CN1299240C - 隐藏物体识别 - Google Patents

Abstract

一种用于观看被第二物体挡住的第一物体的方法。在本方法中，第一物体具有和第二物体相对的颜色并且第二物体由允许可见光通过的材料制成。通过第二物体的可见光的量不足以让第一物体被人眼看到。本方法包括使用可见光传感器，比如CCD照相机传感器，摄制第一和第二物体的数字图像。接收进计算机系统的数字图像数据包括第一物体数据和第二物体数据。应该了解，第一物体数据和第二物体数据包括颜色信息。在第一和第二物体之间的对比度的量应该是总标度的大约10%，这样在256颜色标度中的差异是大约25级。计算机系统基本上过滤掉第二物体数据并且之后增加和第一物体数据相关联的值直到数据能够可见的显示。

Description

隐藏物体识别

技术领域

本发明涉及数字图像的分析，更为特别的，本发明涉及观看在数字图像中的被挡住的物体。

背景技术

设计系统以观看被其它物体挡住的物体。例如，X射线探测器和红外线探测器允许用户以红外线，X射线，或不是可见光的其它信号来作用物体，从而露出被挡住的物体。为了观察到物体，这种系统需要将物体暴露给信号。需要具有一种方法和系统，以观看在数字图像中的被挡住的物体，同时不需要将物体首先暴露给创建的信号。

发明内容

本发明的一个实施例是一种用于观看被第二物体挡住的第一物体的方法。在本方法中第一物体具有和第二物体相对的颜色并且第二物体由可允许可见光通过的材料制成。通过第二物体的可见光的量并不足以让第一物体被人眼看到。本方法包括使用可见光传感器，比如CCD照相机传感器摄制第一和第二物体的数字图像。接收进计算机系统的数字图像数据包括第一物体数据和第二物体数据。应该了解第一物体数据和第二物体数据包括颜色信息。在第一和第二物体之间的对比度的量应该是总标度的大约10％，这样在256颜色标度中的差异是大约25级。计算机系统基本上过滤掉第二物体数据并且之后增加和第一物体数据相关联的值直到数据能够可见的显示。

计算机系统可以创建数字图像数据的柱状图来允许系统的用户基于柱状图选择第二物体数据。在这样的实施例中，将柱状图显示给用户并且提供用户选择机制用于从柱状图中选择数据。可以通过对于在当前图形程序的范围外的值增加伽马校正来完成基本上过滤掉第二物体数据并增加第一物体数据的步骤。例如，可以将伽马校正值设置为大于2.5的值并且更为通常的在大于6的范围。还可以通过增加亮度并且同时增加伽马校正值来过滤第二物体数据。

通常增加第一物体数据，使得将最初的第一物体数据映射到其中当第一物体数据在显示设备上显示时，在数据级别之间的对比度对人眼可见的值。映射还使得将最初的值映射为可由人眼察觉到的值，其中最初的值是在显示设备上显示时不能被察觉到的低级亮度值。

本方法还包括在过滤掉第二物体数据并且增加/重映射第一物体数据的颜色信息之前，将颜色信息转换为灰度级的步骤。

计算机系统可以识别第一物体是比第二物体亮还是比第二物体暗。如果基本上第二物体比第一物体亮，系统可以反转第一和第二物体数据使得当在过滤之前在显示设备上表示时第二物体显得较暗。可以减少第二物体数据的所有值直到其值是在0-255的标度中是0的黑色的值为止，以此来过滤第二物体数据。

如所述的本方法还可能在用于和计算机一起使用的计算机程序产品中创建，其中计算机程序产品在其上包括计算机代码。本方法的一个实施例是完全自动的。本方法还可以在一个系统中实现，该系统包括用于使用可见光摄制数字图像的照相机，其中由数字照相机创建的数字图像包括表示第一物体和第二物体的数据。系统进一步包括处理器，其用于接收数字图像和处理数字图像来过滤掉第二图像数据并增加第一物体数据的值直到其能够可见的显示。系统可能是自动的，或者接收用于识别数据，例如属于第二物体和伽马校正值的数据，的用户起动信号。

