CN1178167C - 基于图象内容的图象选择 - Google Patents

Abstract

一种图象捕获系统包括一个图象输入和处理单元。图象输入获得随后要传送到处理单元的图象信息。处理单元与图象输入连接以用于确定关于图象信息的图象量度。处理单元在图象量度满足预定条件时引出一个捕获序列。该捕获序列可存储一个或多个图象，或者它可指示已经检测到一个或多个图象。在一个实施例中，图象输入来源于图象传感器，如CMOS或CCD传感器。

Description

基于图象内容的图象选择

本发明涉及成象领域。特别是，本发明涉及根据图象内容进行的图象选择。

诸如静止和视频摄像机的图象捕获装置通常根据来自用户的触发器输入存储图象。有时触发器是人工输入，如，按下按钮。触发器也可通过与快速选通或定时器连接而远程触发。

然而，对于某些事件来说却非常难以触发。例如，在雷暴期间捕获闪电的图象非常困难，这是因为该事件的不可预测性以及捕获该事件需要快速定时。

一种能够捕获闪电的方法是拍摄天空的视频图象，并且该视频周期中发生闪电的一段时间正在捕获图象(捕获周期)。但是，这种方法存在几个方面的问题。

首先，视频图象的质量一般不如静止图象的质量。第二，因为视频图象必须进行存储，所以捕获周期受到摄像机存储空间量的限制。这在目标图象可能需要一个很长的时间才能出现时受到了限制。最后，在捕获期间必须有人观察闪电是否发生以知道目标图象是否已经被捕获到，或是用户可能不得不回放全部的视频记录以确认是否发生了所希望的事件。因此我们希望能有一种更加自动的方法来检测目标图象。

一种图象捕获系统包括一个图象输入和处理单元。图象输入获得随后要传送到处理单元的图象信息。处理单元通过图象信息确定图象量度(metric)。处理单元在图象量度满足预定条件时引出一个捕获序列。该捕获序列可存储一个或多个图象，或者它可指示已经检测到一个或多个图象。在一个实施例中，图象输入来源于图象传感器，如CMOS或CCD传感器。在另一个实施例中，图象输入来源于视频流。

图1所示为根据本发明的一个实施例的图象捕获系统。

图2所示为图象捕获系统的另一个实施例。

图3所示为由图象捕获装置201所采样的图象的表示。

图4所示为对应于图3所示图象的亮度的典型直方图。

图5所示为通过计算机程序产生的图象的表示。

图6所示为对应于图5所示图象的亮度的典型直方图。

图7所示为触发机理的实施例。

图8所示为可用在图象捕获装置上的接口的实例。

图9所示为一种图形接口，其中各种阈值在图象量度的几个级别被识别。

图10所示为用于测量图象的蓝色分量的触发器系统的实例。

下面将描述用于确定一个或多个图象何时匹配图象概貌(profile)的装置和方法。在第一实施例中，图象由摄像机中的图象传感器采样。图象概貌包括诸如彩色内容和光强信息的图象量度的一个或多个阈值。来自图象传感器的图象被处理并且与图象概貌的图象量度相比较。如果匹配的话，则如下所述，摄像机触发一个捕获序列，其中一个或多个图象存储到存储介质中。捕获序列可以只存储一个图象，或者捕获序列根据需要也可存储多个图象。如果图象被缓存，那么在图象序列触发之前的采样图象也可存储到存储介质中，这将在随后进行更详细地描述。

在第二实施例中，图象由图象的集合或视频流提供，例如，电视信号，VCR输出或数字视盘(DVD)输出。来自视频流的图象被处理并且与在图象概貌中规定的图象量度阈值相比较以确定是否匹配。这有利于寻找视频流中的特定图象。例如，在使用视频摄像机捕获图象后，该第二实施例可用于自动判定捕获周期内是否有希望的图象。这使用户在捕获周期不需要必须在现场。

当一个图象与图象概貌匹配，即达到所有阈值的时候，一个捕获序列产生。这使得一个或多个图象存储到存储介质中，或者它引出一个指示，即图象已经在视频流中找到。所识别图象的位置或时间索引信息也可以存储。

