CN110473139B - 利用双向扫描的影像距离转换装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明是提供一种利用双向扫描的影像距离转换方法，包括：对输入影像的各像素依第一顺序套用第一遮罩以进行第一扫描以产生中间影像，第一扫描包括第一比较处理及第一更新处理；以及对中间影像的各像素依第二顺序套用第二遮罩以进行第二扫描以取得输入影像中的各像素的距离信息，其中第二扫描包括第二比较处理及第二更新处理；其中，对输入影像的所进行的第一比较处理是使用第一目前像素，而不与在输入影像中在第一顺序上位于第一目前像素之前且位于相同的第一目前区段的像素比较；其中，对中间影像所进行的第二比较处理是使用第二目前像素，而不与在中间影像中在第二顺序上位于第二目前像素之前且位于相同的第二目前区段的像素比较。

Description

利用双向扫描的影像距离转换装置及其方法

技术领域

本发明涉及影像处理，特别涉及一种利用双向扫描影像距离转换装置及其方法。

背景技术

对于一帧二元影像来说，影像中的像素可分为背景像素(例如像素值为0)和目标像素(例如像素值为1)两类。距离转换(Distance Transformation)是指将二元影像中的每一个像素的像素值0或1转换成由其到最近的目标像素之间的距离，且目标像素的距离转换值为0。经过距离转换后的影像更能显示出影像的边缘、几何形状的信息，亦可用于物件比对、细线化、及路线规划等应用。

现今距离转换的演算法主要可分为近似距离变换(Euclidean DistanceTransform)以及完全欧几里德距离变换。近似欧几里德距离变换的一般可用两个遮罩(mask)实现，例如可使用3x3、5x5、7x7遮罩等等，各遮罩是分别进行前进扫描(forwardscan)及后退扫描(backward scan)。在遮罩中的参数值均为整数以简化计算，也就是以近似的方式计算前景物件至背景像素之间的欧几里德距离(欧氏距离)。此类方法会具有误差，例如城市方块距离(city-block distance)或曼哈顿距离(Manhattan Distance)，但此类方法的实现方式简单且速度较快，例如可用于不要求高精确度的影像处理，例如监视器影像、医学影像等等。

完全欧几里德距离变换因为需要计算精确的欧几里德距离，其计算的复杂度较高，且计算时间长，故通常不会使用于一般应用上。

对于近似欧几里德距离变换的计算而言，其使用的遮罩设计通常需要目前像素的前一个像素的计算结果，这也造成了数据相依性的问题。当程序码在编译器处理后所产生的指令亦会具有数据相依性，所以会让处理器在执行时产生停止以等待运算结果的情况，进而造成运算效能不佳。

因此，需要一种利用双向扫描影像距离转换装置及其方法以解决上述问题。

发明内容

本发明是提供一种利用双向扫描的影像距离转换方法，包括：对一输入影像的各像素依一第一顺序套用一第一遮罩以进行一第一扫描以产生一中间影像，其中该第一扫描包括一第一比较处理及一第一更新处理；以及对该中间影像的各像素依一第二顺序套用一第二遮罩以进行一第二扫描以取得该输入影像中的各像素的一距离信息，其中该第二扫描包括一第二比较处理及一第二更新处理；其中，该第一比较处理是使用该输入影像中的一第一目前像素而不与该输入影像中在该第一顺序上位于该第一目前像素之前且位于相同的一第一目前区段的像素比较；其中，该第二比较处理是使用该中间影像中的一第二目前像素而不与该中间影像中在第二顺序上位于该第二目前像素之前且位于相同的一第二目前区段的像素比较。

本发明更提供一种影像距离转换装置，包括：一存储器单元，用以存储一影像距离转换程序；以及一处理单元，用以由该存储器单元读取并执行该影像距离转换程序以进行下列步骤：对一输入影像的各像素依一第一顺序套用一第一遮罩以进行一第一扫描以产生一中间影像，其中该第一扫描包括一第一比较处理及一第一更新处理；以及对该中间影像的各像素依一第二顺序套用一第二遮罩以进行一第二扫描以取得该输入影像中的各像素的一距离信息，其中该第二扫描包括一第二比较处理及一第二更新处理；其中，该第一比较处理是使用该输入影像中的一第一目前像素而不与该输入影像中在该第一顺序上位于该第一目前像素之前且位于相同的一第一目前区段的像素比较；其中，该第二比较处理是使用该中间影像中的一第二目前像素而不与该中间影像中在第二顺序上位于该第二目前像素之前且位于相同的一第二目前区段的像素比较。

