DE68923052T2 - Bildverarbeitungsverfahren. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bildverarbeitungsverfahren zur Erzeugung einer Dichte-Cooccurrence-Matrix eines ursprünglichen Bildes.
• Die Dichte-Cooccurrence-Matrix stellt ein bedeutendes Merkmal bei der Textur-Analyse dar. Mit herkömmlichen Verfahren dauert es eine lange Zeit, um eine derartige Matrix zu erzeugen. Die Matrix ist ein zweidimensionaler Ausdruck einer Beziehung zwischen der Dichte eines jeden Pixels zu anderen Pixeln.
• Die Erfinder nehmen an, daß gemäß herkömmlichen Verfahren ein verschobenes Bild dadurch erzeugt wird, daß es um eine vorgegebene Distanz gegenüber dem originalen Bild verschoben wird. Anschließend werden korrespondierende Pixel in beiden Bildern miteinander verglichen. Für diese Verarbeitung wird bei einer Software-Lösung viel Verarbeitungszeit benötigt, und es sind viele Abtastvorgänge notwendig. Wenn die Abtastung gemäß der Video-Abtastung erfolgen soll, wird etwa 1 Sekunde zur Verarbeitung eines Bildes mit 16 Graustufen benötigt.
• Aus der EP-A2 0 549 (Stand der Technik gemäß Artikel 54(3) EPÜ) ist ein Bildverarbeitungsverfahren zum Erzeugen einer Cooccurrence-Matrix auf sehr schnelle Weisen bekannt. Entsprechend dem beschriebenen Verfahren wird ein Ursprungsbild in einem ersten Speicher gespeichert, und die verschobene Version dieses Ursrpungsbildes wird in einem zweiten Speicher gespeichert. Die Bilddichtedaten, die in dem zweiten Speicher gespeichert sind, werden nacheinenader ausgelesen und einem Zählerabschnitt als Adreßdaten zugeführt. Gleichzeitig werden die entsprechenden Daten des ersten Speichers ausgelesen und einer Vergleichseinrichtung zugeführt. In der Vergleichseinrichtung werden die Dichte-Daten des ersten Speichers mit einem vorgegebenen Dichte-Wert verglichen, und im Falle der Übereinstimmung zwischen dem vorgegebenen Wert und dem momentan zugeführten Dichte-Wert wird ein Zählsignal von der Vergleichseinrichtung zum Dateneingang des Zählabschnittes übertragen, wodurch der Zählerwert, welcher unter der momentan ausgewählten Adresse des Zählabschnitts gespeichert ist, erhöht wird. Nach dem Abtasten aller Daten aus dem ersten und zweiten Speicher wird der der Vergleichseinrichtung eingegebene Wert verändert, um bei einer weiteren Abtastung eine weitere Zeile (Spalte) der Cooccurrence-Matrix zu erzeugen.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines verbesserten Bildverarbeitungsverfahrens zum Erzeugen einer Dichte-Cooccurrence-Matrix mit hoher Verarbeitungsgeschwindigkeit.
• Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.
• Im fölgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen nähr erläutert. Dabei zeigen die Zeichnungen im einzelnen:
• Fig. 1 ein Bildverarbeitungssystem, wie es für das Bildverarbeitungsverfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
• Fig. 2 ein zu verarbeitendes Bild;
• Fig. 3 ein verschobenes Bild, welches gegenüber dem ursprünglichen Bild um eine vorgegebene Distanz verschoben ist;
• Fig. 4 Dichtedaten eines Pixels des ursprünglichen Bildes;
• Fig. 5 Dichtedaten eines Pixels des Bildes der Fig. 3;
• Fig. 6 Daten, wie sie durch Verschieben der Daten der Fig. 4 um vier Bits nach links erhalten. werden;
• Fig. 7 Daten, wie sie durch Addieren eines jeden Bits der Daten der Fig. 5 mit dem entsprechenden Datenbit der Fig. 6 erhalten werden; und
• Fig. 8 Daten, wie sie durch Verschieben der Daten der Fig. 4 um ein Bit nach links erhalten werden.
• Fig. 1 zeigt ein Bildverarbeitungssystem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Bildverarbeitungssystem weist einen Frame-Speicher 1 mit einer Vielzahl von Ebenen sowie eine Berechnungseinheit die über einen lokalen Bus 2 mit dem Frame-Speicher 1 verbunden ist, auf.
• Der Berechungseinheit werden Bilddaten von dem Frame-Speicher 1 eingegeben, und die Berechnungseinheit gibt die Berechungsergebnisse an den Frame-Speicher 1 oder ein Register 4 aus.
• Ein Datenausgang des Registers 4 ist mit einer einfachen Berechnungseinheit 5 verbunden. Der Ausgang der Einheit 5 ist mit dem Dateneingang DI des Registers verbunden. Ein Ausgang der Berechnungseinheit 3 wird einem Adreßeingang A des Registers 4 eingegeben, um eine Adresse für das Register 4 entsprechend dem Berechnungsergebnis der Berechnungseinheit 3 zuzuführen.
• Die einfache Berechnungseinheit erhöht die Daten von dem Datenausgang DO des Registers 4 um 1. Die erhöhten Daten werden dem Dateneingang DI des Registers 4 erneut eingegeben. Auf diese Weise speichert das Register die Anzahl der Ausgaben von der Berechnungseinheit für jeden Wert des Berechnungseregnisses.
