KR20160150455A - Method and apparatus for extraction of edge in image based on multi-color and multi-direction - Google Patents

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KR20160150455A KR1020150088473A KR20150088473A KR20160150455A KR 20160150455 A KR20160150455 A KR 20160150455A KR 1020150088473 A KR1020150088473 A KR 1020150088473A KR 20150088473 A KR20150088473 A KR 20150088473A KR 20160150455 A KR20160150455 A KR 20160150455A
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Abstract

A method for extracting the outline of an image based on multiple colors and multiple directionalities comprises a color defining step of defining multiple colors by a plurality of colors constituting a color image and an infrared image received from a multi-color sensor; a direction defining step of defining multiple directionalities by a plurality of directions including the x, y, and diagonal directions of an image; a derivative calculation step of calculating a derivative of each of predetermined multiple directionalities, for an image of each color of predetermined multiple colors; a slope representative value calculating step of computing a derived derivative and calculating a slope representative value in the image; an outline refinement step of obtaining an outline as an extreme value from the derivative and the slope representative value for an outline area where similar pixels are gathered and removing the outline except the extreme value; and an outline detection step of determining and detecting an outline by using adaptive multiple thresholds computed based on a histogram in the image.

Description

다중컬러와 다중방향성에 기반한 영상의 윤곽선 추출방법 및 장치 {Method and apparatus for extraction of edge in image based on multi-color and multi-direction}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for extracting contours of an image based on multiple colors and multi-

본 발명은, 다중컬러와 다중방향성을 기반하여, 영상의 윤곽선(edge) 정보를 추출하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세히는, 영상 내 기울기대표값을 추출하는 과정에서, 입력받은 다중 컬러영상(예컨대, RGB+IR)과 다중방향성의 기울기(주파수)를 이용하여, 윤곽선의 추출 정확도를 향상시키고, 이전 프레임의 히스토그램의 정보를 기반한 적응적인 임계치를 이용하여, 윤곽선의 추출 신뢰도와 속도를 향상시키는 영상처리 방법 및 장치, 그리고 그 전처리단계(잡음을 제거하고 경계를 강조), 후처리단계(돌출, 끊임, 그리고 잡음을 제거)를 포함한 영상의 윤곽선 추출방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and an apparatus for extracting edge information of an image based on multiple colors and multi-directionality, and more particularly, to a method and apparatus for extracting edge information of an image, (Eg, RGB + IR) and multi-directional slope (frequency) to enhance the extraction accuracy of the contour line and improve the extraction reliability and speed of the contour line using the adaptive threshold based on the information of the histogram of the previous frame And to a method and apparatus for extracting contours of an image including its preprocessing step (removing noises and emphasizing boundaries), and post-processing steps (removing protrusions, perpetuating, and removing noise).

영상처리기술의 급격한 발전으로, 다양한 분야 내에서 윤곽선 추출기술이 이슈화되고 있다. 이 기술은, 윤곽선 정보를 이용한 템플렛매칭(Template matching), 영상 기반의 인식기술, 스테레오 매칭(Stereo matching)기술 등을 통한 다양한 응용분야에 적용이 가능하다. 예컨대 다음의 응용 분야를 들 수 있다.Due to the rapid development of image processing technology, contour extraction technology has become an issue in various fields. This technique can be applied to a variety of applications through template matching using contour information, image-based recognition technology, and stereo matching technology. For example, the following application fields can be cited.

(1) 템플릿 매칭(Template matching) - 물체 인식(Object recognition), 지문 인식(Fingerprint recognition)(1) Template matching - Object recognition, fingerprint recognition,

(2) 영상 기반의 인식 기술 - 얼굴 검출(Face detection), 얼굴 인식(Face recognition)(2) Image-based recognition technology - Face detection, face recognition,

(3) 스테레오 매칭(Stereo matching) - 3D 디스 플레이(3) Stereo matching - 3D display

그리고 이 분야의 종래기술로는, In the prior art of this field,

(1) 소벨(Sobel) 필터 기술(1) Sobel filter technology

(2) 프리윗(Prewitt)필터 기술(2) Prewitt filter technology

(3) 로버츠(Roberts)필터 기술(3) Roberts filter technology

(4) 라플라시안(Laplacian)필터 기술(4) Laplacian filter technology

(5) 케니(Canny) 필터 기술(5) Canny filter technology

등을 들 수 있다.And the like.

이들 종래기술에서는, 윤곽선 정보를 추출하는 과정 내에서 단일 센서, 단일방향성(X방향과 Y방향을 기반함)을 이용하여, 영상 내 기울기대표값을 추출하였다. 여기서 가변적인 환경 변화가 발생하더라도, 고정된 임계치를 적용하여 윤곽선을 추출하는 방식을 수행하였다.In these prior arts, the inclination representative value in the image is extracted using a single sensor, a single direction (based on X direction and Y direction), in the process of extracting the contour information. Here, even if a variable environment change occurs, a method of extracting a contour line by applying a fixed threshold value is performed.

특허공개 10-2004-0035981Patent Publication 10-2004-0035981

그런데, 종래기술에 의하면, (1) 추출된 윤곽선의 정확도가 낮고, (2) 결과가 가변적인 환경 변화에 민감하다는 문제점이 있었다.However, according to the prior art, there is a problem that (1) the accuracy of the extracted contour is low, and (2) the result is sensitive to a change in the environment.

즉, 종래의 X방향과 Y방향을 기반하여 단일 컬러영상에서도 윤곽선 정보를 추출할 수 있긴 하지만, 배경의 복잡함과 조명의 변화와 같은 가변적인 변화가 생기면, 추출 정확도가 저조하여 영상을 처리하는 데 어려움이 따른다는 문제가 있었다. 따라서 처리속도는 실시간 처리를 유지(속도 손실 없이)하면서도, 정확도를 향상시킬 필요가 있었다.In other words, contour information can be extracted even in a single color image based on the conventional X direction and Y direction. However, if the background is complicated and a variable change such as a change in illumination occurs, There was a problem of difficulty. Therefore, the processing speed needed to maintain accuracy (without loss of speed) while maintaining real-time processing.