附图说明

图1是显示依据本发明一实施例中的影像距离转换装置的功能方框图。

图2A是显示依据本发明一实施例中以3x3区域进行双向扫描的示意图。

图2B是显示依据本发明一实施例中的前进扫描遮罩的示意图。

图2C是显示依据本发明一实施例中的后退扫描遮罩的示意图。

图2D是显示依据本发明一实施例中的部分输入影像的示意图。

图3A是显示依据本发明一实施例中的扫描遮罩的示意图。

图3B是显示依据本发明图3A的实施例中的前进扫描遮罩的示意图。

图3C是显示依据本发明图3A的实施例中的后退扫描遮罩的示意图。

图3D是显示依据本发明一实施例中的前进扫描遮罩中的像素的示意图。

图3E是显示依据本发明一实施例中的后退扫描遮罩中的像素的示意图。

图4A～图4C是显示本发明一实施例中的前进扫描中的第一比较处理的示意图。

图4D～图4F是显示本发明一实施例中的前进扫描中的第一更新处理的示意图。

图4G～图4I是显示本发明一实施例中的后退扫描中的第二比较处理的示意图。

图4J～图4L是显示本发明一实施例中的后退扫描中的第二更新处理的示意图。

图5是显示依据本发明一实施例中的不同扫描遮罩的示意图。

图6是显示依据本发明一实施例中的影像距离转换方法的流程图。

图7A及图7B是显示依据本发明的一实施例中以不同顺序进行影像距离转换的示意图。

附图标记说明：

100～影像距离转换装置；

110～处理单元；

111～缓冲器；

120～存储器单元；

121～易失性存储器；

122～非易失性存储器；

123～影像距离转换程序；

A－E、A’－E’～像素；

P～像素；

q0－q7～像素；

a、b、c、d～暂存器；

d0、d1～距离；

S610－S620～步骤；

700～输入影像；

701－708～箭头；

7001、7002～前进扫描遮罩；

7101、7102～后退扫描遮罩；

710～中间影像；

711－718～箭头；

P(0,0)－P(9,9)、P’(0,0)－P’(9,9)～像素。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合说明书附图，作详细说明如下。

图1是显示依据本发明一实施例中的影像距离转换装置的功能方框图。如图1所示，影像距离转换装置100包括一处理单元110及一存储器单元120。处理单元110例如可为一般用途处理器(general-purpose processor)、数字信号处理器(digital signalprocessor)、或是影像信号处理器(image signal processor)，但本发明并不限于此。处理单元110包括一缓冲器111，用以存储在执行影像距离转换方法的中间数据。

存储器单元120包括一易失性存储器121及一非易失性存储器122。易失性存储器121可为一随机存取存储器，例如是一静态随机存取存储器(SRAM)或一动态随机存取存储器(DRAM)，但本发明并不限于此。非易失性存储器122例如可为一硬盘机、一固态硬盘机、一快闪存储器、或一只读存储器，但本发明并不限于此。

非易失性存储器122是存储一影像距离转换程序123，处理单元110是将影像距离转换程序123由非易失性存储器122读取至易失性存储器121并执行，其中影像距离转换程序123包括一影像距离转换方法的程序码。

图2A是显示依据本发明一实施例中以3x3区域进行双向扫描的示意图。如图2A所示，在3x3区域中，待测像素p是具有8个相邻像素q0～q7，其可分为第一集合N1＝{q0,q1,q2,q3}以及第二集合N2＝{q4,q5,q6,q7}。以下先对本公开使用双向扫描的距离转换演算法的符号进行说明。

f是表示用以记录欧几里德转换的距离的二维图。F是表示前景(或物件)像素的集合。F’则表示背景像素的集合。

像素p的相对坐标向量R(p)＝(Rx,Ry)，其是记录了像素p与最近的背景像素之间的水平及垂直像素距离，其初始值为(0,0)。需注意的是，R_x(p)及R_y(p)是分别为水平像素距离及垂直像素距离。

h(p,q)是表示在像素p及q的开根号欧氏距离(squared Euclidean distance)的差值，其中像素q包括于N1及N2的联集，即q∈{q0,q1,q2,q3,q4,q5,q6,q7}。

G(p,q)是表示像素p及q的相对坐标的差值，其中像素q包括于N1及N2的联集，即q∈{q0,q1,q2,q3,q4,q5,q6,q7}。

h(p,q)及G(p,q)是可用下列公式进行计算：

在进行双向扫描的距离转换时，都会先对输入二元影像执行前进扫描以产生一中间影像，再用对中间影像执行后退扫描以得到输出距离影像。

详细而言，前进扫描是对二元影像套用前进扫描遮罩并依照循序扫描(rasterscan)的方式由左而右、由上而下进行处理并产生中间影像。后退扫描是对中间影像套用后退扫描遮罩并依照反循序扫描(reverse raster scan)的方式由右而左、由下而上进行处理并产生输出距离影像。

在一实施例中，双向扫描距离转换的流程的虚拟程序码(pseudo code)是如下所示：

前进扫描：

后退扫描：

然而，上述双向扫描的流程中的最小值的运算会有数据相依性的问题。图2B及图2C分别表示前进扫描遮罩及后退扫描遮罩。详细而言，如图2B所示，在前进扫描遮罩中的目前像素P的水平或垂直方向的相邻像素(例如q0及q2)的距离为d0，与像素q1及q3的距离为d1。类似地，在后退扫描遮罩中的目前像素P的水平或垂直方向的相邻像素(例如q4及q6)的距离为d0，与像素q5及q7的距离为d1。在一实施例中，d0＝1且d1＝2。