图象量度来源于图象的各种分量。在一个实施例中，图象量度包括彩色内容和光强信息，但又不限于此。下面是根据彩色内容触发一个捕获序列的实例。聚焦于一颗树的摄像机通过监视图象中的蓝色内容可检测一只蓝色鸣鸟何时进入图象中。当蓝色内容超出了图象概貌中设定的规定阈值时，图象捕获被触发。类似地，通过监视图象中的蓝色内容并且在蓝色内容降至规定阈值以下时触发一个捕获序列，摄像机可用来检测蓝色鸣鸟何时离开图象。还可进一步规定蓝色内容以仅仅对某个蓝色调触发，从而仅仅捕获某个蓝色鸣鸟或某一种蓝色鸣鸟的图象。

在一个优选实施例中，包括图象概貌的图象量度的阈值可通过一个接口被编程。图象概貌可设置为易于匹配图象的一个或多个色度，或者图象概貌可设置为难以与图象的一个或多个色度匹配。例如，所设置的触发器要使得图象内容中的微小变化不会触发一个捕获序列。

也可根据图象量度的变化率来建立图象概貌。例如，闪电的特点在于其光强的快速变化。闪电的图象可通过规定图象概貌中的亮度变化率来捕获。当检测的亮度变化率超出了图象概貌的规定变化率时，一个捕获序列被触发。但是，也可建立一个对应于诸如日出或日落的缓慢的亮度变化率以便不触发一个捕获序列。

图1所示为根据本发明的一个实施例的图象捕获系统100。该图象捕获系统包括图象输入102、图象处理单元104、处理器120和存储介质140。

图象输入102通过使用已经技术中熟知的技术捕获图象信息。在一个实施例中，图象输入102是互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器。但是，图象输入102也可以是电荷耦合器件(CCD)传感器或其它类型的图象传感器。图象输入也可以是接收来自电视、卫星广播、VCR或其它数字视频记录的视频流的接口。图象输入102连接图象处理单元104以向其提供图象信息。图象处理单元104可包括彩色检查表以用于调节像素数据的彩色值。图象处理单元104也可包括用于压缩图象信息的压缩单元。在一个实施例中，数据流管理器108连接图象处理单元104至总线110。

在一个实施例中，处理器120、直方图单元130和存储介质140与总线110连接。处理器120被连接以接收固件(或也可以是存储器)122的指令，以用于指示处理器执行何种操作。处理器也可与提供定时输入的定时器124连接，这样处理器120可确定直方图单元130所产生的图象量度的变化率，随后将对此进行描述。在一个实施例中，存储器单元126与处理器120连接以存储包括图象量度的一个或多个阈值的图象概貌。这些阈值与直方图单元130产生的图象量度进行比较。

直方图单元130被连接以接收来自图象处理单元104的图象信息。在一个实施例中，数据流管理器108把图象信息传送到直方图单元130，并且该直方图单元130通过图象信息确定一个或多个图象量度。作为一个实例，数据流管理器可以是DMA。在一个实施例中，直方图单元产生色度数据，如红色、绿色和蓝色(RGB)分量的量。另外，直方图单元130可确定其它的色度数据。例如，它可确定青色、洋红、黄色和光强(CMYK)数据。直方图单元130也可确定光度数据。光度数据包括光强或亮度，以绝对或相对量度来测量。但是，图象量度并不局限于彩色和光强；通过图象信息也可确定其它的图象量度。在一个实施例中，图象信息在直方图单元130确定图象量度时被临时存储到存储器132中。

处理器120把直方图单元130产生的图象量度与其图象概貌进行比较。在一个实施例中，对于每个图象量度来说，图象概貌指示一个阈值并且根据所测量的图象量度是否低于或高于该阈值来指示是否满足该图象量度的匹配。对于每个图象量度来说，也可以规定两个阈值，其中只有在所测量的图象量度高于第一阈值并且低于第二阈值时才会发生匹配。随后将更详细地讨论阈值的级别。

当通过图象信息确定的图象量度与图象概貌匹配的时候，即满足所有的阈值时，存储介质140用来存储图象信息。在一个实施例中，一个或多个图象在存储到存储介质140之前临时存储到了存储区132中。通过把图象缓存到存储区132中，在触发一个捕获序列之前的图象可被存储。在一个实施例中，固件122和存储器122、126、132以及140的各种组合可组合在一个单元中。