본 발명은, 다중컬러와 다중방향성을 기반하여, 영상의 윤곽선 정보에 대한 추출 정확도를 향상시키고, 영상 내 히스토그램 정보를 기반한 적응적인 임계치를 이용하여, 추출 윤곽선의 신뢰도를 향상시키는 기술을 제공하고자 하는 것이다. 이하, 종래의 윤곽선 추출기술과의 영상 결과를 상대적으로 비교하고 분석한다.An object of the present invention is to provide a technique for improving the extraction accuracy of image contour information based on multiple colors and multi-directionality and improving the reliability of extracted contour lines using an adaptive threshold value based on histogram information in the image will be. Hereinafter, the image results of the conventional contour extraction technique are relatively compared and analyzed.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다중컬러와 다중방향성에 기반한 영상의 윤곽선 추출방법은, 다중컬러와 다중방향성을 기반하여, 영상의 윤곽선을 추출하는 방법으로서, 다중 컬러센서로부터 입력받은 컬러영상과 적외선영상을 구성하는 다수의 컬러에 의해 다중컬러를 정하는 컬러 정의단계와, 영상의 x, y방향과 대각선 방향을 포함하는 다수의 방향에 의해 다중방향성을 정하는 방향 정의단계와, 정해진 다중컬러의 각 컬러의 영상에 대해, 정해진 다중방향성의 각 방향에 대한 도함수를 구하는 도함수 산출단계와, 구해진 도함수를 연산처리하여, 영상 내 기울기대표값을 구하는 기울기대표값 산출단계와, 유사한 픽셀이 모여있는 윤곽선 영역에 대해, 도함수와 기울기대표값으로부터 극값인 윤곽선을 구하고, 극값 이외의 윤곽선을 제거하여 윤곽선을 가늘게 하는 윤곽선 세밀화단계와, 영상 내 히스토그램에 기반하여 연산된 적응적인 다중 임계치를 사용하여, 윤곽선을 결정 및 검출하는 윤곽선 검출단계를 포함함을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of extracting a contour of an image based on multiple colors and multi-directionality, A color defining step of defining multiple colors by a plurality of colors constituting an infrared image; a direction defining step of defining multiple directions by a plurality of directions including x, y and diagonal directions of the image; for color images, and the derivative calculation step to obtain the derivative for each direction in a given multi-directional, operation processing the obtained derivative, video output stage within the slope represents the slope representative values to obtain a value, and a contour which is similar to the pixel gathered region , The extreme outline is obtained from the derivative and the slope representative value, and the outline other than the extremum is removed W and contour refinement step of a thin contour, and on the basis of the image in the histogram using the adaptive multi-threshold operation, it characterized in that it comprises an edge detection step of determining and detecting a contour.

여기서, 상기 도함수 산출단계 이전에, 다중 컬러센서로부터 입력받은 컬러영상과 적외선영상에 대해, 잡음을 제거하고 경계를 강조하는 전처리( Pre -processing)단계 또는, 상기 윤곽선 검출단계 이후에, 검출결과 내의 돌출, 끊임, 잡음을 제거하는 후처리( Post - processing )단계를 더 포함함이 바람직하다.Here, in the calculating step prior to said derivative, for the color image and an infrared image received from the multi-color sensor, removes noise, and detected after pre-treatment (Pre -processing) step or said detection step the contour emphasizing the boundaries results Eliminates overhangs, perpetuity, and noise It is preferable to further include a post - processing step .

그리고, 상기 기울기대표값을 구하는 연산처리는, 유클리디안 노름이어도 좋고, 각 도함수의 제곱의 합의 제곱근 처리이어도 좋고, 각 도함수의 절대값의 합산 처리이어도 좋다.The arithmetic processing for obtaining the inclination representative value may be an Euclidean gamma or a square root processing of the sum of the squares of the respective derivatives or a summation of the absolute values of the respective derivatives.

그리고, 상기 윤곽선 세밀화단계에서, x, y방향을 고려하여 (1) X방향성을 기준으로, 케이스 0xx는 음수 부분, 케이스 1xx는 양수 부분으로 정의하고, (2) Y방향성을 기준으로, 케이스 x0x는 음수 부분, 케이스 x1x은 양수 부분으로 정의하고, (3) 45도 회전된 방향성을 기준으로, 케이스 xx0는 음수 부분, 케이스 xx1은 양수 부분으로 정의하여, 8방향의 케이스로 구획하고, 상기 정의에 입각하여, 다중방향성에 대한 도함수를 고려하여 케이스를 선택하고, 영상 내 기울기대표값과의 차이값을 추출하여, 극값를 산출함이 바람직하다.In the contour refinement step, considering the x and y directions, (1) case 0xx is defined as a negative part, case 1xx is defined as a positive part, (2) case x0x (Xx1) is defined as a negative part, and case xx1 is defined as a positive part, the case xx1 is defined as a positive number part, and (3) the case xx0 is defined as a positive part, It is preferable to select the case in consideration of the derivative of the multi-directionality, extract the difference value from the slope representative value in the image, and calculate the extreme value.

그리고, 상기 윤곽선 검출단계에서, 상기 히스토그램을 생성하고, 윤곽선의 전체 화소 수를 산출하고, 상기 윤곽선의 전체 화소 수의 소정 비율을 임계치로 산출하여도 좋다.In the contour detection step, the histogram may be generated, the total number of pixels of the contour may be calculated, and a predetermined ratio of the total number of pixels of the contour may be calculated as a threshold value.

그리고, 상기 히스토그램은, 임계치를 산출하는 프레임의 이전 프레임의 히스토그램임이 바람직하다.The histogram is preferably a histogram of a previous frame of a frame for calculating a threshold value.

그리고, 상기 전처리단계는, 가우시안 분포가 적용된 가중커널을 빈도수로서 적용한 가중 미디언 필터의 처리를 수행함이 바람직하다.In the pre-processing step, it is preferable that the weighted median filter is applied in which the weighted kernel to which the Gaussian distribution is applied is applied as the frequency.