附图说明

通过参考下面结合了附图的详细说明而更加容易的理解本发明的特征，在附图中：

图1示出了一个用于实现用于隐藏物体识别的第一实施例的环境；

图2是一流程图，示出了从视频图像中识别由第二物体隐藏的第一物体；

图3是一更为详细的流程图，示出了用于隐藏物体识别所采取的步骤；

图4是一示例性的柱状图；

图5是一流程图，示出了一个用于实现隐藏物体识别的方法；并且

图6是一流程图，示出了用于隐藏物体识别的方法的自动版本。

具体实施方式

如在下文中使用的，属于“数字视频”意味着可能在显示设备上暂时显示的图像序列的数字表示。通常，数字视频包括多个帧，其中每一帧表示分离的图像。可能将帧进一步细分，这样帧由一系列象素组成。如在下面的描述中使用的，“象素”应该意味着图像的单一点。在图像中包括的象素的数量越多，视频分辨率越高。通常由象素数量的长度和宽度度量来表示分辨率，例如，在800×600的分辨率中，沿着图像的长度有800象素并且沿着图像的宽度有600象素。

术语“亮度”意味着区域显得发光或多或少所根据的视觉属性。亮度是可见光源的能量输出的强度的相关表示。术语“伽马”和“伽马校正值”意味着对应于电压的照明能量定律的指数。术语“伽马校正”意味着为了改变系统传输特性的非线性输出输入特性的插入。术语“正常视频信号”意味着使用相对于红外线的可见光产生的视频信号，或者使图像的主体受到除可见光波之外的某种类型的信号作用而产生的视频图像。术语“多孔材料”是允许直射光的一部分通过材料反射的任何材料。

在本发明的实施例中，提出使用视频图像帧的分析检测隐藏物体的方法。在特定情况下，可以在视频帧中检测到在多孔材料下的物体。多孔材料的实例包括衣服(棉，丝等)，织物和玻璃。如果隐藏物体和多孔材料是相对的颜色，可以显示隐藏物体。相对的颜色是当转换为灰度级时在灰度级级别上相差大约10％的颜色，如果有256灰度级级别，多孔材料和隐藏物体应该相差25个级别或更多。

图1示出了捕捉反射光得到的图像数据的数字图像照相机100。大部分的直射光105在多孔物体110上反射。一小部分直射光115通过多孔材料并且在隐藏物体120上反射。来自隐藏物体的一些反射光通过多孔材料并且由视频图像传感器130捕捉。视频图像传感器130将来自多孔材料和隐藏材料的反射光105，115转换为由数字图像处理器150处理的电信号140。之后对在传感器中的每一象素/接收器，数字图像处理器150以数字格式，比如RGB发送图像数据155到存储器。因为表示多孔材料的象素值远大于表示隐藏物体的象素值的事实，当之后图像数据155在显示设备上显示时，隐藏物体不可见。结果，从显示设备发射的用于多孔材料的光吞没了隐藏物体的象素值引起的发射光。因此，人眼无法察觉到隐藏物体。通常，人眼不能够观察在0-255之间的灰度级上低于80的强度级。这样，在80以下的值将表现为黑色。在图1中，将隐藏物体示为实心的物体，虽然隐藏物体还可能是多孔的。

图2是一流程图，示出了用于为了显示隐藏物体而改变数字图像数据所采用的步骤。在使用视频或图像编辑软件的计算机系统上执行本方法。首先接收表示第一数字图像/帧的数字数据信息200。之后将数据从颜色数字图像数据转换为灰度级数据。之后过滤数字灰度级数据210。以下面的方式进行过滤。如果多孔物体不是黑色的，调整所有象素值使得和多孔物体相关联的象素值默认为黑色。这可能通过应用将在一个阈值灰度级值之上的值去掉的滤波器达成。之后增加通常表示隐藏物体的剩余值220。增加没有被设置为0(黑色)的剩余值，使得值在视觉可察觉的范围之内。例如，假定在0-255之间的灰度级，例如，所有值将增加100。这样重新映射了值，使得将值展开，从而对比度级可被察觉到，而且所有用于表示隐藏物体的象素的亮度/强度级增加，使得象素对人眼可见。本领域普通技术人员应该理解，人眼并不能够很容易的区分具有十分接近的灰度级值的象素。因此，滤波器的一个目的是展开低级别的象素值，使得人眼可以察觉到对比度。