• Zuerst wird ein um eine vorgegebene Distanz (DX, DY) von einem ursprünglichen Bild (Fig. 3) verschobenes Bild (Fig. 2) erzeugt, um eine Dichte-Cooccurrence-Matrix zu erzeugen. Um das verschobene Bild zu erzeugen, wird das ursprüngliche Bild durch die Berechnungseinheit 3 ohne Berechnung geleitet, während die Lesezeiten und Schreibzeiten des Frame-Speichers verschoben werden. Wenn die Schreibzeit um dx-Pixel gegenüber der Lesezeit in Abtastrichtung verschoben wird, wird ein Bild erzeugt, welches um dx in der X-Richtung verschoben ist. Ein verschobenes Bild in Y-Richtung wird in gleicher Weise erzeugt. Fig. 3 zeigt das um eine Distanz (DX, DY) gegenüber dem ursprünglichen-Bild der Fig. 2 verschobenes Bild.
• Das ursprüngliche Bild wurde bereits entsprechend der erwarteten Anzahl von Abstufungspegeln (Graustufen) der Dichte- Cooccurrence-Matrix quantisiert. Wenn es 16 Abstufungspegel gibt, weist jeder Pixel eine Datendichte mit einer Datenmengen von vier Bits auf. Wenn die Datenmenge für jeden Pixel in dem Frame-Speicher acht Bits beträgt, sind die unteren vier Bits gültig, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Die ungültigen Daten der oberen vier Bits können durch Null ersetzt werden, indem der Frame-Speicher auf Null initalisiert wird, bevor das quantisierte Bit gespeichert wird.
• Danach werden die Daten des ursprünglichen Bildes oder des verschobenen Bildes nach links geschoben, wobei dies bei mindestens so vielen Bits erfolgt, wie die Bitlänge des Bitstrings der Pixeldaten beträgt. Die Daten der Bitverschiebung sind in Fig. 6 gezeigt, wobei vier gültige obere Bits und vier untere Nullbits gezeigt sind. Die Bitverschiebung kann durch die Berechnungseinheit ausgeführt werden, die eine Bitverschiebung ausführen kann oder eine Multiplikation mit 2n ermöglicht.
• In der vorliegenden Ausführungsform werden die Daten des ursprünglichen Bildes um vier Bits verschoben, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist. Die Verschiebung um vier Bits entspricht der Lange der Daten des ursprünglichen Bildes. Die Daten des geschobenen Bildes schließen gültige Daten der vier unteren Bits mit ein, wobei die oberen Bits Null sind. Da die unteren vier Bits des ursprünglichen Bildes durch die Bitverschiebung automatisch auf Null verändert werden und die ursprünglichen oberen vier Bits in die ursprünglichen unteren vier Bits durch die Bitverschiebung verändert werden, können die ursprünglichen oberen vier Bits beliebige Daten sein. In der Fig. 5 müssen die oberen vier Bits notwendigerweise Null sein.
• Die Bilder der Fig. 5 und 6 werden parallel der Berechnungseinheit 3 eingegeben, welche eine Addition oder eine logische ODER-Verknüpfung zwischen entsprechenden pixeln durchführt. Das Berechnungsergebnis, welches in Fig.7 gezeigt ist, wird dem Adresseneingang A des Registers 4 zugeführt. Das Register 4 wird vor der Verarbeitung initialisiert. Die in jeder Adresse des Register gespeicherten Daten stellen letztendlich die Ausgangshäufigkeiten für jeden Wert des Berechnungsergebnisses der Berechnungseinheit 3 dar.
• Hier sind die unteren vier Bits der Daten in Fig. 7 als H1 bezeichnet und die unteren vier Bits als H2, und die in jeder Adresse des Registers gespeicherten Daten werden mit Cej bezeichnet. Das Register speichert eine Dichte-Cooccurrence- Matrix, wie sie im folgenden gezeigt ist:
• In obiger Ausführungsform führt die Berechnungseinheit 3 eine Vier-Bit-Verschiebung durch. Wenn die Bitverschiebung begrenzt ist, beispielsweise deshalb, weil der Multiplizierer eine Datenlänge kleiner als fünf Bit aufweist und daher eine Vier- Bit-Verschiebung unmöglich ist, wird die Bitverschiebung innerhalb der Grenze gleichzeitig mit einer Koordinatenverschiebung um einen-Abstand ausgeführt. Fig. 8 zeigt Daten, die um ein Bit nach links bezüglich der Daten der Fig. 4 verschoben sind. Die Daten der Fig. 8 werden gleichzeitig um drei Bits durch Addieren oder durch ODER-Verknüpfung verschoben. Obige Ausführungsform benötigt zwei Abtastungen.
• Wenn der Abstufungspegel gleich oder kleiner als die Hälfte der Bitdaten der Pixeldaten in dem Frame-Speicher ist,- wird die Dichte-Cooccurrence-Matrix durch zwei Abtastungen erzeugt. Eine Abtastung für die Koordinatenverschiebung und eine Abtastung für die Bitverschiebung. Diese Abtastzeit ist geringer als bei herkömmlichen Verfahren, welche Abtastzeiten von (1+m) benötigen, wobei in die Abstufungspegel angibt. Daher wird die Verarbeitungszeit um 1/m gegenüber herkömmlichen Verfahren verkürzt.