그리고, 상기 후처리단계는, 침식 후 팽창을 행하여 돌출과 잡음을 없애는 제거처리와, 팽창 후 침식을 행하여 끊임을 이어주는 채움처리를 행함이 바람직하다.In the post-treatment step, it is preferable to carry out a removal treatment for removing protrusion and noise by performing expansion after erosion, and a filling treatment for continuing the erosion after expansion.

한편, 본 발명의 다중컬러와 다중방향성에 기반한 영상의 윤곽선 추출장치는, 다중컬러와 다중방향성을 기반하여, 영상의 윤곽선을 추출하는 장치로서, 다중 컬러센서로부터 입력받은 컬러영상과 적외선영상을 구성하는 다수의 컬러에 의해 다중컬러를 정하는 컬러 정의부와, 영상의 x, y방향과 대각선 방향을 포함하는 다수의 방향에 의해 다중방향성을 정하는 방향 정의부와, 정해진 다중컬러의 각 컬러의 영상에 대해, 정해진 다중방향성의 각 방향에 대한 도함수를 구하는 도함수 산출부와, 구해진 도함수를 연산처리하여, 영상 내 기울기대표값을 구하는 기울기대 표값 산출부와, 유사한 픽셀이 모여있는 윤곽선 영역에 대해, 도함수와 기울기대표값으로부터 극값인 윤곽선을 구하고, 극값 이외의 윤곽선을 제거하여 윤곽선을 가늘게 하는 윤곽선 세밀화부와, 영상 내 히스토그램에 기반하여 연산된 적응적인 다중 임계치를 사용하여, 윤곽선을 결정 및 검출하는 윤곽선 검출부를 포함함을 특징으로 한다.Meanwhile, an apparatus for extracting contours of an image based on multi-colors and multi-directionality according to the present invention is an apparatus for extracting contours of an image based on multi-colors and multi-directionality. The apparatus extracts contour lines of a color image and an infrared A direction defining unit for defining multiple directions by a plurality of directions including an x, y direction and a diagonal direction of the image; and a color defining unit for defining multiple colors by a plurality of colors, for, and to obtain the derivative for each direction of the multi-directional derivative calculation unit determined, by calculation processing of the obtained derivative, image tilt to obtain within the slope representative value expected pyogap calculation unit and, for the contour region with the similar pixels together, the derivative and obtaining the extreme value of the slope contour from the central value, the outline of the thin contour by removing the contour of the non-peak Using the refined portion and, within the image histogram the adaptive multi-threshold operation based on, it characterized in that it comprises a contour detector for determining and detecting a contour.

여기서, 상기 도함수 산출부 동작 이전에, 다중 컬러센서로부터 입력받은 컬러영상과 적외선영상에 대해, 잡음을 제거하고 경계를 강조하는 전처리( Pre -processing)부 또는, 상기 윤곽선 검출단계 동작 이후에, 검출결과 내의 돌출, 끊임, 잡음을 제거하는 후처리(Post-processing)부를 더 포함함이 바람직하다.Here, the derivative calculation unit operation prior to, for a color image and an infrared image received from the multi-color sensor, remove noise and pre-emphasizing a boundary (Pre -processing) unit or, the edge detection operation in a later step, the detection Eliminating overhangs, perturbations, and noise in the results It is preferable to further include a post-processing unit .

그리고, 상기 기울기대표값을 구하는 연산처리는, 유클리디안 노름이거나 각 도함수의 제곱의 합의 제곱근 처리이거나, 각 도함수의 절대값의 합산 처리이어도 좋다.The arithmetic processing for obtaining the slope representative value may be Euclidean gamma or the square root processing of the sum of the squares of the respective derivatives, or may be a summation processing of the absolute values of the respective derivatives.

그리고, 상기 윤곽선 세밀화단계에서, x, y방향을 고려하여 (1) X방향성을 기준으로, 케이스 0xx는 음수 부분, 케이스 1xx는 양수 부분으로 정의하고, (2) Y방향성을 기준으로, 케이스 x0x는 음수 부분, 케이스 x1x은 양수 부분으로 정의하고, (3) 45도 회전된 방향성을 기준으로, 케이스 xx0는 음수 부분, 케이스 xx1은 양수 부분으로 정의하여, 8방향의 케이스로 구획하고, 상기 정의에 입각하여, 다중방향성에 대한 도함수를 고려하여 케이스를 선택하고, 영상 내 기울기대표값과의 차이값을 추출하여, 극값를 산출하여도 좋다.In the contour refinement step, considering the x and y directions, (1) case 0xx is defined as a negative part, case 1xx is defined as a positive part, (2) case x0x (Xx1) is defined as a negative part, and case xx1 is defined as a positive part, the case xx1 is defined as a positive number part, and (3) the case xx0 is defined as a positive part, The case may be selected in consideration of the derivative of the multi-directionality, and the difference between the case and the inclination representative value in the image may be extracted to calculate the extremum.

그리고, 상기 윤곽선 검출단계에서, 상기 히스토그램을 생성하고, 윤곽선의 전체 화소 수를 산출하고, 상기 윤곽선의 전체 화소 수의 소정 비율을 임계치로 산출하여도 좋다.In the contour detection step, the histogram may be generated, the total number of pixels of the contour may be calculated, and a predetermined ratio of the total number of pixels of the contour may be calculated as a threshold value.

그리고, 상기 히스토그램은, 임계치를 산출하는 프레임의 이전 프레임의 히스토그램이어도 좋다.The histogram may be a histogram of a previous frame of a frame for calculating a threshold value.

그리고, 상기 전처리단계는, 가우시안 분포가 적용된 가중커널을 빈도수로서 적용한 가중 미디언 필터의 처리를 수행함이 바람직하다.In the pre-processing step, it is preferable that the weighted median filter is applied in which the weighted kernel to which the Gaussian distribution is applied is applied as the frequency.

그리고, 상기 후처리단계는, 침식 후 팽창을 행하여 돌출과 잡음을 없애는 제거처리와, 팽창 후 침식을 행하여 끊임을 이어주는 채움처리를 행함이 바람직하다.In the post-treatment step, it is preferable to carry out a removal treatment for removing protrusion and noise by performing expansion after erosion, and a filling treatment for continuing the erosion after expansion.