在套用前进扫描遮罩对图2D中的输入影像的第i行及第i+1行进行处理时，可看出在计算像素B’的距离时，其运算会用到A’像素的距离；在计算像素C’的距离时，其运算会用到B’像素的距离；在计算像素D’的距离时，其运算会用到C’像素的距离。故上述计算方式是具有数据相依性。

本发明中的距离转换方向是将上述前进扫描(例如为第一扫描)的流程分为第一比较处理及第一更新处理，并将上述后退扫描(例如为第二扫描)的流程分为第二比较处理及第二更新处理，借此消除数据相依性的问题。

举例来说，在前进扫描的第一比较处理一开始，若目标像素为一前景像素，则将f(p)设定为无限大(INF)。在实作上，INF值可为一非常大的数值，例如可为无号整数(unsigned integer)的上限值。

接着，处理单元110是执行第一程序码：

步骤(1)对q＝{q1,q2,q3}进行递回运算(iteration)以计算最小值min(f(q),f(p)+h(p,q))，并且将结果指派至f(p)。需注意的是，在上述运算中并未考虑q＝q0的情况。

步骤(2)若存在q包括了min(f(q),f(p)+h(p,q))且(f(p)+h(p,q)<f(p)，则将R(p)更新为R(q)+G(p,q)，并将缓冲器中关于目标像素的索引x的数值更新为f(p)。

在前进扫描的第一更新处理，处理器是执行第二程序码：

步骤(1)：若在缓冲器中关于目标像素的索引x的数值并不是INF，则将缓冲器中的数值与f(q0)+f(p,q0)相比较。

步骤(2)：若缓冲器中的数值小于f(q0)+f(p,q0)，则将目标像素设定为缓冲器中的数值。若缓冲器中的数值大于或等于f(q0)+f(p,q0)，则将目标像素设定为f(q0)+f(p,q0)并更新R(p)为R(q0)+G(p,q0)。

需注意的是，在第一程序码中已经去除了运算时的数据相依性，但在第二程序码中仍然有数据相依性，但因为在第二程序码中的运算较简单，且是针对每一行的像素分别按序进行处理，因此环路相依性很小，其相关运算只占了整体运算的一小部分。

图3A是显示依据本发明一实施例中的扫描遮罩的示意图。图3B是显示依据本发明图3A的实施例中的前进扫描遮罩的示意图。图3C是显示依据本发明图3A的实施例中的后退扫描遮罩的示意图。

在一实施例中，本发明是采用3x3斜面遮罩(chamfer mask)以计算影像中的物件的距离，如图3A所示。当使用双向扫描以计算影像中的物件的距离时，是分别使用前进扫描遮罩及后退扫描遮罩，如图3B及图3C所示。需注意的是，影像背景的像素数值可设为无限大，在实作上可为一非常大的数值。例如前景影像的像素的距离可设定为0，且背景部分的像素的距离可设定为无号整数的上限值。

图3D是显示依据本发明一实施例中的前进扫描遮罩中的像素的示意图。图3E是显示依据本发明一实施例中的后退扫描遮罩中的像素的示意图。若使用图3B中的前进扫描遮罩，像素P为待计算的像素，且像素V0～V3为在前进扫描遮罩中像素P的邻近像素。依照传统的前进扫描计算方式则会计算像素P的数值为：P＝min(P+0,V0+3,V1+4,V2+3,V3+4)，如图3D所示，此计算方式会使用到像素P的左方像素，故会有数据相依性的问题存在。

类似地，若使用图3C中的后退扫描遮罩，像素P为待计算的像素，且像素V0～V3为在后退扫描遮罩中像素P的邻近像素。依照传统的后退扫描计算方式则会计算像素P的数值为：P＝min(P+0,V0+4,V1+3,V2+4,V3+3)，如图3E所示，此计算方式会使用到像素P的右方像素，故同样会有数据相依性的问题存在。

在一实施例中，本发明中的距离转换方向是将上述前进扫描的流程分为第一比较处理及第一更新处理，并将上述后退扫描的流程分为第二比较处理及第二更新处理，借此消除数据相依性的问题。

图4A～图4C是显示本发明一实施例中的前进扫描中的第一比较处理的示意图。在图4A中，若输入影像中的当前行(例如第i+1行)的目前像素为B’(即第一目前像素)，则前进扫描的第一比较处理会将目前像素B’更新为min((B’+0),(A+4),(B+3),(C+4))，即使用如图3B的前进扫描遮罩中的上一行(例如第i行)的像素(即左上方像素A、上方像素B、及右上方像素C)及目前像素B’进行运算。

在图4B中，若输入影像中的当前行(例如第i+1行)的目前像素为C’，则前进扫描的第一比较处理会将目前像素C’更新为min((C’+0),(B+4),(C+3),(D+4))，即使用如图3B的前进扫描遮罩中的上一行(例如第i行)的像素(即左上方像素B、上方像素C、及右上方像素D)及目前像素C’进行运算。

在图4C中，若输入影像的当前行(例如第i+1行)的目前像素为D’，则前进扫描的第一比较处理会将目前像素D’更新为min((D’+0),(C+4),(D+3),(E+4))，即使用如图3B的前进扫描遮罩中的上一行(例如第i行)的像素(即左上方像素C、上方像素D、及右上方像素E)及目前像素D’进行运算。