外接口160可用于从存储介质140下载存储的图象。外接口160也可用于输入图象概貌。

图2所示为图象捕获系统200的一个实施例。图象捕获部分201包括图象输入202、处理器220、固件222和定时器224，它们与图1中具有相同名称的对应元件相类似。图象测量单元204把图象处理单元104、数据流管理器108和直方图单元130结合在了一起。主个人计算机经通信链路265与图象测量单元204连接。

经通信链路265，主个人计算机可向图象捕获部分201提供图象概貌的输入。在一个实施例中，存储介质可包括在主个人计算机270中，这样的话，它不就不需要置于图象捕获部分201中。主个人计算机270也可以在软件或硬件中执行直方图单元130的功能。

图3所示为通过图象捕获装置201采样的夜景图象的表示。图4所示为对应于图3所示图象的亮度的典型直方图。横轴代表亮度级。纵轴则代表每个亮度级中的光点数(count of luminosity)。

在一个实施例中，诸如图3的背景图象通过图象捕获装置201捕获。该图象的直方图确定图象量度，接着，其与随后采样的图象进行比较。所产生的图象概貌具有与背景图象的图象量度相关的一个或多个阈值。

图7所示为触发机理的实施例。图象数据的直方图在块700中确定。在块705中，一个或多个亮度级中的数值与源于背景图象的直方图的图象概貌进行比较。在判定块710中，如果一个或多个亮度级中的数值大于图象概貌的阈值，则一个捕获序列被触发(块715)。但是，如果比较结果并不是所有的都大于典型图象，则另一个图象被取样(块720)。

图象概貌的阈值可预设为任何高于典型背景图象的百分比或数值。例如，它可以预设为高于典型背景图象5％或10％。它也可预设为一个低于典型背景图象的量或百分比。

图8所示为可与图象捕获装置一起使用的接口的实例。用于采集背景图象的“SBI”按钮802产生背景图象的直方图和图象量度。根据背景图象的预设变化可通过选择一些按钮轻松选定：按钮组804指示阈值“大于”或“小于”背景图象的直方图，按钮组806指示百分比(5％、10％或20％)，以及按钮组808指示要比较哪一种量度。图象量度可包括红色、绿色、蓝色和亮度。

但是，通过按钮输入复合阈值的接口会受到限制。因此，使用图形接口也许会更适于完成任务。

图9所示为一个图形接口，其中各种阈值被确认为图象量度的几个级。对于标有“>”的阈值来说，当在该级别的图象量度具有一个高于该阈值的测量值时，一个捕获序列被触发。对于标有“<”的阈值来说，当在该级别的图象量度具有一个低于该阈值的测量值时，一个捕获序列被触发。

作为一个实例，图9示出了第一图象量度900，它用于在该图象量度的测量值大于阈值902时触发一个捕获序列。当该图象量度的测量值低于阈值912的时候，第二图象量度910被建立以触发一个捕获序列。建立第三图象量度920以在该图象量度的测量值低于阈值924但高于阈值922时触发一个捕获序列，并且建立第四图象量度930以在该图象量度的测量值高于阈值934或低于阈值932时触发一个捕获序列。在一个实施例中，为了触发捕获序列，所有的图象量度(例如，900、910、920和930)的阈值要求必须被满足。在另一个实施例中，为了触发该捕获序列，只有图象量度(例如900、910、920或930)的阈值要求中的一个或任何组合需要满足。

在一个实施例中，摄像机包括一个接口，如LCD屏幕以及或是按钮或是图形接口，这样图象概貌的阈值可输入到摄像机中。

产生适合于触发一个捕获序列的图象概貌的一种方法产生一个类似于所希望图象的模型图象。可通过使用软件修改背景图象来产生该模型图象。也可通过使用熟知的技术把类似于所希望图象的图象扫描到计算机中。之后，通过使用软件或硬件模仿背景图象的直方图可由模型图象产生一个直方图。随后，模型图象的直方图可与通过图象捕获装置捕获的背景图象的直方图进行比较。根据直方图的图象量度的一个或多个阈值可设立为使所希望的图象触发一个捕获序列。

例如，图5所示为通过计算机程序产生的图象的实例表示。图6是对应于图5所示图象的亮度的典型直方图。在一个实施例中，背景图象使用图象捕获装置201获得。该图象在主计算机270中修改。背景图象和修改图象的直方图均通过使用装载于主计算机270上的软件产生。这两个直方图相互比较以确定哪个图象量度最适合于作为触发捕获序列的阈值使用。