한편, 본 발명의 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체는, 다중컬러와 다중방향성을 기반하여, 영상의 윤곽선을 추출하도록 하기 위하여, 컴퓨터에, 다중 컬러센서로부터 입력받은 컬러영상과 적외선영상을 구성하는 다수의 컬러에 의해 다중컬러를 정하는 컬러 정의단계와, 영상의 x, y방향과 대각선 방향을 포함하는 다수의 방향에 의해 다중방향성을 정하는 방향 정의단계와, 정해진 다중컬러의 각 컬러의 영상에 대해, 정해진 다중방향성의 각 방향에 대한 도함수를 구하는 도함수 산출단계와, 구해진 도함수를 연산처리하여, 영상 내 기울기대표값을 구하는 기울기대표값 산출단계와, 유사한 픽셀이 모여있는 윤곽선 영역에 대해, 도함수와 기울기대표값으로부터 극값인 윤곽선을 구하고, 극값 이외의 윤곽선을 제거하여 윤곽선을 가늘게 하는 윤곽선 세밀화단계와, 영상 내 히스토그램에 기반하여 연산된 적응적인 다중 임계치를 사용하여, 윤곽선을 결정 및 검출하는 윤곽선 검출단계를 포함함을 특징으로 하는 단계를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체이다.Meanwhile, the computer-readable medium of the present invention is a computer readable medium having a plurality of color images and a plurality of infrared images constituting an infrared image, A color defining step of defining multiple colors by color; a direction defining step of defining multiple directions by a plurality of directions including x, y and diagonal directions of the image; the calculation process of the derivative and the derivative calculation step of obtaining a derivative, obtained for each direction of the multi-directional, for picture and calculating steps in the slope represents the slope representative values to obtain a value, the contour region with the similar pixels together, the derivative and the slope representative obtaining a peak value from the outline, by removing the outline of the non-peak contour detail for a thin outline Readable media screen; and imaging using my histogram an adaptive multi-threshold operation on the basis of, the computer storing a program for executing the steps of: characterized in that it comprises an edge detection step of determining and detecting a contour to be.

한편, 본 발명의 영상의 윤곽선 검출방법은, 영상의 윤곽선을 검출하는 방법으로서, 윤곽선을 스트롱, 위크, 및 네세서리의 3가지로 구분하기 위하여, 영상 내 히스토그램에 기반하여 연산된 적응적인 다중 임계치를 결정하는 임계치 결정단계와, 결정된 임계치 중의 하이 임계치와 로우 임계치를 적용하여 재귀적인 방식으로 윤곽선을 결정 및 검출하는 윤곽선 검출단계를 포함함을 특징으로 한다.The contour detection method of the image of the present invention is a method of detecting the contour of an image. In order to divide contours into three types, i.e., strong, wek, and four, applying a threshold value determining step, a high threshold and a low threshold value of the predetermined threshold to determine the features that the recursive scheme a contour including a contour detecting step of determining and the detection.

한편, 본 발명의 영상에서 추출된 윤곽선 내의 돌출, 끊임, 잡음 제거방법은, 영상에서 추출된 윤곽선 내의 돌출, 끊임, 잡음을 제거하는 방법으로서, 돌출과 잡음을 없애기 위하여 침식 후 팽창을 행하는 제거처리단계와, 끊임을 이어주기 위하여 팽창 후 침식을 행하는 채움처리단계를 포함함을 특징으로 한다.On the other hand, projecting within the contour extraction in the image of the present invention, constant, noise reduction method, projecting in the edge detection in the image, continuously, as a method for removing noise, removal of performing the expansion after erosion in order to eliminate the projecting and noise processing after expansion to give a phase lead and a constant characterized in that the fill includes a processing step of performing erosion.

여기서, 상기 침식은, 마스크 중심화소에 윤곽선이 존재하고, 마스크 내 윤곽선의 화소 수가 [마스크 너비] 이상일 경우에 처리가 수행되고, 상기 침식은, 2차원 히스토그램 내 마스크 중심화소가 [최대치×0.5]보다 크거나 같을 경우에는 불변하고, 작을 경우에는 제거함이 바람직하다.Here, the erosion is performed when a contour line exists in the center pixel of the mask and the number of pixels of the outline in the mask is equal to or larger than [the mask width], and the erosion occurs when the mask center pixel in the two- It is preferable to remove it if it is smaller or equal.

그리고, 상기 팽창은, 마스크 중심화소에 윤곽선이 없고, 마스크 내 윤곽선의 화소 수가 [마스크 너비 - 1] 이상일 경우에 처리가 수행되고, 2차원 히스토그램 내 마스크 중심화소가 최대가 되면 생성하고, 아닐 경우에는 불변임이 바람직하다.The expansion is performed when there is no contour line in the center pixel of the mask and the number of pixels of the outline in the mask is equal to or larger than [the mask width - 1], and when the center pixel of the mask in the two-dimensional histogram becomes the maximum, Is preferably unchanged.

본 발명에 의하면, 다중컬러와 다중방향성을 기반하여, 영상의 윤곽선 정보에 대한 추출 정확도를 향상시키고, 영상 내 히스토그램 정보를 기반한 적응적인 임계치를 이용하여, 추출 윤곽선의 신뢰도를 향상시키는 영상처리 기술이 제공된다.According to the present invention, an image processing technique that improves the extraction accuracy of image contour information based on multiple colors and multi-directionality and improves the reliability of the extracted contour using an adaptive threshold value based on histogram information in the image / RTI >