Claims (9)

1. Bildverarbeitungsverfahren zum Erzeugen einer Dichte- Cooccurrence-Matrix eines Ursprungsbildes mit folgenden Schritten:

Erzeugen eines verschobenen Bildes durch Verschieben des Bildes um eine vorgegebene Distanz;

Erzeugen eines Bitstrings, welcher aus Pixeldaten des Bildes und entsprechenden Pixeldaten des verschobenen Bildes besteht, wobei der Bitstring durch folgende Schritte erzeugt wird:

Verschieben eines Bitstrings von Pixeldaten des ursprünglichen Bildes oder des verschobenen Bildes in eine vorgegebene Richtung und um eine Bitlänge, die gleich oder größer ist als die Bitlänge des gültigen Abschnitts des Bitstrings der Pixeldaten; und

Erzeugen einer Addition oder einer logischen ODER-Verknüpfung zwischen dem verschobenen Bitstring und dem Bitstring der korrespondierenden Pixeldaten des anderen Bildes; und

Zählen der Anzahl der Bitstrings für jeden Wert des Bistrings.

2. Bildverarbeitungsverfahren nach Anspruch 1, wobei die Bitverschiebung in bezug auf das Bild durchgeführt wird, welches um die vorgegebene Distanz verschoben ist.

3. Bildverarbeitungsverfahren nach Anspruch 2, wobei die Bitverschiebung zumindest teilweise gleichzeitig mit dem Verschieben um die vorgegebene Distanz ausgeführt wird.

4. Bildverarbeitungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Berechnung der Addition oder der logischen ODER-Verknüpfung in einer Berechnungseinheit durchgeführt wird.

5. Bildverarbeitungsverfahren nach Anspruch 4, wobei die Bitverschiebung auch in der Berechnungseinheit durchgeführt wird.

6. Bildverarbeitungsverfahren nach einem der vorhergehenden Änsprüche, wobei das Zählen durch ein Register (4) ausgeführt wird, welches mit einer einfachen Berechnungseinheit (5) verbunden ist, welche Daten in dem Register um "1" erhöht.

7. Bildverarbeitungsverfahren nach Anspruch 6, wobei die einfache Berechnungseinheit (5) mit einem Datenausgang des Registers (4) sowie mit einem Dateneingang für das Register (4) verbunden ist.

8. Bildverarbeitungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das ursprüngliche Bild und das verschobene Bild in einem Frame-Speicher (1) gespeichert sind.

9. Bildverarbeitungsverfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei das ursprüngliche Bild und das verschobene Bild parallel in die Berechnungseinheit (3) eingegeben werden.