图3是一更为详细的流程图，示出了隐藏物体识别采用的步骤。如前所述，一旦将数字图像数据接收进计算机系统，通过本领域普通技术人员已知的技术将颜色信息转换为灰度级信息。虽然相同方法也可应用于颜色信息。

首先，产生在图像序列中形成第一图像的数字图像数据的柱状图300。在图4中示出了一个示例性的柱状图。在垂直轴上表示值出现的数量并且在水平轴上表示灰度级值。这样，这个柱状图指示某强度多少次发生在给定图像中。柱状图提供加权来允许用户选择低强度级。通常，高强度级将占优势并且比较不可见的值(低强度值)在强度上，并且通常在发生的数量上小的多。这样，可以很容易的识别可见值并且通过滤波或其它本领域普通技术人员已知的方式将其移去。

在一个实施例中，计算机系统允许用户观看柱状图并且确定来自柱状图的图形表示的低级别强度的光的部分310。低的光强度级是那些由可见光产生的，但是如果在显示设备上显示的话不能被人眼察觉到的光。用户之后选择滤波器并且过滤掉所有其它光(高强度的光)320。通常，可以以视觉确定低级别强度的光并且由计算机系统的用户选择。一旦过滤掉高强度的光，将低级别的光重新映射到高级别的值，使得显示设备将显示重新映射的值330。还将这些值展开使得对比度更为明显。例如，如果在低和高强度之间去掉的是在0-255之间的40个标度，并且在135和255之间重新映射值，对比度增加三倍，使得1和2的值不是135和139。之后将两个映射的低强度级显示给系统的用户340。如果由低强度级表示的物体可见，用户反映图像无法接受350。用户通过比如键盘或鼠标的用户输入设备指示这一点。之后本方法为用户提供重新确定在低和高强度级之间的阈值或提供低强度值的新的重映射，使得值更亮，或在值之间提供更多的对比度，或者是上面两者。本系统还可以使得用户选择用于在低级别强度值和高级别强度值之间分开的新值350。如果用户指示隐藏物体可见，过程结束。

如图5所示，可能通过增加伽马校正和/或亮度来完成过程，首先将亮度和/或伽马校正值应用到数字图像数据410。通过增加亮度级，最终使得高级别强度的光饱和，趋向白色，从而过滤高级别强度的光。之后可以移去所有饱和的值，从而只剩下低级别值。之后可以使用伽马校正来增加剩余的值。调整伽马增加强度值，同时不会过度放大由仅按比例在所有值中增加亮度而产生的噪声。增加伽马以非线性方式增加了强度，使得新的强度为：

新的强度＝(当前强度/255)1/伽马

因为伽马校正的非线性特性，所以也以非线性方式增加噪声。

在本发明的这个实施例中，应用的伽马校正值必须大于正常情况下和阴极射线管(“CRT”)显示器一起使用的值，对于这个实施例，通常伽马校正值应该在六到十之间，其中标准阴极显示器具有大约2.2-2.5的伽马校正值并且现有技术的视频编辑软件具有最大为5的伽马校正值。

一旦将滤波器应用到视频图像数据并且放大了低级别的视频图像数据，将表示当前帧的低级别强度的视频图像数据显示给用户420。显示给用户的数据可能还包括一些高级别强度视频数据。之后用户可以交互的改变伽马和亮度值430，并且再次将结果值显示给用户。通过这个过程，显示由低级别光表示的图像。当满足图像时，用户使得计算机系统将帧的改变的视频数据写到视频存储450。以类似的方式处理之后的视频帧，直到所有帧处理完毕480。于是完成隐藏物体识别490。