[도 1]은, 다중컬러와 다중방향성을 기반하여, 윤곽선을 추출하기 위한 블럭도를 보여준다.
[도 2]는, 종래의 미디언 필터의 처리과정을 나타낸다.
[도 3]은, 본 발명의 가중 미디언 필터의 처리과정을 나타낸다.
[도 4]는, 미디언 필터, 가중 미디언 필터, 그리고 종래의 필터와의 비교 결과를 보여준다.
[도 5]는, 다중방향성을 고려한 모델과 그에 대한 도함수(Derivative) 연산과정의 정의를 나타낸다.
[도 6]은, 유클리디안 노름(Euclidean norm)에 대한 정의와 음수를 처리를 위한 과정을 나타낸다.
[도 7]은, 다중방향성을 고려한 도함수의 결과와 기울기대표값(Magnitude)의 결과를 보여준다.
[도 8]은, 윤곽선 세밀화(edge thinning)를 위한 8가지 조건과 그에 대한 계산법을 정의한다.
[도 9]는, 윤곽선 세밀화에 대한 처리 전과 처리 후를 보여준다.
[도 10]은, 3가지 형태의 윤곽선(Strong, weak, necessary)에 대한 정의를 나타낸다.
[도 11]은, 윤곽선 검출(detection)의 처리과정을 나타낸다.
[도 12]는, 윤곽선 검출단계 내 히스토그램의 생성을 위한 타이밍도를 나타낸다.
[도 13]은, 종래의 결과와 대비하고, 단일 임계치과 다중 임계치에 의한 비교 결과를 보여준다.
[도 14]는, 윤곽선 보정을 위한 특징들(돌출, 잡음, 끊임)을 정의한다.
[도 15]는, 침식(erosion), 팽창(dilation)에 대한 조건과 처리과정을 나타낸다.
[도 16]은, 추출할 윤곽선의 특징을 정의한다.
[도 17]은, 2차원 히스토그램을 기반한 최대치 추출과정을 나타낸다.
[도 18]은, 윤곽선 보정에 대한 처리과정을 나타낸다.
[도 19]는, 윤곽선 보정의 결과를 보여준다.
Figure 1 shows a block diagram for extracting contours based on multiple colors and multiple directions.
Fig. 2 shows a process of a conventional median filter.
[Figure 3] shows the process of the weighted median filter of the present invention.
4 shows the results of comparison with a median filter, a weighted median filter, and a conventional filter.
FIG. 5 shows a model considering multi-directionality and a definition of a derivation operation process for the model.
FIG. 6 shows the definition of the Euclidean norm and the process for processing a negative number.
FIG. 7 shows the results of the derivative taking into account the multi-directionality and the result of the slope representative value (Magnitude).
FIG. 8 defines 8 conditions for edge thinning and a calculation method therefor.
9 shows the processing before and after the contour refinement.
Figure 10 shows definitions for three types of contours (Strong, weak, necessary).
11 shows a process of contour detection.
12 is a timing chart for generating a histogram in the contour detection step.
[Figure 13] shows comparison results with a single threshold value and multiple threshold values in comparison with conventional results.
[Figure 14] defines features (protrusion, noise, continuation) for contour correction.
[Fig. 15] shows conditions and processing procedures for erosion and dilation.
Fig. 16 defines the characteristics of the outline to be extracted.
FIG. 17 shows a maximum value extraction process based on a two-dimensional histogram.
[Fig. 18] shows a processing procedure for contour correction.
Fig. 19 shows the result of contour correction.

이하, 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 다만, 동일구조에 의하여 동일기능을 가지는 요소에 대해서는, 도면이 달라지더라도 동일부호를 유지함으로써, 그 상세한 설명을 생략하는 경우가 있다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, for elements having the same function by the same structure, the same reference numerals are retained even if the drawings are different, and detailed description thereof may be omitted.

본 발명은, 다중컬러와 다중방향성을 기반하여, 영상의 윤곽선 정보(윤곽선)를 추출하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 그 블럭 개념도를 도 1에 나타낸다. 다만, 본 발명의 기술은, 윤곽선을 추출하는 방법, 이 방법이 구현된 컴퓨터 등의 소프트웨어, 이 컴퓨터 소프트웨어가 저장된 기록매체, 이 방법이 블럭화되어 디지털 정보처리기술에 의하여 구현되는 하드웨어 장치의 형태로 실현될 수 있다. 이하에서는 방법을 위주로 설명하는 것으로 한다.The present invention relates to a method and apparatus for extracting contour information (contour) of an image based on multiple colors and multi-directionality. A block diagram of the block is shown in Fig. However, the technique of the present invention is not limited to a method of extracting a contour, a software such as a computer in which the method is implemented, a recording medium in which the computer software is stored, a hardware device in which the method is block- Can be realized. Hereinafter, the method will be mainly described.

본 발명의 다중컬러와 다중방향성을 기반하여, 영상의 윤곽선 정보(윤곽선)를 추출하는 방법은, 컬러 정의단계, 방향 정의단계, 전처리(Pre-processing)단 계(1), 도함수( Derivative ) 산출단계, 기울기대표값 ( Magnitude ) 산출단계(2), 윤곽선 세밀화( edge thinning )단계(3), 윤곽선 검출(detection)단 계(4), 후처리( Post - processing)단 계(5)를 포함함을 특징으로 한다.On the basis of multi-color and multi-directionality of the invention, a method of extracting the outline information (outline) of the image, a color definition phase, direction-defined step, pre-treatment (Pre-processing) step (1), the derivative (Derivative) calculation step, the slope representative value (Magnitude) calculation step (2), the contour refinement (edge thinning) step (3), edge detection (detection) step (4), the post-processing (post - processing) step comprises a 5 .

상기 컬러 정의단계는, 다중 컬러센서로부터 입력받은 컬러영상과 적외선영상을 구성하는 다수의 컬러에 의해 다중컬러를 정하는 단계이고, 상기 방향 정의단계는, 영상의 x, y방향과 대각선 방향을 포함하는 다수의 방향에 의해 다중방향성을 정하는 단계이다.The color definition step, a step to set the multi-color by the plurality of colors constituting the color image and an infrared image received from the multi-color sensor, the direction defined steps, including the x, y direction and the diagonal direction of the image It is a step of determining multi-directionality by a plurality of directions.