在前进扫描的第一比较处理中，即以类似于图4A～图4C的流程以更新目前像素。当对输入影像中的当前行(例如第i+1行)进行前进扫描的第一比较处理后，会产生一前进扫描中间行影像(例如第一中间行影像)。需注意的是，在第一比较处理中，并未使用到目前像素的左方像素。例如在进行目前像素B’的第一比较处理时，并未使用到目前像素B’的左方像素A’，所以并不会产生数据相依性的问题。

图4D～图4F是显示本发明一实施例中的前进扫描中的第一更新处理的示意图。当对输入影像中的当前行(例如第i+1行)的所有像素进行前进扫描的第一比较处理后，会产生一前进扫描中间行影像(例如第一中间区段影像)。接着，对前进扫描中间行影像进行前进扫描的第一更新处理。如图4D所示，若前进扫描中间行影像中的目前像素为B’，则对像素B’进行第一更新处理时会比较像素B’以及其左方像素A’加上距离值，并取最小值以更新像素B’，例如可用下式表示：B’＝min(B’,A’+3)。

如图4E所示，若前进扫描中间行影像中的目前像素为C’，则对像素C’进行第一更新处理时会比较像素C’以及其左方像素B’加上距离值，并取最小值以更新像素C’，例如可用下式表示：C’＝min(C’,B’+3)。

如图4F所示，若前进扫描中间行影像中的目前像素为D’，则对像素D’进行第一更新处理时会比较像素D’以及其左方像素C’加上距离值，并取最小值以更新像素D’，例如可用下式表示：D’＝min(D’,C’+3)。当对目前行的前进扫描中间行影像进行前进扫描的第一更新处理后，即表示已完成目前行的前进扫描并产生一中间行影像以更新输入影像中的目前行的像素数值。依此类推，对输入影像中的每一行的像素分别按序进行第一比较处理及第一更新处理以产生一中间影像。

图4G～图4I是显示本发明一实施例中的后退扫描中的第二比较处理的示意图。当完成图4A～图4F图所示的输入影像中的每一行像素的前进扫描的第一比较处理及第一更新处理后，会产生一中间影像。在一实施例中，后退扫描是分为第二比较处理及第二更新处理，且按序对中间影像中的每一行的像素进行第二比较处理及第二更新处理。后退扫描(包括第二比较处理及第二更新处理)的扫描顺序是以由下而上、由右而左的顺序进行反循序扫描(inverse raster scan)。

接着，对前进扫描所产生的中间影像的目前行(例如第i-1行)进行后退扫描的第二比较处理。如图4G所示，若中间影像的目前行的目前像素为D’，则后退扫描的第二比较处理会将目前行的目前像素D’更新为min((D’+0),(C+4),(D+3),(E+4))，即使用如图3C的后退扫描遮罩中的下一行(例如第i行)的像素(即左下方像素C、下方像素D、及右下方像素E)及目前像素D’进行运算。

如图4H所示，若中间影像的目前行(例如第i-1行)的目前像素为C’，则后退扫描的第二比较处理会将目前行的目前像素C’更新为min((C’+0),(B+4),(C+3),(D+4))，即使用如图3C的后退扫描遮罩中的下一行(例如第i行)的像素(即左下方像素B、下方像素C、及右下方像素D)及目前像素C’进行运算。

如图4I所示，若中间影像的目前行的目前像素为B’，则后退扫描的第二比较处理会将目前像素B’更新为min((B’+0),(A+4),(B+3),(C+4))，即使用如图3C的后退扫描遮罩中的下一行(例如第i行)的像素(即左下方像素A、下方像素B、及右下方像素C)及目前像素B’进行运算。

在后退扫描的目前行的第二比较处理中，即以类似于图4G～图4I的流程以更新中间影像的目前行的目前像素。当对中间影像的目前行进行后退扫描的第二比较处理后，会产生一后退扫描中间行影像(例如第二中间区段影像)以更新中间影像中的目前行的像素数值。需注意的是，在第二比较处理中，并未使用到目前行的目前像素的右方像素。例如在进行目前像素D’的第二比较处理时，并未使用到目前像素D’的左方像素E’，所以并不会产生数据相依性的问题。

图4J～图4L是显示本发明一实施例中的后退扫描中的第二更新处理的示意图。当对中间影像的目前行进行后退扫描的第二比较处理后，会产生后退扫描中间行影像。接着，对后退扫描中间行影像进行后退扫描的第二更新处理。如图4J所示，若后退扫描中间行影像中的目前像素为D’，则对像素D’进行第二更新处理时会比较像素D’以及其右方像素E’加上距离值，并取最小值以更新像素B’，例如可用下式表示：D’＝min(D’,E’+3)。

如图4K所示，若后退扫描中间行影像中的目前像素为C’，则对像素C’进行第二更新处理时会比较像素C’以及其右方像素D’加上距离值，并取最小值以更新像素C’，例如可用下式表示：C’＝min(C’,D’+3)。