在用于隐藏物体识别的本方法的第一实例中，分析一个穿着黑色衬衣并且在下面有白色的枪的人的图像。在正常光照情况下捕捉此人的数字图像。如果在显示设备上显示数字图像，人眼仅可以看到在屏幕上显示的象素具有零值的黑色衬衣。通过白色的枪反射的光在过程中减弱并且可能变为不能够由人眼察觉到的强度级。虽然光是不可察觉的，但是光信息由数字图像设备的传感器捕捉到了。如果增加伽马和亮度，黑色值不增加。但是，因为来自白色的枪的光的微小的量不是零值，所以它被放大。一些噪声也会被放大并且显示，但是如果对于照相机可用的光足够亮的话，优选的为500Lux或更多，系统将可以清楚的示出白色的枪。在另一实例中，分析一个穿着白色衬衣并且在下面有黑色的枪的人的图像。在这样的图像中，反转视频使得过滤高强度数据，这样现在衬衣显示为黑色并且由此提供0的强度值。之后将低级别强度数据映射到值在可见范围之内，例如，在从0-255的标度中的100-255的范围之内。这可以通过首先将数据转换为灰度级数据或使用来自数字图像传感器的基于颜色的数据来实现。另外，隔开值使得在值之间的距离增加，从而使得对比度更容易被人眼感觉到。

在第三实例中，分析一个穿着深灰色衬衣并且在下面有浅灰色的枪的人的图像。减少对应于深灰色衣服的强度级别使得将其设为黑色。之后，浅灰色的枪将是在黑色以上的相同的值。之后使用亮度或伽马增加对应于浅灰色的枪的值和噪音，从而过滤浅灰色的枪的浅色值并且将其映射到如前所述的，可由人眼察觉到的值。

如图6所示，这个过程可以是自动的。在一个变型中，计算图像的所有数字数据的平均值510。平均值确定高强度值在何处。之后，确定到平均值的标准偏差520。之后将在一个标准偏差之中的在平均值之下的所有值以及所有在平均值之上的值都识别为高强度值530。之后高强度值被过滤并且因此从构成图像的数字数据集中移去540。之后将低级别值映射到可见的值550。还增加在值之间的间隔使得在值之间的对比度对人眼来说更易察觉。例如，自动系统可能确定在低级别值中的最低的和最高的值，并且将两个值相减来确定范围。之后将这个范围映射到可见光范围。例如，如果标度在0-255之间并且低级别值在1-41之间，范围是40。在80以上的值可由人眼正常的察觉到，所以将40的范围映射到175(80-255)的范围。这样，所有来自低级别光的值将在80和255之间的值上展开。之后在显示设备上显示低级别数据值560。

系统可以进一步自动将颜色数据改变为灰度级数据以便进行处理。应该理解，虽然数据可能被转换为灰度级以确定高强度和低强度值，但颜色信息仍然得到保持，并且可能用于重新映射低强度值，这样，可能以在被重新映射到可见值之后的颜色显示低强度值。

照相机的角度应该和正常摄制物体以获得最好效果的角度相差40度以内。如果外部服装十分亮或者白，则可以将图像反转，使得亮的物体变暗并且检测到在多孔材料下面的对比物体。在本说明中，500Lux或更高的环境光情况用于照亮所关心的物体。

应该注意到这里使用的流程图示范了本发明的多种方面，并且不应该被解释为显示本发明到任意特定逻辑流程或逻辑实现。可以将所述的逻辑分为不同的逻辑模块(例如，程序，模块，功能，或子程序)，同时不改变整个结果或不脱离本发明的真正范围。往往也可以以不同顺序执行，添加，修改，省略逻辑要素，或者使用不同的逻辑结构(例如，逻辑门，循环图元，条件逻辑，和其它逻辑结构)实现，同时不改变总的结果和不脱离本发明的真正范围。

