CN113434715B - 用于针对图像进行搜索的方法以及图像处理电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于针对一图像进行搜索的方法以及图像处理电路，其中所述图像包括多个区块。所述方法包括：利用一分组电路将所述多个区块分为多个群组，其中所述多个群组中的一群组对应于一目标图像中的一搜索区域，所述群组包括所述多个区块中的NB个参考区块，所述搜索区域包括NB个子区域，并且NB为大于一的整数；利用一搜索电路在所述NB个子区域中分别搜索所述NB个参考区块以产生分别对应于所述NB个参考区块的NB个搜索结果；以及利用一选择电路自所述NB个搜索结果中选择一搜索结果，以供利用所述搜索结果来代表所述NB个搜索结果的一部分或全部。

Description

用于针对图像进行搜索的方法以及图像处理电路
技术领域
本发明涉及图像处理，特别涉及一种用于针对一图像进行搜索的方法以及图像处理电路。
背景技术
在图像处理的流程中，经常会需要执行搜索运作。举例来说，全局搜索(full-search)可应用于两个图像的相互比对，而相关技术的方法通常需要大量的比较次数，因此也会耗费大量的硬件资源。因此，需要一种新颖的搜索方法以及相关架构，以减少在图像处理的流程中需要执行的搜索运作的次数，从而减少硬件成本。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种用于针对一图像进行搜索的方法以及图像处理电路，以在没有副作用或较不会带来副作用的情况下减少在图像处理的流程中需要执行的搜索运作的次数。
本发明的另一目的在于提供一种用于针对一图像进行搜索的方法以及图像处理电路，以提升图像处理的整体效能。
本发明至少一个实施例提供了一种用于针对一图像进行搜索的方法，其中所述图像包括多个区块，且所述多个区块中的每一区块包括多个像素。所述方法可包括：利用一分组电路将所述多个区块分为多个群组，其中所述多个群组中的一群组对应于一目标图像中的一搜索区域，所述群组包括所述多个区块中的NB个参考区块，所述搜索区域包括NB个子区域，并且NB为大于一的整数；利用一搜索电路在所述NB个子区域中分别搜索所述NB个参考区块以产生分别对应于所述NB个参考区块的NB个搜索结果；以及利用一选择电路根据分别对应于所述NB个搜索结果的NB个匹配指标自所述NB个搜索结果中选择一搜索结果，以供利用所述搜索结果来代表所述NB个搜索结果的一部分或全部。
本发明至少一个实施例提供了一种用于针对一图像进行搜索的图像处理电路，其中所述图像包括多个区块，且所述多个区块中的每一区块包括多个像素。所述图像处理电路可包括一分组电路、耦接至所述分组电路的一搜索电路、以及耦接至所述搜索电路的一选择电路。在所述图像处理电路的运作中，所述分组电路可用来将所述多个区块分为多个群组，其中所述多个群组中的一群组对应于一目标图像中的一搜索区域，所述群组包括所述多个区块中的NB个参考区块，所述搜索区域包括NB个子区域，并且NB为大于一的整数；所述搜索电路可用来在所述NB个子区域中分别搜索所述NB个参考区块以产生分别对应于所述NB个参考区块的NB个搜索结果；以及所述选择电路可用来根据分别对应于所述NB个搜索结果的NB个匹配指标自所述NB个搜索结果中选择一搜索结果，以供利用所述搜索结果来代表所述NB个搜索结果的一部分或全部。
本发明所提供的方法以及图像处理电路能有效地减少搜索运作的次数，从而减少硬件的需求(例如电路面积、功耗等)，因此，相较于相关技术，本发明能在没有副作用或较不会带来副作用的情况下提升图像处理的整体效能。
附图说明
图1为根据本发明一实施例的针对一图像中的一第一区块进行搜索运作的示意图；
图2为根据本发明一实施例的针对该图像中的一第二区块进行搜索运作的示意图；
图3为根据本发明一实施例的针对该图像中的一第三区块进行搜索运作的示意图；