상기 전처리(Pre-processing)단 계(1)는, 다중 컬러센서로부터 입력받은 컬러영상(RGB)과 적외선영상(IR)에 대해, 잡음을 제거하고 경계를 강조하기 위하여, 가우시안 분포가 적용된 가중커널을 빈도수로서 적용한 가중 미디언 필터의 처리를 수행하는 단계이다. 여기서 잡음은, 아날로그에서 디지털로 변환되는 과정에서 발생하는 양자화잡음(Quantization Noise)를 의미한다. 여기서 경계는, 영상 내 밝기변화에 의한 주파수(Frequency)변화부를 의미한다. 잡음과 경계는, 윤곽선 정보에 민감하게 반응하는 것이 확인되었고, 잡음을 제거하고 경계가 강조되면 윤곽선의 정확도가 향상되는 강인성을 갖는다.The pre-processing step (1) includes a weighted kernel (Gaussian distribution) applied to the color image (RGB) and the infrared image (IR) input from the multiple color sensor, Is applied as the frequency of the weighted median filter. Here, the noise refers to a quantization noise generated in a process of converting from analog to digital. Here, the boundary means a frequency change portion due to the brightness change in the image. Noise and boundary have been confirmed to be sensitive to contour information, and have robustness that improves contour accuracy when the boundary is emphasized.

이러한 전처리를 위하여 본 발명에서는 가중 미디언 필터(Weighted Median filter)를 이용하는데, 그 설명에 앞서서, 종래의 미디언 필터에 대해 먼저 설명한다.For this preprocessing, a weighted median filter is used in the present invention. Prior to the explanation, a conventional median filter will be described first.

도 2는, 종래의 미디언 필터의 처리과정을 나타낸다.Fig. 2 shows a process of a conventional median filter.

종래의 미디언 필터는, 주변 이웃화소와의 상관관계를 고려하여, 중간값을 도출한다. 이 중간값은, 한 화소(Pixel)를 기준하여 발생할 수 있는 잡음을 효율적으로 제거하고, 또한 경계를 강조하는 역할을 수행한다.The conventional median filter derives an intermediate value in consideration of the correlation with neighboring neighboring pixels. This intermediate value efficiently removes noise that may occur on the basis of one pixel and also emphasizes the boundary.

기존의 미디언 필터의 처리과정을 살펴보면, 어느 픽셀을 중심으로 하여 예컨대 {3, 7, 2, 1, 0, 0, 9, 5, 8}의 데이터를 입력받고, 정렬을 수행하여 {0, 0, 1, 2, 3, 5, 7, 8, 9}의 데이터를 도출하고, 이 중의 중간값인 3을 택하여, 원래의 중간값(그 픽셀의 값)인 0과 치환한다.The process of the existing median filter is as follows. The data of {3, 7, 2, 1, 0, 0, 9, 5, 8} 0, 1, 2, 3, 5, 7, 8, 9} is derived and an intermediate value of 3 is selected to replace the original intermediate value (the value of the pixel)

도 3은, 본 발명의 가중 미디언 필터의 처리과정을 나타낸다.3 shows the process of the weighted median filter of the present invention.

사전에 가우시안 분포가 적용된 가중커널(Weighting Kernel)을 생성해 둔다. 그리고, 앞서의 종래의 미디언 필터와 동일한 데이터를 입력받았을 경우에, 이 가중커널의 숫자를 도수(반복회수)로 하여 입력받은 데이터를 나열하여, {3, 7, 7, 2, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 9, 5, 5, 8}의 확장된 데이터를 생성하고, 정렬을 수행하여 {0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 2, 3, 5, 5, 7, 7, 8, 9}의 데이터를 도출하고, 이 중에 중간값인 2를 택하여, 원래의 중간값(그 픽셀의 값)인 0과 치환한다.Create a weighting kernel with a Gaussian distribution in advance. When the same data as that of the conventional median filter is input, the input data is ranked as {3, 7, 7, 2, 1, 1 0, 0, 0, 0, 1, 2, 3, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 9, 5, 5, 8} 5, 7, 7, 8, 9} is derived, and the median value 2 is selected to replace the original intermediate value (the value of the pixel) with 0.

여기서 가중커널은, 사전에 모델링되는 것이고, 가중치(Weight)를 생성할 때는, 공간적인 거리와 밝기값의 차를 고려하고, 윈도우 마스크(Mask)를 기반으로 생성한다. 예컨대 3 x 3 마스크일 경우, 확장된 데이터의 너비는 15이고, 가중커널은 {1, 2, 1, 2, 3, 2, 1, 2, 1}이 된다.Here, the weighted kernel is modeled in advance, and when generating the weight, the difference between the spatial distance and the brightness value is considered and is generated based on the window mask. For example, for a 3 x 3 mask, the width of the extended data is 15, and the weighted kernel is {1, 2, 1, 2, 3, 2, 1, 2, 1}.

도 4는, 미디언 필터, 가중 미디언 필터, 그리고 종래의 기타 필터와의 비교 결과를 보여준다.Fig. 4 shows the results of comparison with a median filter, a weighted median filter, and other conventional filters.

빨간 색 원은 기준으로, 입력데이터(Input G)가중 미디언 필터가 종래의 단순 미디언 필터나 다른 기타 필터와 비교하여, 잡음제거의 기능을 유지하며, 경계를 강조하는 장점이 있음을 보여준다.The red circle indicates that the input data weighted median filter maintains the function of noise cancellation and emphasizes the boundary compared to the conventional simple median filter or other filters.

상기 도함수( Derivative ) 산출단계는, 정해진 다중컬러의 각 컬러의 영상에 대해, 정해진 다중방향성의 각 방향에 대한 도함수를 구하는 단계이고, 상기 기울기대표값( Magnitude ) 산출단계(2)는, 구해진 도함수를 연산처리하여, 영상 내 기울기대표값을 구하는 단계이다. 이는, 다중 컬러센서로부터 입력받은 각각의 영상데이터(RGB+IR)마다 처리된다. 여기서, 다중 컬러센서는 R, G, B, IR의 4컬러를 산출하는 센서를 의미한다.The derivative (Derivative) calculation step, for each color of a multi-color image fixed, and calculating the derivative of each direction in a given multi-directional, the slope representative value (Magnitude) calculating step (2), the obtained derivative And obtaining a slope representative value in the image. It is processed for each image data (RGB + IR) input from the multiple color sensor. Here, the multi-color sensor means a sensor that calculates four colors of R, G, B, and IR.

도 5는, 다중방향성의 모델과 도함수 연산과정을 나타낸다.5 shows a multi-directional model and a derivative operation process.

