CN111968042A

CN111968042A - 一种数字文档的去阴影方法、系统、装置和存储介质

Info

Publication number: CN111968042A
Application number: CN202010650867.7A
Authority: CN
Inventors: 朱一秦; 梁凌宇; 姚思甘
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2020-07-08
Filing date: 2020-07-08
Publication date: 2020-11-20
Anticipated expiration: 2040-07-08
Also published as: CN111968042B

Abstract

本发明公开了一种数字文档的去阴影方法、系统、装置和存储介质，其中方法包括以下步骤：对数字文档图像进行滤波处理，获得第一阴影图；沿所述第一阴影图的x轴方向和y轴方向进行下凸区域插值，得到第二阴影图；根据所述第二阴影图获取图形蒙板，根据所述图形蒙板对所述第二阴影图进行插值操作，获得第三阴影图；根据所述第三阴影图和光照模型对所述数字文档图像进行处理，获得输出图像。本发明通过对插值和生成蒙板的办法，构建图像的阴影图，再利用光照模型消除数字文档图像的阴影，能达到较好且自然的处理效果，可广泛应用于图像处理与增强领域。

Description

一种数字文档的去阴影方法、系统、装置和存储介质

技术领域

本发明涉及图像处理与增强领域，尤其涉及一种数字文档的去阴影方法、系统、装置和存储介质。

背景技术

随着智能手机的发展。人们越来越习惯于用手机的拍照功能记录信息，其中就包括文档。然而，由于拍摄环境的原因，手机拍摄生成的数字文档可能由于遮挡或光线不足形成令人不愉快的阴影。这项技术希望通过后期的自适应算法解决这一问题。

要实现文档图像阴影的去除，最为直观的做法就是重新拍摄一张光照正常的图片，然而这么做费时费力，最佳的解决方案应该是用后期算法来解决，需要根据文档图像特有的特征进行算法设计。一种做法是对图像进行二值化操作，这类方法根据前、背景的亮度差，可以通过自适应的阈值区分前后景，达到去除阴影的目的，但这种做法只在光照情况简单的情况下有效，当背景光照复杂，容易出现残影；另一种做法是基于光照模型的，通过评估阴影图层达到增强的目的，而如何准确合理地评估阴影层是另一个难题。

名词解释：

数字文档：就是将传统的纸张文档通过拍照、纸张扫描、图像优化、压缩归档等数字化技术加工成电子化的信息数据。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于光照模型的数字文档的去阴影方法、系统、装置和存储介质。

本发明所采用的技术方案是：

一种数字文档的去阴影方法，包括以下步骤：

对数字文档图像进行滤波处理，获得第一阴影图；

沿所述第一阴影图的x轴方向和y轴方向进行下凸区域插值，得到第二阴影图；

根据所述第二阴影图获取图形蒙板，根据所述图形蒙板对所述第二阴影图进行插值操作，获得第三阴影图；

根据所述第三阴影图和光照模型对所述数字文档图像进行处理，获得输出图像。

进一步，所述光照模型的公式如下：

O＝I/(S2+ε)

其中，O代表输出图像，I代表数字文档图像，S2代表第三阴影图，ε为常数。

进一步，所述沿所述第一阴影图的x轴方向和y轴方向进行下凸区域插值这一步骤，通过以下公式进行实现：

其中，p_i为行或列中第i个像素值，

为第k个插值后的像素值；

该公式仅当满足以下阈值条件时进行：

其中，δ为预设定的阈值。

进一步，所述根据所述第二阴影图获取图形蒙板，包括：

生成与所述第二阴影图的尺寸大小相同的图形蒙板，将所述图形蒙板的全部像素的值置1；

以所述第二阴影图的边界作为起点，对所述第二阴影图的边界的第一像素进行遍历；

在所述图形蒙板中，获取与所述第一像素的位置对应的所述第二像素，并将所述第二像素的值置0，以及将所述第二像素的像素坐标置入队列；

从所述队列中获取所述像素坐标，根据所述像素坐标在所述第二阴影图上获取第三像素，以及与所述第三像素相邻的第四像素；

计算所述第三像素的值与所述第四像素的值的差值，若所述差值小于预设阈值，在所述图形蒙板中获取与所述第四像素的位置对应的第五像素，将所述第五像素的值置0，以及将所述第五像素的所述像素坐标置入所述队列；

遍历完所述队列中的所述像素坐标，获得最终的所述图形蒙板。

进一步，所述根据所述图形蒙板对所述第二阴影图进行插值操作，包括：

获取所述图形蒙板中像素的值为1的区域，根据所述区域对所述第二阴影图进行插值。

进一步，采用以下公式对所述第二阴影图进行插值：

(x,y)∈Ω_M

其中，

是进行插值后的像素值，Ω_M是蒙板区域的坐标集合，p_n,y、p_i,y、p_x,m和p_x,j分别是在四个方向上距离p_x,y最近的非蒙板区域的像素点。

进一步，所述对数字文档图像进行滤波处理，获得第一阴影图，包括：

对数字文档图像进行噪声滤波处理，对噪声滤波后的所述数字文档图像进行RGB-Max滤波处理，获得第一阴影图。

本发明所采用的另一技术方案是：

一种数字文档的去阴影系统，包括：

滤波模块，用于对数字文档图像进行滤波处理，获得第一阴影图；

消除文本模块，用于沿所述第一阴影图的x轴方向和y轴方向进行下凸区域插值，得到第二阴影图；

消除图形模块，用于根据所述第二阴影图获取图形蒙板，根据所述图形蒙板对所述第二阴影图进行插值操作，获得第三阴影图；

阴影移除模块，用于根据所述第三阴影图和光照模型对所述数字文档图像进行处理，获得输出图像。

本发明所采用的另一技术方案是：

一种数字文档的去阴影装置，包括：

至少一个处理器；

至少一个存储器，用于存储至少一个程序；

当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现上所述方法。

本发明所采用的另一技术方案是：

一种存储介质，其中存储有处理器可执行的指令，所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于执行如上所述方法。