如图4L所示，若后退扫描中间行影像中的目前像素为B’，则对像素B’进行第二更新处理时会比较像素B’以及其右方像素C’加上距离值，并取最小值以更新像素B’，例如可用下式表示：B’＝min(B’,C’+3)。当完成如图4J～图4L中对后退扫描中间行影像的目前行的后退扫描的第二更新处理后，即表示已完成目前行的后退扫描。依此类推，对中间影像中的每一行的像素分别按序(例如以反循序扫描的顺序)进行第二比较处理及第二更新处理后可产生一输出影像，其中输出影像中的各像素的数值即表示在输入影像中的相应的各像素的距离信息。

需注意的是，为了便于说明，在图2A-图2D、图3A-图3E、以及图4A-4L图的实施例均是先以循序扫描的顺序(例如为第一顺序)进行前进扫描，再以反循序扫描的顺序(例如为第二顺序)进行后退扫描。本发明并不限定于上述顺序的扫描方式。

在一些实施例中，本发明是可先以反循序扫描的顺序进行后退扫描，再以循序扫描的顺序进行前进扫描。意即，反循序扫描为第一顺序，且循序扫描为第二顺序。举例来说，若反循序扫描为第一顺序，则会先以后退扫描遮罩(此时为第一遮罩)对输入影像进行第一扫描(即后退扫描)，其中第一扫描包括第一比较处理及第一更新处理。然而，在此处是对输入影像先进行后退扫描，且对输入影像的每一行的像素进行第一比较处理后会产生一后退扫描行影像(例如为第一中间区段影像)。第一更新处理则是对第一中间区段影像的像素进行更新。当完成输入影像的每一行像素的第一扫描后，会产生一中间影像。上述操作方式是类似于前述实施例中关于后退扫描的部分，故其细节于此不再赘述。

接着，再以循序扫描(例如为第二顺序)，以对应于上述后退扫描遮罩的前进扫描遮罩(例如为第二遮罩)，对中间影像进行第二扫描(例如为前进扫描)，其中第二扫描包括第二比较处理及第二更新处理。然而，在此处是对中间影像进行前进扫描，且对中间影像的每一行的像素进行第二比较处理后会产生一前进扫描行影像(例如为第二中间区段影像)。第二更新处理则是对第二中间区段影像的像素进行更新。对中间影像中的每一行的像素分别以第二顺序进行第二比较处理及第二更新处理后可产生一输出影像，其中输出影像中的各像素的数值即表示在输入影像中的相应的各像素的距离信息。上述操作方式是类似于前述实施例中关于前进扫描的部分，故其细节于此不再赘述。

图5是显示依据本发明一实施例中的不同扫描遮罩的示意图。在一实施例中，除了3x3斜面遮罩之外，本发明亦可使用其他类型的扫描遮罩，例如城市方块(city block)遮罩、棋盘(chessboard)遮罩、5x5斜面遮罩、或7x7斜面遮罩等等，如图5所示。在图5中的各遮罩类型包括前进扫描遮罩及后退扫描遮罩。前进扫描遮罩在方框内的部分遮罩用于进行前进扫描的第一比较处理，例如在3x3斜面遮罩中的前进扫描遮罩里为0的数值，其为进行第一比较处理时的目前像素的遮罩像素。前进扫描遮罩里标示为“－”的像素则表示不进行处理。

需注意的是，3x3斜面遮罩的前进扫描遮罩中以圆圈标示3的数值则没有用于第一比较处理，此即第一比较处理并未使用目前像素的左方像素。类似地，在3x3斜面遮罩中的后退扫描遮罩里为0的数值，其为进行第二比较处理时的目前像素的遮罩像素。需注意的是，3x3斜面遮罩的后退扫描遮罩中以圆圈标示3的数值则没有用于第二比较处理，此即第二比较处理并未使用目前像素的右方像素。后退扫描遮罩里标示为“－」的像素则表示不进行处理。在图5中的其他遮罩类型亦是采用类似的方式进行处理。

图6是显示依据本发明一实施例中的影像距离转换方法的流程图。

在步骤S610，对一输入影像的各像素依第一顺序套用一第一遮罩以进行一第一扫描以产生一中间影像，其中第一扫描包括一第一比较处理及一第一更新处理。举例来说，若第一顺序为循序扫描，则第一遮罩为前进扫描遮罩。此时，对输入影像的目前行所进行的第一比较处理是使用第一目前像素及其上方的相邻像素、或第一目前像素及其上方、左上方、及右上方的相邻像素，而不与在输入影像中在第一顺序上位于第一目前像素的前且位于相同的一第一目前区段的像素比较。(在此例子中，第一目前区段为在输入影像中的第一目前像素的第一目前行，且第一比较处理不与与第一目前像素位于相同的第一目前行的左方像素比较)。