다중방향성은, X, Y, X45(도 5에서 X축을 기준으로 45도 반시계방향 회전), Y45(도 5에서 Y축을 기준으로 45도 반시계방향 회전)의 4방향으로 정의한다. 예컨대 도 5와 같이, 좌상단 셀을 1번으로 하여 시계방향으로 순차 번호를 매긴 3 x 3의 마스크(Mask)를 기준으로 설명하면, X의 도함수는 4번의 화소와 8번 화소의 차이값, Y의 도함수는 6번의 화소와 2번의 화소의 차이값, X45의 도함수는 3번의 화소와 7번의 화소의 차이값, Y45의 도함수는 5번의 화소와 1번의 화소의 차이값으로 추출한다.The multi-directionality is defined as four directions of X, Y, and X45 (45 degrees counterclockwise rotation about X axis in FIG. 5) and Y45 (45 degrees counterclockwise rotation about Y axis in FIG. 5). For example, as shown in FIG. 5, when a 3 × 3 mask is sequentially numbered in the clockwise direction with the upper left cell as No. 1, the derivative of X is a difference value between 4 pixels and 8 pixels, Y The derivative of X45 is the difference value between 3 pixels and 7 pixels, and the derivative of Y45 is the difference value between 5 pixels and 1 pixel.

이러한 도함수 처리과정을 각각의 다중 컬러센서(R, G, B, IR)에 대해 수행하고, 결과로 4개의 센서 x 4방향성 = 16개의 도함수를 추출한다. 이들을 종합하여 다중컬러 다중방향성에서의 기울기 성향을 대표적으로 나타내기 위하여, 도함수에 대하여 예컨대 큰 값은 더 강조하고 작은 값은 덜 강조하도록 과장되게 주파수를 변화시키는 유클리디안 노름(Euclidean norm) 공식에 적용하여, 영상 내 기울기대표값을 생성한다.This derivative process is performed for each of the multiple color sensors (R, G, B, IR) and results in four sensors x 4 directional = 16 derivatives. In order to represent the inclination tendency in the multi-color multi-directionality in combination, it is necessary to use the Euclidean norm formula for changing the frequency to exaggerate the derivative so that, for example, a larger value is emphasized and a smaller value is exaggerated To generate a slope representative value in the image.

도 6은, 유클리디안 노름에 대한 정의와 음수를 처리를 위한 과정을 나타낸다. 원래의 정의는 제곱의 합의 제곱근이지만, 근사값으로서 절대값의 합을 이용할 수 있다. 즉, 각각의 도함수의 절대값을 모두 더하여 기울기대표값을 생성한다.Figure 6 shows the definition of Euclidean norm and the process for processing negative numbers. The original definition is the square root of the sum of squares, but the sum of absolute values can be used as an approximation. That is, all the absolute values of the respective derivatives are added together to generate a slope representative value.

여기서, 음수를 고려한 1비트 증폭처리를 적용할 수 있다. 음수를 고려하여 한 비트를 증폭하고, 절대값을 연산할 시, 두 가지의 경우의 수를 갖는다. 기존의 8비트 값에 256을 더하여 9비트로 확장하고, 절대치 값을 생성할 시에는 256값을 기준으로, 더 클 경우(음수)에는 (256 - 도함수)를 수행하고, 반대의 경우(양수)에는 (도함수 - 256)을 수행한다.Here, a 1-bit amplification process considering a negative number can be applied. There are two cases when amplifying one bit in consideration of a negative number and calculating an absolute value. (256-derivative) is performed on the basis of the 256 value when the absolute value is generated, and when it is larger (256-derivative) when the absolute value is generated, and on the opposite (Derivative-256).

도 7은, 다중방향성을 고려한 다중컬러의 도함수의 결과와 기울기대표값(Magnitude)의 결과를 보여준다.Fig. 7 shows the results of multi-color derivatives taking multi-directionality and the results of slope representative magnitudes.

상기 윤곽선 세밀화(edge thinning)단 계(3)는, 유사한 픽셀이 모여있는 윤곽선 영역에 대해, 도함수와 기울기대표값으로부터 극값인 윤곽선을 구하고, 극값 이외의 윤곽선을 제거(non-maximum suppression)하여 윤곽선을 가늘게 하는 단계이다. 이는, 영상 내 기울기대표값과 다중방향성에 대한 도함수 값을 기반하여, 조건부 형태로 처리한다. 여기서 조건은, X, Y의 방향성을 고려하여 8방향으로 나타낸다.The contour refinement (edge thinning) Step (3) is, for contour area with a similar pixels together, to obtain an extreme value of the outline from the derivative of the slope representative values, to the outline of the non-peak removal (non-maximum suppression) outlines . It is processed in a conditional form, based on the slope representative value in the image and the derivative value for the multi-directionality. Here, the condition is expressed in eight directions in consideration of the directionality of X and Y. [

도 8은, 윤곽선 세밀화를 위한 8가지 조건(케이스)과 그에 대한 계산법을 정의한다. 단 여기서, 도함수(G)가, X는 우측으로 증가, Y는 상측으로 증가하는 것으로 한다.Fig. 8 defines eight conditions (cases) for contour refinement and a calculation method therefor. Here, it is assumed that the derivative (G), X increases to the right, and Y increases to the upper side.

(1) X방향성을 기준으로, 케이스 0xx는 음수 부분, 케이스 1xx는 양수 부분으로 정의한다.(1) Based on the X directionality, case 0xx is defined as a negative part, and case 1xx is defined as a positive part.

(2) Y방향성을 기준으로, 케이스 x0x는 음수 부분, 케이스 x1x은 양수 부분으로 정의한다.(2) With respect to Y direction, case x0x is defined as a negative part, and case x1x is defined as a positive part.

(3) 45도 회전된 방향성을 기준으로, 케이스 xx0는 음수 부분, 케이스 xx1은 양수 부분으로 정의한다.(3) The case xx0 is defined as a negative part, and the case xx1 is defined as a positive part, based on the direction rotated by 45 degrees.