图4为根据本发明一实施例的针对该图像中的一第四区块进行搜索运作的示意图；
图5为根据本发明一实施例的一种用于针对该图像进行搜索的图像处理电路的示意图；
图6为根据本发明一实施例的针对该图像中的一个群组内的多个区块进行搜索运作的示意图；
图7为根据本发明一实施例的针对该图像中的一个群组内的多个区块进行搜索运作的示意图；
图8为根据本发明一实施例的一种用于针对一图像进行搜索的方法的工作流程。
具体实施方式
在某些实施例中，全局搜索可应用于两个图像的相互比对。例如，图像IMG(T)及IMG(T+1)可分别代表第T个帧及第T+1个帧的图像，其中T为正整数。尤其，图像IMG(T)及IMG(T+1)的每一个可包括多个区块，且该多个区块中的每一区块可包括多个像素。例如，图像IMG(T)及IMG(T+1)的每一个可包括M×N个区块，若针对其内的每一区块的搜索运作需要K次比较运作(或者每一区块的搜索运作需要的比较运作的平均次数为K)，针对整张图像的搜索运作共需要M×N×K次比较，其中M、N、K分别为大于一的整数。举例来说，A、B、C及D为图像IMG(T)中的多个区块中的相邻的四个区块，如图1至图4所示。图1为根据本发明一实施例的针对图像IMG(T)中的区块A进行搜索运作(例如在图像IMG(T+1)中搜索对应于区块A的区块)的示意图，图2为根据本发明一实施例的针对图像IMG(T)中的区块B进行搜索运作(例如在图像IMG(T+1)中搜索对应于区块B的区块)的示意图，图3为根据本发明一实施例的针对图像IMG(T)中的区块C进行搜索运作(例如在图像IMG(T+1)中搜索对应于区块C的区块)的示意图，以及图4为根据本发明一实施例的针对图像IMG(T)中的区块D进行搜索运作(例如在图像IMG(T+1)中搜索对应于区块D的区块)的示意图。举例来说，在图像IMG(T+1)中搜索区块A的搜索区域在第Rx0行(column)至第Rx1行的像素与第Ry0列(row)至第Ry1列的像素所涵盖的区域，如图1所示；在图像IMG(T+1)中搜索区块B的搜索区域在第Rx0行至第Rx1行的像素与第Ry0+Delta_y列至第Ry1+Delta_y列的像素所涵盖的区域，如图2所示；在图像IMG(T+1)中搜索区块C的搜索区域在第Rx0+Delta_x行至第Rx1+Delta_x行的像素与第Ry0列至第Ry1列的像素所涵盖的区域，如图3所示；以及在图像IMG(T+1)中搜索区块D的搜索区域在第Rx0+Delta_x行至第Rx1+Delta_x行的像素与第Ry0+Delta_y列至第Ry1+Delta_y列的像素所涵盖的区域，如图4所示；其中，Rx0、Rx1、Ry0、Ry1、Delta_x及Delta_y分别为大于一的整数，但本发明不限于此。若区块A在图像IMG(T+1)中第Rx0行至第Rx1行的像素与第Ry0列至第Ry1列的像素所涵盖的区域需进行K次的比较运作，则针对区块A、B、C及D的搜索运作共需K×4次的比较运作。为便于说明，在图像IMG(T+1)中搜索区块A的搜索区域也一并在图2、图3以及图4中示出。如图2、图3以及图4所示，针对区块A、B、C及D的各自的搜索区域可互相重叠。
图5为根据本发明一实施例的用于针对一图像(例如图1至图4所示的图像IMG(T))进行搜索的图像处理电路10的示意图，以及图6为根据本发明一实施例的针对图像IMG(T)中的区块A、B、C及D进行搜索运作的示意图，其中图像IMG(T)可为该图像的例子，而图像IMG(T+1)可为一目标图像的例子，例如，图像处理电路10可尝试在该目标图像(例如图像IMG(T+1))中寻找(find)对应于该图像中的某些区块(例如图像IMG(T)中的区块A、B、C及D)的区块。如图5所示，图像处理电路10可包括一分组电路120、耦接至分组电路120的一搜索电路140、以及耦接至搜索电路140的一选择电路160。