若第一顺序为反循序扫描，则第一遮罩为后退扫描遮罩，对输入影像的目前行所进行的第一比较处理是使用在输入影像中的第一目前像素及其下方的相邻像素(例如使用图5中的城市方块遮罩的前进扫描遮罩)、或第一目前像素及其下方、左下方、及右下方的相邻像素(例如使用图5中的3x3、5x5、7x7斜面遮罩或棋盘遮罩的前进扫描遮罩)，而不与在输入影像中在第一顺序上位于第一目前像素之前且位于相同的一第一目前区段的像素比较。在此例子中，第一目前区段为在输入影像中的第一目前像素的第一目前行，且第一比较处理不与与第一目前像素位于相同的第一目前行的右方像素)比较。意即，无论第一顺序为循序扫描或反循序扫描(即无论第一遮罩为前进扫描遮罩或后退扫描遮罩)，第一比较处理是使用第一目前像素，而不与在输入影像中在第一顺序上位于第一目前像素之前且位于相同的一第一目前区段的像素比较。

详细而言，因为要消除在第一顺序上位于第一目前像素之前且位于相同第一目前区段的像素(可为左方、右方、上方、或下方的像素)之间运算的数据相依性，本发明是在第一比较处理中使用第一目前像素及其上方区段或下方区段的相邻像素(视所使用的扫描顺序及扫描遮罩而定)，但不包括在第一顺序上位于第一目前像素之前且位于相同第一目前区段的像素。第一更新处理是针对输入影像中每一行的像素进行完第一比较处理后所产生的第一中间区段影像，再按序更新在第一中间区段影像所计算出的距离的最小值。

在步骤S620，对中间影像的各像素依一第二顺序套用一第二遮罩以进行一第二扫描以取得输入影像中的各像素的一距离信息，其中第二扫描包括一第二比较处理及一第二更新处理。举例来说，若第一顺序为循序扫描，则第二顺序则为反循序扫描，且第二遮罩为相应于前进扫描遮罩(第一遮罩)的一后退扫描遮罩(第二遮罩)。此时，对中间影像的目前行所进行的第二比较处理是使用在中间影像中的第二目前像素及其下方的相邻像素(例如使用图5中的城市方块遮罩的后退扫描遮罩)、或第二目前像素及其下方、左下方、及右下方的相邻像素(例如使用图5中的3x3、5x5、7x7斜面遮罩或棋盘遮罩的后退扫描遮罩)，而不与在中间影像中在第二顺序上位于第二目前像素之前且位于相同的第二目前区段的像素比较。在此例子中，第二目前区段为在中间影像中的第二目前像素的第二目前行，且第二比较处理不与与第二目前像素位于相同的第二目前行的右方像素比较。

若第一顺序为反循序扫描，则第二顺序则为循序扫描，且第二遮罩为相应于后退扫描遮罩(第一遮罩)的一前进扫描遮罩(第二遮罩)。此时，对中间影像的目前行所进行的第二比较处理是使用第二目前像素及其上方的相邻像素、或第二目前像素及其上方、左上方、及右上方的相邻像素，而不与在中间影像中在第二顺序上位于第二目前像素之前且位于相同的第二目前区段的像素比较。意即，无论第二顺序为循序扫描或反循序扫描(即无论第二遮罩为前进扫描遮罩或后退扫描遮罩)，第二比较处理是使用第二目前像素，而不与在中间影像中在第二顺序上的第二目前像素的相邻像素比较。在此例子中，第二目前区段为在中间影像中的第二目前像素的第二目前行，且第二比较处理不与与第二目前像素位于相同的第二目前行的左方像素比较。

详细而言，因为要消除在第二顺序上位于第二目前像素之前且位于相同第二目前区段的像素(可为左方、右方、上方、或下方的相邻像素)之间运算的数据相依性，本发明是在第二比较处理中是使用在中间影像中的第二目前像素及其上方区段或下方区段的相邻像素(视所使用的扫描顺序及扫描遮罩而定)，但不包括在中间影像中在第二顺序上位于第二目前像素之前且位于相同的第二目前区段的像素。第二更新处理是针对中间影像的每一行的像素进行完第二比较处理后所产生的第二中间区段影像，再按序更新在第二中间区段影像中所计算出的输出结果。需注意的是，在第二更新处理结束之后，处理单元110是再将所计算出各像素的输出结果开根号以得到在输入影像中的各像素所相应的距离信息。在一些实施例中，可直接利用第二扫描所产生的结果以做为输入影像中的各像素所相应的距离信息。

本发明中图6的流程是可应用于图3A～图3E、图4A～图4L、及图5的实施例，意即将前进扫描及后退扫描均划分为比较处理及更新处理，且可应用于不同遮罩类型，使得在计算更新像素时的数据相依性得以大幅降低，使得程序编译器所产生的程序码的计算效率可大幅提高。此外，图6的流程除了适用于先进行前后扫描再进行后退扫描的操作外，亦适用于先进行后退扫描再进行前进扫描的操作。

图7A及图7B是显示依据本发明的一实施例中以不同顺序进行影像距离转换的示意图。在图6的实施例中，第一顺序及第二顺序均是以循序扫描及反循序扫描为例说明，然而本发明并不限定于上述顺序。例如第二顺序只要是相对于第一顺序，皆可执行本发明中的影像距离转换方法。在一实施例中，输入影像700包括10x10个像素，例如包括像素P(0,0)～P(9,9)，如图7A所示。中间影像710包括10x10个像素，例如包括像素P’(0,0)～P’(9,9)，如图7B所示。