本发明的有益效果是：本发明通过对插值和生成蒙板的办法，构建图像的阴影图，再利用光照模型消除数字文档图像的阴影，能达到较好且自然的处理效果。

附图说明

图1是本发明实施例一种数字文档的去阴影方法的步骤流程图；

图2是本发明实施例中对数字文档进行去阴影的流程示意图；

图3是本发明实施例一种数字文档的去阴影系统的结构框图；

图4是本发明实施例一种数字文档的去阴影装置的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

如图1和图2所示，本实施例提供了一种数字文档的去阴影方法，包括但不限于以下步骤：

S1、初始化阴影图：对原始带阴影的数字文档图像I进行滤波处理，消除噪声对算法性能的影响；对滤波后的图像进行RGB-Max滤波处理，作为初始的阴影图S0(即第一阴影图)。

S2、消除文本：对阴影图S0，分别沿着x轴方向和y轴方向进行下凸区域插值，以消除文本分量，得到图像S1(即第二阴影图)。

S3、消除图形：沿着阴影图S1边缘像素，利用广度优先算法，生成图形蒙板M；根据生成的图形蒙板M，对阴影图S1进行插值操作，消除图形分量，形成最终的阴影图S2(即第三阴影图)。

S4、阴影移除：根据生成的阴影图S2以及输入的图像I，利用光照模型去除图片阴影，计算公式如下：O＝I/(S2+ε)，其中ε为一很小的常数，防止分母为0，O即为所求图片。

在一些实施例中，上述步骤S2中消除文本的步骤如下：

对滤波的结果S0，分别沿x轴方向和y轴方向进行下凸区域插值，具体插值方式如下：

其中，p_i为该行或该列中第i个像素值，

为第k个插值后的像素值。上式仅当满足以下阈值条件时进行：

δ为预设定的阈值。

在一些实施例中，上述步骤S3中消除图形的步骤具体如步骤S31-S35：

S31、生成和消除文本之后的阴影图S1大小一样的图形蒙板M，并将图形蒙板中全部的像素值置1。

S32、以阴影图S1的边界作为起点，对阴影图S1的像素进行遍历，若图形蒙板M中对应位置的像素值为1，则将图形蒙板M中该像素置0，并将该像素坐标置入队列Q之中。

S33、当队列Q不为空时，从队列Q中取出一个像素坐标(i,j)，若在阴影图S1中，该位置的像素值S1(i,j)与其相邻像素值S1(i-1,j)、S1(i+1,j)、S1(i,j-1)、S1(i,j+1)的绝对差值小于阈值，则将蒙板M中对应邻居位置的值置0，并将其坐标压入队列Q之中。

S34、进行之前的步骤S31-S33，直到图形蒙板M中所有边界的像素值为0，图形蒙板M生成完毕。

S35、对图形蒙板M中为像素值为1的区域，对应到阴影图S1中进行插值，具体插值办法如下列公式：

(x,y)∈Ω_M

其中，

是进行插值后的像素值，Ω_M是蒙板区域的坐标集合，p_n,y,p_i,y,p_x,m,p_x,j分别是在x+，x-，y+，y-方向上距离p_x,y最近的非蒙板区域的像素点。

综上所述，本发明实施例相对于现有技术，至少具有如下有益效果：

(1)本发明实施例的方法通过对插值和生成蒙板的办法，构建图像的阴影图，再利用光照模型消除数字文档图像的阴影，能达到较好且自然的处理效果。该方法能够自适应地生成文档阴影分布图，同时具有较快的处理速度，能较好地去除数字文档中的阴影，并且不会破坏、改变原始信息，得到一个自然的输出图像。

(2)本发明实施例的方法能在广泛应用在数码设备端，在保护原始数字文档信息的同时去除影响图像成像质量的阴影效果。

(3)本发明实施例根据数字文档图像固有特点设计的算法，能够适用于各类文档类型，同时计算复杂程度低，具有时效性和易用性。

如图3所示，本实施例还提供了一种数字文档的去阴影系统，包括：

本实施例的一种数字文档的去阴影系统，可执行本发明方法实施例所提供的一种数字文档的去阴影方法，可执行方法实施例的任意组合实施步骤，具备该方法相应的功能和有益效果。

如图4所示，本实施例还提供了一种数字文档的去阴影装置，包括：

至少一个处理器；

至少一个存储器，用于存储至少一个程序；

本实施例的一种数字文档的去阴影装置，可执行本发明方法实施例所提供的一种数字文档的去阴影方法，可执行方法实施例的任意组合实施步骤，具备该方法相应的功能和有益效果。

本实施例还提供了一种存储介质，其中存储有处理器可执行的指令，所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于执行如上所述方法。

本实施例还提供了一种存储介质，存储有可执行本发明方法实施例所提供的一种数字文档的去阴影方法的指令或程序，当运行该指令或程序时，可执行方法实施例的任意组合实施步骤，具备该方法相应的功能和有益效果。

可以理解的是，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。