其距所述第一中心线的距离由小到大的顺序设置在一个二维坐标系中，其中，所述坐标系的横轴是所述距离，纵轴是所述像素值；直线拟合模块23用于得到所述数组在所述坐标系中的拟合直线，并得到该直线表达式的斜率和截距；阈值判断模块24用于判断得到的斜率是否大于设定阈值，如是，执行下一步骤；否则，保持对称延拓得到的延拓图像。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种改善图像处理中图像延拓质量的方法，其特征在于，包括如下步骤：

A)在图像需要延拓的方向上，将其中设定的像素宽度以图像的一边边沿为第一中心线进行对称延拓；

B)取得图像中邻近延拓区域的多行或多列的图像数据，得到该多行或多列图像数据的像素值与行或列到所述第一中心线的距离之间的直线表达式，并取得该表达式的截距值；

C)选择垂直于所述第一中心线的、在所述图像上的垂直高度或水平距离等于得到的截距值的直线为第二中心线，以所述第二中心线为对称轴，旋转上述步骤中得到的延拓部分，得到最后延拓图像；

所述步骤B)中进一步包括：

B1)分别取得图像中邻近所述延拓区域的多行或多列的像素值，并将得到的行或列的像素值作为数组的元素存储在一个数组中；

B2)将该数组中的元素按照该行或列其距所述第一中心线的距离由小到大的顺序设置在一个二维坐标系中，其中，所述坐标系的横轴是所述距离，纵轴是所述像素值；

B3)得到所述数组在所述坐标系中的拟合直线，并得到该直线表达式的斜率和截距；

B4)判断得到的斜率是否大于设定阈值，如是，执行下一步骤；否则，保持对称延拓得到的延拓图像。

2.根据权利要求1所述的改善图像处理中图像延拓质量的方法，其特征在于，所述步骤B)中的多行或多列图像数据是所述步骤A)中进行延拓的图像部分。

3.根据权利要求2所述的改善图像处理中图像延拓质量的方法，其特征在于，所述步骤B1)中，按照像素值所在的行或列距所述第一中心线的距离由小到大的顺序将像素值放置在所述数组中。

4.根据权利要求3所述的改善图像处理中图像延拓质量的方法，其特征在于，所述步骤B3)中，通过最小均方差法得到所述拟合直线。

5.根据权利要求4所述的改善图像处理中图像延拓质量的方法，其特征在于，所述步骤B3)中，按照

得到所述拟合直线的斜率；其中，n是所述数组中元素的个数，X_i是所述数组中第i个元素的横坐标值，Y_i是所述数组中第i个元素的纵坐标值。

6.根据权利要求5所述的改善图像处理中图像延拓质量的方法，其特征在于，还包括如下步骤：对所述最后延拓图像进行平滑滤波。

7.一种实现如权利要求1所述的改善图像处理中图像延拓质量方法的装置，其特征在于，包括：

第一对称延拓单元：用于在图像需要延拓的方向上，将其中设定的像素宽度以图像的一边边沿为第一中心线进行对称延拓；

参数取得单元：用于取得图像中邻近延拓区域的多行或多列的图像数据，得到该多行或多列图像数据的像素值与行或列到所述第一中心线的距离之间的直线表达式，并取得该表达式的截距值；

第二对称延拓单元：用于选择垂直于所述第一中心线的、在所述图像上的垂直高度或水平距离等于得到的截距值的直线为第二中心线，以所述第二中心线为对称轴，旋转上述步骤中得到的延拓部分，得到最后延拓图像；

所述参数取得单元进一步包括：

数组形成模块：用于分别取得图像中邻近所述延拓区域的多行或多列的像素值，并将得到的行或列的像素值作为数组的元素存储在一个数组中；

坐标建立模块：用于将该数组中的元素按照该行或列其距所述第一中心线的距离由小到大的顺序设置在一个二维坐标系中，其中，所述坐标系的横轴是所述距离，纵轴是所述像素值；

直线拟合模块：用于得到所述数组在所述坐标系中的拟合直线，并得到该直线表达式的斜率和截距；

阈值判断模块：用于判断得到的斜率是否大于设定阈值，如是，执行下一步骤；否则，保持对称延拓得到的延拓图像。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括用于对所述最后延拓图像进行平滑滤波的滤波单元。

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