本发明可能具体表现为很多不同形式，包括，但是不限制于，用于和处理器(例如，微处理器，微控制器，数字信号处理器，或通用计算机)一起使用的计算机程序逻辑，用于和可编程的逻辑设备(例如，现场可编程门阵列(FPGA)或其它PLD)一起使用的可编程逻辑，离散器件，集成电路(例如，专用集成电路(ASIC))，或任意其它包括它们的任意组合的装置。

在这里，实现前述的所有或部分功能性的计算机程序逻辑可以具体表现为多种形式，包括，但是不限制于，源码形式，计算机可执行形式，以及多种中间形式(例如，由汇编程序，编译器，连接器，或定位器产生的形式)。源码可能包括一系列以多种用于和多种操作系统或操作环境一起使用的程序语言中的任意(例如，对象码，汇编语言，或比如Fortran，C，C++，JAVA，或HTML的高级语言)实现的计算机程序指令。源码可能定义并使用多种数据结构和通信消息。源码可能以计算机可执行形式(例如，通过解释程序)，或者可以将源码转换(例如，通过翻译程序，汇编程序，或编译器)为计算机可执行形式。

可以以任意形式(例如，源码形式，计算机可执行形式，或中间形式)永久的或暂时的在有形的存储媒介，比如半导体存储器设备(例如，RAM，ROM，PROM，EEPROM，或闪存可编程RAM)，磁存储器设备(例如，磁盘或固定盘)，光存储器设备(例如，CD-ROM)，PC卡(例如，PCMCIA卡)，或其它存储器设备中固定计算机程序。计算机程序可能以任意形式固定在信号中，其中该信号可使用多种通信技术，包括，但是不限制于，模拟技术，数字技术，光技术，无线技术，网络技术，互联网络技术中的任意一种发送到计算机。计算机程序可以以任意形式分布在，比如，具有附加的打印或电子文件(例如，压缩软件或磁带)的可移动的存储媒介中，预先载入计算机系统(例如，在系统ROM或固定盘上)，或者从服务器或电子公告板上通过通信系统(例如，因特网或万维网)分配。

在这里，可能使用现有的手工方法设计实现前述的所有或部分功能性的硬件逻辑(包括用于和可编程逻辑设备一起使用的可编程逻辑)，或者使用多种工具，比如计算机辅助设计(CAD)，硬件描述语言(例如，VHDL或AHDL)，或PLD编程语言(例如，PALASM，ABEL，或CUPL)来对其进行电子设计，捕捉，仿真和记录(documented)。

本发明可能具体表现为其它特定形式，同时不脱离本发明的真正范围。在所有方面都应该认为所述的实施例是示意性而不是限制性的。

Claims (32)

1.一种用于观看具有和第二物体相对的颜色的第一物体的方法，其中第二物体挡住了第一物体的可见性，其中可见光通过第二物体，该方法包括：

将表示被第二物体挡住的第一物体的数字图像数据接收进计算机系统；其中数字图像数据至少包括由可见光产生的第一物体数据和第二物体数据并且每一数据具有相关的值；

过滤掉第二物体数据；并且

增加第一物体数据的值直到其能够可见地显示。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包括创建数字图像数据的柱状图；以及

基于柱状图选择第二物体数据。

3.如权利要求1所述的方法，其中过滤掉第二物体数据并且增加第一物体数据是至少通过增加伽马校正实现的。

4.如权利要求3所述的方法，其中设置伽马校正大于2.5。

5.如权利要求3所述的方法，其中设置伽马校正大于或等于6，且小于或等于10。

6.如权利要求1所述的方法，其中增加第一物体数据包括将第一物体数据映射到某值，使得当在显示设备上显示第一物体数据时，在数据级之间的对比度是人眼可以探测到的对比度。