为便于理解，请连同图5一并参考图6。分组电路120可用来将该多个区块分为多个群组，其中该多个群组中的一群组对应于一目标图像中的一搜索区域(例如在图像IMG(T+1)中的第Rx0行至第Rx1行的像素与第Ry0列至第Ry1列的像素所涵盖的区域)，该群组可包括该多个区块中的NB个参考区块，该搜索区域可包括NB个子区域(尤其，该NB个子区域可不互相重叠)，以及NB为大于一的整数。如图6所示，在本实施例中NB为4，而分组电路120可以四个区块为单位来进行分群，其中包括有区块A、B、C及D的群组G1可为该群组的例子，在图像IMG(T+1)中的第Rx0行至第Rx1行的像素与第Ry0列至第Ry1列的像素所涵盖的区域(诸如搜索区域SR1)可为对应于群组G1的搜索区域，以及搜索区域SR1可包括分别对应于区块A、B、C及D的4个子区域SR1A、SR1B、SR1C及SR1D(例如搜索区域SR1可被分割为4个相同面积的子区域以作为子区域SR1A、SR1B、SR1C及SR1D)。
另外，搜索电路140可用来在该NB个子区域中分别搜索该NB个参考区块以产生分别对应于该NB个参考区块的NB个搜索结果。如图6所示，搜索电路140可在子区域SR1A中搜索对应于区块A的区块A’(例如尝试在子区域SR1A中寻找对应于区块A的区块A’)，以产生对应于区块A的搜索结果RA；搜索电路140可在子区域SR1B中搜索对应于区块B的区块B’(例如尝试在子区域SR1B中寻找对应于区块B的区块B’)，以产生对应于区块B的搜索结果RB；搜索电路140可在子区域SR1C中搜索对应于区块C的区块C’(例如尝试在子区域SR1C中寻找对应于区块C的区块C’)，以产生对应于区块C的搜索结果RC；以及搜索电路140可在子区域SR1D中搜索对应于区块D的区块D’(例如尝试在子区域SR1D中寻找对应于区块D的区块D’)，以产生对应于区块D的搜索结果RD。
另外，选择电路160可用来根据分别对应于该NB个搜索结果的NB个匹配指标自该NB个搜索结果中选择一搜索结果，以供利用该搜索结果来代表该NB个搜索结果的一部分或全部。尤其，该NB个搜索结果可分别指出在该NB个子区域中分别对应于该NB个参考区块的NB个目标区块，以及该NB个匹配指标分别指出该NB个目标区块相对于该NB个参考区块的匹配度(degree of matching)。例如，搜索结果RA可指出在子区域SR1A中对应于区块A的区块A’(例如区块A’在IMG(T+1)的位置)，而对应于搜索结果RA的匹配指标可指出区块A’相对于区块A的匹配度(例如相似度(similarity))；搜索结果RB可指出在子区域SR1B中对应于区块B的区块B’(例如区块B’在IMG(T+1)的位置)，而对应于搜索结果RB的匹配指标可指出区块B’相对于区块B的匹配度(例如相似度)；搜索结果RC可指出在子区域SR1C中对应于区块C的区块C’(例如区块C’在IMG(T+1)的位置)，而对应于搜索结果RC的匹配指标可指出区块C’相对于区块C的匹配度(例如相似度)；以及搜索结果RD可指出在子区域SR1D中对应于区块D的区块D’(例如区块D’在IMG(T+1)的位置)，而对应于搜索结果RD的匹配指标可指出区块D’相对于区块D的匹配度(例如相似度)。以上所述匹配度或相似度可利用绝对差值总和(sum ofabsolute differences,SAD)的方式来计算，但本发明不限于此。
