CN1130844A - 用于跟踪分段区域轮廓的装置 - Google Patents

Abstract

一种用于跟踪图象内分段区域轮廓的装置包括：零遮掩单元，用于对每个分段区域产生闭合轮廓圈；跟踪电路，用于序贯地指定闭合轮廓圈上的每个非零遮掩象素作为跟踪象素，将跟踪象素与相对于跟踪象素位于其右、上、左及下方的一组相邻象素相比较，以选择出一个具有与跟踪象素相同亮度电平的相邻象素，并用选出的相邻象素更新跟踪象素，直到更新的跟踪象素与首次选出的跟踪象素相重合时为止。

Description

用于跟踪分段区域轮廓的装置

本发明涉及一种使用图象分段技术的视频信号编码系统，更具体地，涉及一种用于跟踪图象中分段区域轮廓以抽出出其轮廓信息的装置。

在诸如电视电话、电话会议或高清晰度电视的数字视频系统中，需用大量的数字数据来确定每个视频帧的信号，因为视频帧信号中的视频行信号包括称为象素值的数字数据的序列。但是由于传统的传输频道可获得的频带宽度是有限的，为了通过它传输大量的数字数据，不可避免地要通过使用各种数字压缩技术来压缩或减少数据的量，尤其是在作为电视电话及电视会议系统的这类低位速视频编码应用的情况下更是如此。

用于低位速编码系统编码视频信号的这类方法中的一种是所谓的图象分段方法，它使用区域为基础的分段技术。

设置区域为基础的分段技术的主要思想是识别图象中具有类似特征的各个区域。一类以区域为基础的分段技术涉及区域扩张的概念，其中图象首先被分成恒定灰度等级的微小区域。然后，类似的相邻微小区域序贯地合并，直到合并区域变成有足够区别时为止；这些有区别的被合并的区域称为图象中的分段区域。

分段区域受到传统轮廓投影技术的处理，以通过跟随连续的边缘点跟踪它的边界。但是，该技术得到粗糙的轮廓，并且某些边界象素被计了两次。

因此，本发明的主要目的是提供一种用于有效地跟踪图象中分段区域的轮廓的装置。

根据本发明，提供了一种用于跟踪图象中分段区域轮廓的装置，其中每个分段区域中所有象素为恒定的亮度电平，该装置包括：

用于在图象内所有象素中选择中心象素的装置，每个中心象素具有相同亮度电平的八个周围象素；

用于将零值遮掩中心象素，由此为每个分段区域提供闭合轮廓圈的装置，其中在所述每个分段区域中每个中心象素的恒定亮度电平由零值亮度电平替代，并且闭合轮廓圈由具有恒定亮度电平的非零遮掩象素组成；

用于通过从闭合轮廓圈的非零遮掩象素中选择跟踪象素，启动对于闭合轮廓圈进行轮廓跟踪的装置；

用于将相邻象素与跟踪象素相比较，以确定是否多于一个相邻象素具有与跟踪象素相同的亮度电平的装置；

用于基于预定的相邻象素的优先权，在所述多于一个相邻象素中指定一个作为跟踪象素来更新轮廓跟踪的装置；

用于重复进行更新轮廓跟踪的程序，直到指定的相邻象素与第一次选出的跟踪象素相重合时为止的装置；及

用于对每个跟踪象素提供其位置信息，由此对闭合轮廓圈完成轮廓跟踪的装置。

从以下结合附图对优选实施例的说明中将会使本发明的上述的及另外的目的和特征更加阐明，附图为：

图1表示根据本发明的轮廓跟踪装置的一个电路方框图；

图2A及2B表示解释根据本发明的分段程序及零遮掩程序的示范图；

图3表示用于抽出分段区域的轮廓信息的跟踪程序的示范图。

现在参见图1，示有用于跟踪分段区域的轮廓的装置的电路框图。该装置包括一个分段单元20，零遮掩单元30及跟踪单元100。

代表视频帧图象的数字亮度信号被供给到分段单元20。在分段单元20中，数字亮度信号被分成多个恒定亮度电平的组，以形成包括多个分段区域的分段图象，其中每个分段区域由具有相同或恒定亮度电平的象素组成。这些用于分段区域的亮度电平被提供给零遮掩单元30。