7.如权利要求6所述的方法，其中映射的执行使得映射到在由显示设备显示时可由人眼观察到的数据值。

8.如权利要求1所述的方法，其中增加第一物体数据是至少通过增加亮度实现的。

9.如权利要求1所述的方法，其中第一物体和第二物体具有相对的颜色。

10.如权利要求1所述的方法，其中第一物体和第二物体具有相对的颜色，其在256级的标度中的差异平均大于25级。

11.如权利要求1所述的方法，其中以值的标度表示图像数据并且其中第一物体和第二物体具有相对的颜色，使得第一物体数据和第二物体数据的颜色相差标度的百分之十。

12.如权利要求1所述的方法，其中过程是自动的。

13.如权利要求2所述的方法，其中过程是自动的。

14.如权利要求1所述的方法，其中第一物体数据和第二物体数据包括颜色信息。

15.如权利要求14所述的方法，进一步包括：

将来自第一物体数据和第二物体数据的颜色信息转换为灰度级。

16.一种用于在显示设备上显示表示在数字图像中的第一物体的第一物体数据的方法，其中第一物体被第二物体挡住，可见光通过第二物体，第一物体和第二物体具有相对的颜色，本方法包括：

将表示数字图像的数字数据接收进计算机系统；以及

过滤第一和第二物体数据，使得在显示设备上可见地显示第一物体数据并且删去第二物体数据。

17.如权利要求16所述的方法，进一步包括：

使用可见光传感器获得第一物体和第二物体的数字图像，其中可见光传感器产生第一物体数据和第二物体数据。

18.如权利要求16所述的方法，其中过滤包括：

将第一物体数据映射到某标度，使得当显示时在数据值之间的对比度对人眼可见。

19.如权利要求16所述的方法，进一步包括：

在显示设备上显示第一物体数据。

20.如权利要求19所述的方法，进一步包括：

在显示设备上显示第一物体数据之后提供过滤的手动调整。

21.如权利要求16所述的方法，其中过滤包括：

创建表示数字图像的数字数据的可见显示的柱状图；

提供对于表示数字图像的一组数字数据的用户选择；

从表示数字图像的数字数据移去所选组；并且

对数字数据应用伽马校正，增加伽马校正值直到当在显示设备上显示数字数据时可以显示第一物体，以此来调整剩余的数字数据的数据值。

22.如权利要求16所述的方法，其中第一物体数据和第二物体数据包括颜色信息。

23.如权利要求22所述的方法，进一步包括：

将第一物体数据和第二物体数据的颜色信息转换为灰度级。

24.如权利要求23所述的方法，其中如果第二物体比第一物体暗，至少调整第二物体数据直到当在显示器上表示时，所有第二物体数据产生零输出。

25.如权利要求23所述的方法，其中如果第二物体比第一物体亮，则反转第一和第二物体数据，使得当在显示设备上表示时，第二物体显得更暗。

26.根据权利要求25所述的方法，至少调整第二物体数据直到当在显示器上表示时，所有第二物体数据产生零输出。

27.如权利要求25所述的方法，进一步包括：

将第一物体数据映射到某数据值，使得当在显示器上表示时，该数据值可见，并且将在数据值之间的定标增加到第一物体数据之间的定标之上。

28.如权利要求26所述的方法，进一步包括：

将第一物体数据映射到某数据值，使得当在显示器上表示时，该数据值可见，并且将在数据值之间的定标增加到第一物体数据之间的定标之上。

29.一种用于检测由第二物体隐藏的第一物体的系统，该系统包括：

照相机，用于使用可见光获得数字图像，数字图像包括表示第一物体和第二物体的数据；

处理器，用于接收数字图像并处理数字图像来过滤掉第二物体数据并且增加第一物体数据的值直到其能够被可见地显示。

30.如权利要求29所述的系统，其中处理器接收用户起动信号并且处理器增加伽马校正值。

31.如权利要求30所述的系统，其中增加伽马校正值增加到大于或等于5。

32.如权利要求29所述的系统，其中处理器增加第一物体的值并且增加在第一物体数据之间的定标，其中第一物体数据在标度上。

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