在区块A、B、C及D属于一相同对象的情况下，当对应于某一区块(例如区块A)的搜索结果相较于其它搜索结果具有最高的匹配指标时，这个搜索结果(例如搜索结果RA)也可用来代表这个群组中的对应于其它区块(例如区块B、C及D)的搜索结果，例如将搜索结果RA当作对应于这个群组的整体搜索结果(例如，区块A、B、C及D可共享一相同运动向量)。于是，原来针对区块A、B、C及D的搜索运作共需K×4次的比较运作，在图像处理电路10的运作下针对区块A、B、C及D的搜索运作仅需K次的比较运作。然而，在区块A、B、C及D中的任一个与其它三个属于不同对象的情况下(例如区块A属于某一对象而区块B、C及D属于另一对象的情况)，则不应选择搜索结果RA、RB、RC及RD的其中一个来代表对应于这个群组的整体搜索结果。因此，图像处理电路10可另包括一判断电路180以用来判断该NB个目标区块是否属于一相同对象以产生一判断结果，并且根据该判断结果决定是否利用该搜索结果代表该NB个搜索结果的全部，其中判断电路180可耦接至选择电路160。尤其，当该判断结果指出该NB个目标区块均属于该相同对象，判断电路180可利用该搜索结果(例如上述具有最高的匹配指标的搜索结果)代表该NB个搜索结果的全部；而当该判断结果指出该NB个目标区块中的一个或多个目标区块与对应于该搜索结果的一目标区块属于不同对象，判断电路180避免利用该搜索结果(例如上述具有最高的匹配指标的搜索结果)代表对应于该一个或多个目标区块的一个或多个搜索结果。
假设对应于区块A的搜索结果RA相较于其它搜索结果(诸如搜索结果RB、RC及RD)具有最高的匹配指标时。若判断电路180判断区块A、B、C及D属于该相同对象，判断电路180可利用搜索结果RA来代表对应于区块B、C及D的搜索结果，例如将搜索结果RA当作对应于这个群组的整体搜索结果，而在此情况下，区块A、B、C及D可共享该相同运动向量。若判断电路180判断区块A、B、C及D中的任一个与其它三个属于不同对象的情况下(例如区块A属于某一对象而区块B、C及D属于另一对象)，判断电路180可避免利用搜索结果RA来代表对应于区块B、C及D的搜索结果，例如，判断电路180可自搜索结果RB、RC及RD中选择具有最高的匹配指标者来代表对应于区块B、C及D的搜索结果，而在此情况下，区块A可对应于某一运动向量而区块B、C及D可对应于另一运动向量。
另外，判断电路180可根据亮度信息、色度信息或纹理信息来判断区块A、B、C及D的每一区块与其各自的周围区块之间的相似度，以确认区块A、B、C及D是否属于该相同对象。需注意的是，以上用于判断区块A、B、C及D是否属于该相同对象的方式并不限于特定的判断机制，凡是能有效地判断区块A、B、C及D是否属于该相同对象的任意判断机制均属于本发明的范围。
虽然图像处理电路10需要利用其内的判断电路180判断某一群组中的多个区块是否属于该相同对象，相较于图1至图4的实施例所需执行的比较运作的次数，图5及图6的实施例仍能有效地减少所需的计算量(尤其，整体的比较运作的次数)。另外，以上实施例所述NB的数值并不限于特定数值，其中NB越大，对该目标图像(例如图像IMG(T+1))的整体的搜索次数越少。以图7为例，其中图7为根据本发明一实施例的针对图像IMG(T)中的区块A、B、C、D、E及F进行搜索运作的示意图，其中图像IMG(T)可为该图像的例子，而图像IMG(T+1)可为该目标图像的例子。如图7所示，在本实施例中NB为6，而分组电路120可以六个区块为单位来进行分群，其中包括有区块A、B、C、D、E及F的群组G2可为该群组的例子，在图像IMG(T+1)中的第Rx0行至第Rx1行的像素与第Ry0列至第Ry1列的像素所涵盖的区域(诸如搜索区域SR2)可为对应于群组G2的搜索区域，以及搜索区域SR2可包括分别对应于区块A、B、C、D、E及F的6个子区域SR2A、SR2B、SR2C、SR2D、SR2E及SR2F(例如搜索区域SR2可被分割为6个相同面积的子区域以作为子区域SR2A、SR2B、SR2C、SR2D、SR2E及SR2F)。为简明起见，与前述实施例类似的说明在此不重复赘述。相比于在图6所示的实施例，在本实施例中针对整个图像的搜索运作所需要的比较运作的次数又进一步地被减少。若忽略判断单一群组内的多个区块是否属于一相同对象的运作，针对整张图像的搜索运作所需要的比较运作的次数可表示为M×N×K/NB，但本发明不限于此。