以第一顺序为例，若第一顺序为循序扫描，则会从输入像素700的像素P(0,0)开始，依据箭头701的方向由上而下、由左而右按序对输入影像700中的各像素进行扫描。若使用3x3斜面遮罩，当第一扫描中的目前像素为P(1,4)时，前进扫描遮罩7001例如包含像素P(1,4)、P(0,3)、P(0,4)、及P(0,5)，此时第一目前区段为P(1,0)至P(1,9)，第一比较处理不对P(1,3)进行比较。相对地，第二顺序则会由中间影像710的像素P’(9,9)开始，依据箭头712的方向，由下而上、由右而左按序对中间影像710的各像素进行扫描。当第二扫描中的目前像素为P’(8,4)时，后退扫描遮罩7101例如包含像素P’(8,4)、P’(9,3)、P’(9,4)、及P’(9,5)。当第一扫描中的第一比较处理对第一目前区段的比较完成后，第一更新处理对第一目前区段所产生的第一中间区段影像中的像素按序更新其数值，接着对下一个第一目前区段进行第一扫描。

若第一顺序为反循序扫描，则会从像素P(9,9)开始，依据箭头702的方向由下而上、由右而左按序对输入影像700中的各像素进行扫描。

在一些实施例中，第一顺序例如可由输入影像700中的像素P(9,0)开始，依据箭头704的方向，由左而右、由下而上按序对输入影像700中的各像素进行扫描。举例来说，从像素P(9,0)开始，依据箭头704的方向，第一目前区段包括像素P(9,0)至P(0,0)(例如为第一目前像素的第一目前列)，下一个第一目前区段则包括像素P(9,1)至P(0,1)，之后，再下一个第一目前区段则包括像素P(9,2)至P(0,2)，依此类推。若使用3x3斜面遮罩，当第一扫描中的目前像素为P(4,1)时，前进扫描遮罩7002例如包含像素P(4,1)、P(3,0)、P(4,0)、及P(5,0)。此时，第二顺序例如可由中间影像710中的像素P’(0,9)开始，依据箭头715的方向，由右而左、由上而下按序对中间影像710中的各像素进行扫描。举例来说，从像素P’(0,9)开始，依据箭头715的方向，第二目前区段包括像素P’(0,9)至P’(9,9)(例如为第二目前像素的第二目前列)，下一个第二目前区段则包括像素P’(0,8)至P’(9,8)，之后，再下一个第二目前区段则包括像素P’(0,7)至P’(9,7)，依此类推。当第二扫描中的第二更新处理的目前像素为P’(4,8)时，后退扫描遮罩7102例如包含像素P’(4,8)、P’(3,9)、P’(4,9)、及P’(5,9)。上述第一顺序及第二顺序的扫描方式例如可视为分别将循序扫描及反循序扫描以逆时针方向旋转90度，且前进扫描遮罩及后退扫描遮罩亦以逆时针方向旋转90度的方式使用。

详细而言，在输入影像中的第一目前像素的第一目前区段可为第一目前像素的一第一目前行或一第一目前列，视扫描顺序而定。在中间影像中的第二目前像素的第二目前区段可为第二目前像素的一第二目前行或一第二目前列，视扫描顺序而定。此外，若第一目前区段为第一目前像素在输入影像中的一第一目前行，第二目前区段为第二目前像素在中间影像中的一第二目前行。若第一目前区段为第一目前像素在输入影像中的一第一目前列，第二目前区段为第二目前像素在中间影像中的一第二目前列。

在另一些实施例中，本发明中的第一顺序及第二顺序并不限定于上述实施例中的顺序。例如循序扫描及反循序扫描例如可用对称翻转(flipped)、互相对调(interchanged)、旋转(rotation)、或其组合的方式以分别套用于第一顺序及第二顺序。例如当第一顺序是由输入影像700的像素P(0,9)开始，依据箭头707的方向由上而下、而右而左进行扫描。此时，第二顺序则由中间影像710的像素P’(9,0)开始，依据箭头718的方向由下而上、而左而右进行扫描。需了解的是，在图7A中所标示的箭头701～708所指的像素及箭头方向均可以做为第一顺序的起点像素及扫描方向。若以图7A中的箭头701～708做为第一顺序的依据，则第二顺序是分别相应于图7B中的箭头712、711、716、715、714、713、718、及717。

需注意的是，依此方式进行双向扫描，在第一扫描中的第一目前像素的相邻像素需选择在输入影像700中在第一顺序上位于第一目前像素之前且位于相同的第一目前区段的像素，且在第二扫描中的第二目前像素的相邻像素需选择在中间影像710中在第二顺序上位于第二目前像素之前且位于相同的第二目前区段的像素。意即在第一更新处理及第二更新处理中的相邻像素的选择需视扫描顺序而定，例如选择在相应顺序上且位于相应的目前区段的先前相邻像素。此外，前进扫描遮罩及后退扫描遮罩亦依据所选择的扫描顺序对应地进行调整。