零遮掩单元30相对于分段图象执行零遮掩程序，其中对每个中心象素分配一个零值，每个中心象素是被8个恒定亮度电平包围的象素。

参见图2A及2B，它表示零遮掩程序，其中分段区域35被分段成譬如具有恒定亮度电平“1”，“2”及“3”的三个区域22，24及26。例如，在分段区域22中的象素32被具有恒定亮度电平“1”的八个象素所包围，因此它被选择作为中心象素。类似地，象素34也成为中心象素。但是，在象素36的情况下，因为它的周围八个象素不是恒定亮度电平，故象素36不是中心象素。在位于图象边缘如37及38的这些象素的情况下，因为它们没有八个周围的象素，这些边缘象素不能成为中心象素。上述零遮掩程序是对分段图象35中的所有象素进行的。零遮掩程序的结果表示在图2B中，其中由非零的恒定亮度电平在零遮掩图象39中形成了对于每个分段区域的闭合轮廓圈。零遮掩图象39的数据被供给图1A中所示的存储器40，用于存储它们。

应该指出，如果分段区域具有零值恒定亮度电平，对于这个分段区域的亮度电平将用与它相邻的分段区域亮度电平不同的非零值恒定亮度电平来取代。为了描出这个分段区域的轮廓圈，这种预处理是必要的。对于中心象素则被遮掩并具有零值。

然后，在图1所示的跟踪单元100上，在逐象素的基础上相对于零遮掩图象39进行轮廓跟踪，由此在每个闭合轮廓图象上抽出用于非零遮掩象素的位置信息。

为了跟踪闭合轮廓圈，首先选择闭合轮廓圈上的一个非零遮掩象素作为跟踪象素；然后从它相邻的象素中选一个作为下一个跟踪象素，每个相邻象索与跟踪象素用它们的边缘彼此相连接。相对于新选出的跟踪象素重复进行轮廓跟踪程序，直到新选择的跟踪象素与第一次选择的跟踪象素相重合时为止。例如，当分段区域22的闭合圈上非零遮掩象素36被选为跟踪象素时，就确定了它的相邻象素，如图3所示，相邻象素52，54，56及58相对于跟踪象素36分别位于其右方、上方、左方及下方。如果跟踪象素36位于位置(X、Y)上，相邻的象素52，54，56及58将具有位置：(X＋1，Y)，(X，Y＋1)，(X－1，Y)及(X，Y－1)。基于它们的位置信息，可从存储器40中取得跟踪象素36及相邻象素52，54，56及58的亮度电平。然后，将跟踪象素36的亮度电平与其相邻象素52，54，56及58的亮度电平相比较，以便选出一个或多个具有与跟踪象素36相同亮度电平的相邻象素。根据本发明，其优先权为右、上、左及下方的次序，以便使得仅有一个具有相同亮度电平的相邻象素被选作下一个跟踪象素。

再参见图1，跟踪象素寄存器50被提供有闭合轮廓圈22上跟踪象素的跟踪地址(X，Y)。一组四个地址发生器62，64，66及68，响应于跟踪地址，产生出相对于跟踪象素位于其右方、上方、左方及下方的相邻象素的一组相邻地址(X＋1，Y)，(X，Y＋1)，(X－1，Y)，(X，Y－1)。跟踪地址及这组四个相邻地址被提供给地址选择器60及移位寄存器70。移位寄存器70序贯地产生地址信号，用以序贯地访问存储器40中的存储位置，在该存储器中存储有跟踪象素及相邻象素的亮度电平。从存储器40的存储位置中序贯读出的亮度电平以这种方式被送到一组亮度存储单元72，74，76，78及80中，即将跟踪象素的亮度电平供给到第一存储单元72，而一组四个相邻象素的亮度电平被分别供给到第二、第三、第四及第五存储单元74，76，78及80。