图8为根据本发明一实施例的用于针对一图像(例如图像IMG(T))进行搜索的方法的工作流程。如果能确保整体结果相同，图8所示的一个或多个步骤可在该工作流程中新增、删除或修改，且该一个或多个步骤并非必须完全依照图8所示的顺序来执行。另外，图8所示的工作流程可由图5所示的图像处理电路10来执行，但本发明不限于此。
在步骤810中，图像处理电路10中的分组电路120可将该图像中的多个区块分为多个群组，其中该多个群组中的一群组对应于一目标图像中的一搜索区域，该群组包括该多个区块中的NB个参考区块，以及该搜索区域包括NB个子区域。
在步骤820中，图像处理电路10中的搜索电路140可在该NB个子区域中分别搜索该NB个参考区块以产生分别对应于该NB个参考区块的NB个搜索结果。
在步骤830中，图像处理电路10中的选择电路160可根据分别对应于该NB个搜索结果的NB个匹配指标自该NB个搜索结果中选择一搜索结果，以供利用该搜索结果来代表该NB个搜索结果的一部分或全部。
在步骤840中，图像处理电路10中的判断电路180可判断该NB个目标区块是否属于一相同对象以产生一判断结果，并且根据该判断结果决定是否利用该搜索结果代表该NB个搜索结果的全部。若该判断结果指出该NB个目标区块均属于该相同对象，工作流程进入步骤850a；否则(例如判断结果指出该NB个目标区块中的一个或多个目标区块与对应于该搜索结果的一目标区块属于不同对象)，工作流程进入步骤850b。
在步骤850a中，判断电路180可利用该搜索结果代表该NB个搜索结果的全部。
在步骤850b中，判断电路180可避免利用该搜索结果代表对应于该一个或多个目标区块的一个或多个搜索结果。
另外，图5所示的图像处理电路10中的分组电路120、搜索电路140、选择电路160以及判断电路180中的一个或多个可整合为一个模块电路，或者，分组电路120、搜索电路140、选择电路160以及判断电路180中的任一个可包括多个子电路。此外，分组电路120、搜索电路140、选择电路160以及判断电路180的彼此互相耦接的方式可予以变化，凡是能执行图8所示的工作流程的设备均属于本发明的范围。
另外，图5所示的图像处理电路10以及图8所示的工作流程可应用于(applicableto)不同帧之间的搜索运作，如以上实施例所示。在此情况下，图5所示的图像处理电路10以及图8所示的工作流程可用来进行一对象在不同帧之间的运动估计，但本发明不限于此。在某些实施例中，图5所示的图像处理电路10以及图8所示的工作流程可应用于一相同帧的搜索运作(例如该图像与该目标图像为一相同图像的情况)。在此情况下，图5所示的图像处理电路10以及图8所示的工作流程可用来进行图像的前景背景分割的运作，但本发明不限于此。
综上所述，本发明的实施例提供了一种用于针对一图像进行搜索的方法以及相关的图像处理电路，使得针对整张图像进行搜索运作时所需执行的比较运作的次数能被有效地减少。相较于现有技术，硬件资源能有效地被节省，整体计算量与计算时间均能被有效地减少。因此，本发明能在没有副作用或较不会带来副作用的情况下提升图像处理的整体效能。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡根据本发明权利要求所做的等同变化与修改，皆应属本发明的涵盖范围。
【附图标记说明】
10:图像处理电路
120:分组电路
140:搜索电路
160:选择电路
180:判断电路
IMG(T),IMG(T+1):图像
A,B,C,D,E,F:区块
G1,G2:群组
SR1,SR2:搜索区域
SR1A,SR1B,SR1C,SR1D,SR2A,SR2B,SR2C,SR2D,SR2E,SR2F:子区域