本发明的方法，或特定形态或其部分，可以以程序码的形态包含于实体媒体，如软碟、光盘片、硬盘、或是任何其他机器可读取(如电脑可读取)存储媒体，其中，当程序码被机器，如电脑载入且执行时，此机器变成用以参与本发明的装置或系统。本发明的方法、系统与装置也可以以程序码形态通过一些传送媒体，如电线或电缆、光纤、或是任何传输形态进行传送，其中，当程序码被机器，如电脑接收、载入且执行时，此机器变成用以参与本发明的装置或系统。当在一般用途处理器实作时，程序码结合处理器提供一操作类似于应用特定逻辑电路的独特装置。

本发明虽以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内，当可做些许的变动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (10)

1.一种利用双向扫描的影像距离转换方法，包括：

对一输入影像的各像素依一第一顺序套用一第一遮罩以进行一第一扫描以产生一中间影像，其中该第一扫描包括一第一比较处理及一第一更新处理；以及

对该中间影像的各像素依一第二顺序套用一第二遮罩以进行一第二扫描以取得该输入影像中的各像素的一距离信息，其中该第二扫描包括一第二比较处理及一第二更新处理；

其中，该第一比较处理是使用该输入影像中的一第一目前像素而不与该输入影像中在该第一顺序上位于该第一目前像素之前且位于相同的一第一目前区段的像素比较；

其中，该第二比较处理是使用该中间影像中的一第二目前像素而不与该中间影像中在第二顺序上位于该第二目前像素之前且位于相同的一第二目前区段的像素比较。

2.如权利要求1所述的方法，其中该第一顺序为循序扫描，且该第二顺序为反循序扫描，其中该第一遮罩为一前进扫描遮罩，且该第二遮罩为相应于该前进扫描遮罩的一后退扫描遮罩。

3.如权利要求2所述的方法，其中该第一比较处理是使用该第一目前像素及其上方的相邻像素、或该第一目前像素及其正上方、左上方、及右上方的相邻像素，且该第二比较处理是使用该第二目前像素及其下方的相邻像素、或该第二目前像素及其正下方、左下方、及右下方的相邻像素。

4.如权利要求1所述的方法，其中该第一更新处理是对该输入影像的该第一目前区段的该第一比较处理所产生的一第一中间区段影像中的像素按序更新其距离结果，且该第二更新处理是对该中间影像的该第二目前区段的该第二比较处理所产生一第二中间区段影像中的像素按序更新其距离输出结果。

5.如权利要求1所述的方法，其中：

若该第一目前区段为该第一目前像素在该输入影像中的一第一目前行，该第二目前区段为该第二目前像素在该中间影像中的一第二目前行；以及

若该第一目前区段为该第一目前像素在该输入影像中的一第一目前列，该第二目前区段为该第二目前像素在该中间影像中的一第二目前列。

6.一种影像距离转换装置，包括：

一存储器单元，用以存储一影像距离转换程序；以及

一处理单元，用以由该存储器单元读取并执行该影像距离转换程序以进行下列步骤：

对一输入影像的各像素依一第一顺序套用一第一遮罩以进行一第一扫描以产生一中间影像，其中该第一扫描包括一第一比较处理及一第一更新处理；以及

对该中间影像的各像素依一第二顺序套用一第二遮罩以进行一第二扫描以取得该输入影像中的各像素的一距离信息，其中该第二扫描包括一第二比较处理及一第二更新处理；

其中，该第一比较处理是使用该输入影像的一第一目前像素而不与该输入影像中在该第一顺序上位于该第一目前像素之前且位于相同的一第一目前区段的像素比较；

其中，该第二比较处理是使用该中间影像的一第二目前像素而不与该中间影像中在该第二顺序上位于该第二目前像素之前且位于相同的一第二目前区段的像素比较。

7.如权利要求6所述的影像距离转换装置，其中该第一顺序为循序扫描，且该第二顺序为反循序扫描，其中该第一遮罩为一前进扫描遮罩，且该第二遮罩为相应于该前进扫描遮罩的一后退扫描遮罩。

8.如权利要求7所述的影像距离转换装置，其中该第一比较处理是使用该第一目前像素及其上方的相邻像素、或该第一目前像素及其正上方、左上方、及右上方的相邻像素，且该第二比较处理是使用该第二目前像素及其下方的相邻像素、或该第二目前像素及其正下方、左下方、右下方的相邻像素。

9.如权利要求6所述的影像距离转换装置，其中该第一更新处理是对该输入影像的该第一目前区段的该第一比较处理所产生的一第一中间区段影像中的各像素按序更新其距离结果，且该第二更新处理是对该中间影像中的该第二目前区段的该第二比较处理所产生的一第二中间区段影像中的各像素按序更新其距离输出结果。

10.如权利要求6所述的影像距离转换装置，其中：

若该第一目前区段为该第一目前像素在该输入影像中的一第一目前行，该第二目前区段为该第二目前像素在该中间影像中的一第二目前行；以及

若该第一目前区段为该第一目前像素在该输入影像中的一第一目前列，该第二目前区段为该第二目前像素在该中间影像中的一第二目前列。

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