在图5和6的情况下，对应于夜晚闪电的几个亮度级中的数值显然大大高于图3和4中的情况。

在一个实施例中，用户人工确定一个或多个图象量度的阈值。在另一个实施例中，通过比较两个或更多的直方图，软件确定图象量度的阈值。该软件确定直方图中一个或多个亮度级，其中两个图象的量度差别最大。软件可通过背景图象产生一个或多个阈值，确认该阈值高于背景图象并且允许一个余量以考虑到噪声。随后，主计算机270把该阈值信息传递到图象捕获装置201。如果希望的话，主计算机随后可断开与图象捕获装置201的连接。

图10所示为根据彩色内容的图象量度触发捕获序列的图象捕获系统的实例。这个实例根据蓝色内容触发一个捕获序列。但是图象概貌可根据其它的色度或光度数据建立。

图象信息在块1000中获得。在块1002，图象信息分解为红色、绿色和蓝色分量。在块1004，图象数据的蓝色分量被处理以提供蓝色分量的图象量度。在块1006，蓝色分量量度与图象概貌进行比较。如果蓝色分量量度满足一个或多个图象概貌阈值中的每一个(即，匹配图象概貌)，那么该图象在块1010被捕获。如果在块1008蓝色图象量度不满足全部的一个或多个阈值，则该图象不被捕获。而是在块1000重新开始流程，并且获得来自另一个图象的图象信息。

因此，确定一个或多个图象何时满足图象概貌的装置和方法被公开。这里所描述的特定装置和方法仅仅示意本发明的原理。在不背离所述发明范围的情况下，可进行各种形式上和细节上的改进。尽管本发明以特定的实施例来显示，但这不应当被认为是在限制本发明。所述发明只由附属权利要求的范围来限定。

Claims (12)

1.一种图象捕获系统，包括：

一个图象输入装置，用于周期性地获得多个图象；

一个与图象输入装置连接的用于存储所述多个图象的存储单元；以及

一个与图象输入装置和存储单元连接的处理单元，用于独立地为根据各个图象内容获得的多个图象中的每个图象确定图象量度，以确定所述图象量度是否超过一个关于图象概貌的可编程的阈值，并且如果所述各个图象量度被确定超过所述可编程的阈值时从所述多个图象中识别图象。

2.根据权利要求1所述的图象捕获系统，其中图象量度包括光度数据，并且其中在光度数据达到预定阈值时，预定条件被满足。

3.根据权利要求1所述的图象捕获系统，其中图象量度包括光强信息，并且其中在光强信息达到预定阈值时，预定条件被满足。

4.根据权利要求1所述的图象捕获系统，其中图象量度包括光强信息，并且其中预定条件与光强信息的变化率有关。

5.根据权利要求1所述的图象捕获系统，其中图象量度包括色度数据，并且其中在色度数据达到预定阈值时，预定条件被满足。

6.根据权利要求1所述的图象捕获系统，其中图象量度包括色度数据，并且其中预定条件与色度数据的跃迁率有关。

7.根据权利要求1所述的图象捕获系统进一步包括：

一个用于接收规定预定条件的参数的端口。

8.根据权利要求1所述的图象捕获系统进一步包括：

一个允许输入预定条件的接口。

9.根据权利要求1所述的图象捕获系统，其中图象输入装置是一个图象传感器。

10.根据权利要求1所述的图象捕获系统，进一步包括：

一个存储单元，用于为图象输入装置和处理单元存储图象信息。

11.一种图象捕获系统，包括：

一个传感器，用于周期性地传感图象数据；

一个直方图单元，用于根据传感器传感的图象数据的内容产生图象量度；

一个存储单元，用于存储图象概貌和由所述传感器传感的图象数据；以及

一个处理器，用于独立地将所述直方图单元产生的图象量度与所述存储的图象概貌相比较，并且当各个图象概貌和图象量度之间的差值超过一个阈值时识别至少一部分存储在存储器单元中的被传感的图象数据。

12.根据权利要求11所述的图象捕获系统进一步包括：

一个连接到直方图单元的定时装置，用于确定图象量度的变化率。

Images