810,820,830,840,850a,850b:步骤

Claims (10)

1.一种用于针对一图像进行搜索的方法，所述图像包括多个区块，所述多个区块中的每一区块包括多个像素，所述方法包括：
利用一分组电路将所述多个区块分为多个群组，其中所述多个群组中的一群组对应于一目标图像中的一搜索区域，所述群组包括所述多个区块中的NB个参考区块，所述搜索区域包括NB个子区域，并且NB为大于一的整数；
利用一搜索电路在所述NB个子区域中分别搜索所述NB个参考区块以产生分别对应于所述NB个参考区块的NB个搜索结果；以及
利用一选择电路根据分别对应于所述NB个搜索结果的NB个匹配指标自所述NB个搜索结果中选择一搜索结果，以供利用所述搜索结果来代表所述NB个搜索结果的一部分或全部，
其中，所述NB个搜索结果分别指出在所述NB个子区域中分别对应于所述NB个参考区块的NB个目标区块。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述NB个匹配指标分别指出所述NB个目标区块相对于所述NB个参考区块的匹配度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
利用一判断电路判断所述NB个目标区块是否属于一相同对象以产生一判断结果，并且根据所述判断结果决定是否利用所述搜索结果代表所述NB个搜索结果的全部。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述判断结果决定是否利用所述搜索结果代表所述NB个搜索结果的全部的步骤包括：
根据所述判断结果指出所述NB个目标区块均属于所述相同对象，利用所述搜索结果代表所述NB个搜索结果的全部。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述判断结果决定是否利用所述搜索结果代表所述NB个搜索结果的全部的步骤包括：
根据所述判断结果指出所述NB个目标区块中的一个或多个目标区块与对应于所述搜索结果的一目标区块属于不同对象，避免利用所述搜索结果代表对应于所述一个或多个目标区块的一个或多个搜索结果。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，NB越大，对所述目标图像的整体的搜索次数越少。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法能够应用于一相同帧的搜索运作。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法能够应用于不同帧之间的搜索运作。
9.一种用于针对一图像进行搜索的图像处理电路，所述图像包括多个区块，所述多个区块中的每一区块包括多个像素，所述图像处理电路包括：
一分组电路，用来将所述多个区块分为多个群组，其中所述多个群组中的一群组对应于一目标图像中的一搜索区域，所述群组包括所述多个区块中的NB个参考区块，所述搜索区域包括NB个子区域，并且NB为大于一的整数；
一搜索电路，其耦接至所述分组电路，用来在所述NB个子区域中分别搜索所述NB个参考区块以产生分别对应于所述NB个参考区块的NB个搜索结果；以及
一选择电路，其耦接至所述搜索电路，用来根据分别对应于所述NB个搜索结果的NB个匹配指标自所述NB个搜索结果中选择一搜索结果，以供利用所述搜索结果来代表所述NB个搜索结果的一部分或全部，
其中，所述NB个搜索结果分别指出在所述NB个子区域中分别对应于所述NB个参考区块的NB个目标区块。
10.根据权利要求9所述的图像处理电路，其特征在于，所述NB个匹配指标分别指出所述NB个目标区块相对于所述NB个参考区块的匹配度。
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