在第二至第五存储单元74，76，78及80中的亮度电平通过导线41，43，45，47及49提供给它们相应的比较器82，84，86及88，它们也从第一存储单元72接收亮度电平数据。

每个比较器82，84，86及88将跟踪象素的亮度电平与相邻象素的每个亮度电平相比较。如果跟踪象素的亮度电平与相邻象素的亮度电平相同时，每个比较器82，84，86及88产生跟踪方向选择信号。

一个跟踪方向发生器90具有一组四个方向码。这些方向码包括如：“00”，“01”，“10”及“11”，它们表示分别对应于被选相邻象素位置的左方，上方，右方及下方。跟踪方向发生器90响应于每个跟踪方向选择信号，产生与其对应的方向码。来自跟踪方向发生器90的方向码通过跟踪方向码寄存器92传送到地址选择器60。

在跟踪闭合轮廓圈时，可能会发生这种情况：新选择的跟踪象素可与它的在先跟踪象素相重合，这将会引起反向跟踪。因此，为了防止这种反向跟踪，根据本发明，跟踪方向发生器90将由跟踪方向选择信号产生的方向码与由方向码寄存器92提供的在先方向码相比较。这种相对于在先方向码的比较是以如上所述的右方、上方、左方及下方方向码的顺序进行的。因此，如果跟踪方向码不同于在先方向码时，跟踪方向发生器90对方向码寄存器92提供一个启动信号。该启动信号用于使寄存器92将其中寄存的方向码传送到地址选择器60。该方向码也作为在先方向码被送到跟踪方向发生器90。

地址选择器60，响应于来自方向码寄存器92的方向码，选择一个由地址发生器62，64，66及68提供的相应于方向码的地址信号。然后将被选出的相邻地址信号提供给跟踪象索寄存器50，以使被选相邻地址以跟踪地址被更新。接着，地址发生器62，64，66及68响应于从地址选择器60来的被选地址，产生出一组基于被选地址的相邻地址。被选地址也被提供给编码系统(未示出)，作为轮廓信息的一部分。

这种跟踪操作相对于更新地址重复地进行，直到跟踪程序返回到起始点为止，并依次再用于图象35中的其余分段区域24及26。

虽然本发明是相对于特定实施例描述的，但显然，对于本领域的熟练技术人员在不偏离由以下权利要求书所限定的本发明范围的情况下，可以作出各种变化及修改。

Claims (3)

1、一种用于跟踪图象中分段区域轮廓的装置，其中每个分段区域中所有象素为恒定的亮度电平，该装置包括：

用于在图象内所有象素之中选择中心象素的装置，每个中心象素具有相同亮度电平的八个周围象素；

用于将零值遮掩中心象素，由此为每个分段区域提供一闭合轮廓圈，其中在所述每个分段区域中每个中心象索的恒定亮度电平由零值亮度电平替代，并且闭合轮廓圈由具有恒定亮度电平的非零遮掩象素组成；

用于通过从闭合轮廓圈上非零遮掩象素中选择一跟踪象素，启动对于闭合轮廓圈的轮廓跟踪的装置；

用于将相邻象素与跟踪象素相比较，以确定是否多于一个相邻象素具有与跟踪象素相同的亮度电平的装置；

用于基于一预定的相邻象素的优先权，通过在所述多于一个相邻象素中指定一个作为跟踪象素来更新轮廓跟踪的装置；

用于重复进行更新轮廓跟踪的程序，直到指定的相邻象素与第一次选出的跟踪象素相重合时为止的装置；及

用于对每个跟踪象素提供其位置信息，由此对闭合轮廓圈完成轮廓跟踪的装置。

2、根据权利要求1所述的装置，其中所述相邻象素相对于跟踪象素位于其右方、上方、左方及下方。

3、根据权利要求2所述的装置，其中所述预定优先权是以右方、上方、左方及下方的次序被给定的。

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