이런 정의에 입각하여, 다중방향성에 대한 도함수를 고려하여 케이스를 선택하고, 영상 내 기울기대표값과의 차이값을 추출하여, 극값(Maximum Value)를 산출한다. 이러한 극값을 제외한 기울기대표값은 제거되고, 결과적으로 세밀화된 결과를 획득한다.Based on this definition, a case is selected taking into consideration the derivative of the multi-directionality, and a difference value from the slope representative value in the image is extracted to calculate the maximum value. The slope representative values excluding these extremes are removed, resulting in finer results.

도 9는, 윤곽선 세밀화에 대한 처리 전과 처리 후를 보여준다.Fig. 9 shows the processing before and after processing for contour refinement.

여기서 유사한 픽셀이 모여있는 기울기대표값을 세밀화시키는 것은, 윤곽선의 정확도를 향상시킴을 알 수 있다.Here, it is understood that refinement of the slope representative value in which similar pixels are gathered improves the accuracy of the contour line.

상기 윤곽선 검출(detection)단 계(4)는, 영상 내 히스토그램에 기반하여 연산된 적응적인 다중 임계치를 사용하여, 윤곽선을 결정 및 검출하는 단계이다. 이는, 영상 내 히스토그램을 생성하고, 이를 이용하여 임계치를 적응적으로 결정한다. 여기서 적응적인 임계치는, 가변적인 환경변화에 대응하여 윤곽선의 정확도를 향상시키는 데에 효율적이다.The contour detection step (4) is a step of determining and detecting contours using adaptive multiple thresholds computed based on in-image histograms. This creates a histogram in the image and adaptively determines the threshold value using the generated histogram. Here, the adaptive threshold value is effective for improving the accuracy of the contour in response to the variable environmental change.

도 10은, 다양한 윤곽선(Strong, weak, necessary)에 대한 정의와 다중 임계치의 필요성을 나타낸다.Figure 10 shows the definition of various contours (Strong, weak, necessary) and the need for multiple thresholds.

세밀화된 윤곽선 정보 내에서 스트롱(Strong) 윤곽선, 위크(Weak) 윤곽선, 그리고 네세서리(Necessary) 윤곽선의 3가지로 윤곽선으로 분류한다. 스트롱 윤곽선은, 하이 임계치(high threshold)보다 큰 윤곽선 정보, 위크 윤곽선은, 하이 임계치보다 작은 윤곽선 정보를 의미한다. 그리고, 네세서리 윤곽선은, 위크 윤곽선이지만, 그 중에서도 스트롱 윤곽선에 이웃하는 윤곽선 정보를 의미한다.Within the detailed contour information, the outline is classified into three types: strong contour, Weak contour, and Necessary contour. The strong contour line indicates contour information larger than the high threshold, and the contour line indicates contour information smaller than the high threshold value. And, the four outline contour lines are the outline of the week, but the contour line information adjacent to the strong outline among them.

이들의 분류를 위하여, 이중 임계치(Dual threshold)가 적용되며, 이를 하이 임계치(high threshold), 로우 임계치(low threshold)로 표현한다. 이는 실험적인 값이다. 그리고, 네세서리 윤곽선을 추출하기 위해서는, 재귀적인 방식 또는 스택(Stack) 메모리를 이용한 LIFO(Last Input First Output) 방식의 설계가 필요하다.For their classification, a dual threshold is applied, which is expressed as a high threshold and a low threshold. This is an experimental value. In order to extract four contour lines, it is necessary to design a LIFO (Last Input First Output) method using a recursive method or a stack memory.

도 11은, 윤곽선 검출의 처리과정을 나타낸다.11 shows a processing procedure of contour detection.

세밀화된 윤곽선 영상 내 히스토그램을 생성하고, 히스토그램 내의 윤곽선의 전체 화소 수를 계산한다. 그리고 이를 이용하여, 상기 윤곽선의 전체 화소 수의 소정 비율을 임계치로서 산출하여, 히스토그램에 적응적인 하이 임계치와 로우 임계치를 연산한다.Create a histogram in the detailed contour image and calculate the total number of pixels in the contour in the histogram. Then, a predetermined ratio of the total number of pixels of the outline is calculated as a threshold value, and a high threshold value and a low threshold value adaptive to the histogram are calculated.

여기서, 실험적인 이중 임계치(Dual threshold)로, 예컨대 하이 임계치를 위한 파라미터(Parameter)(αh)를 0.8, 로우 임계치를 위한 파라미터(Parameter)(αh)를 0.5로 결정한다. 그러면, 하이 임계치는, [히스토그램 상에 윤곽선의 전체 화소의 수] x [하이 임계치를 위한 파라미터(0.8)]에 해당하는 밝기값이 되고, 로우 임계치는 [하이 임계치] x [로우 임계치를 위한 파라미터(0.5)]로 연산된다. 이 이중 임계치을 이용하여, 3가지 형태의 윤곽선(Strong, Weak, Necessary)을 선별한다.Here, as an experimental dual threshold, for example, a parameter (? H ) for a high threshold value is set to 0.8, and a parameter (? H ) for a low threshold value is set to 0.5. Then, the high threshold value is a brightness value corresponding to x (the number of all pixels of the contour on the histogram) x (the parameter (0.8) for the high threshold value), and the low threshold value is the [high threshold value] x (0.5)]. Using this dual threshold, three types of contours (Strong, Weak, Necessary) are selected.

여기서 메모리 사용량과 처리속도를 기준으로, 하드웨어를 고려하여 두 가지 형태로 설계하는 것이 바람직하다. 1) 단일 임계치(Single threshold)로 설계할 경우에는, 로우 임계치만 적용한 바이너리(Binary)로 설계하고, 2) 이중 임계치(Dual threshold)로 설계할 경우에는, 하이 임계치 및 로우 임계치를 적용하여 재귀적인 방식으로 설계한다.Here, it is desirable to design two types of memory based on memory usage and processing speed considering hardware. In the case of designing with a single threshold, it is designed as a binary with only a low threshold, and 2) when designing with a dual threshold, a high threshold and a low threshold are applied, .

즉, 윤곽선을 스트롱, 위크, 및 네세서리의 3가지로 구분하기 위하여, 영상 내 히스토그램에 기반하여 연산된 적응적인 다중 임계치를 결정하는 임계치 결정단계와, 결정된 임계치 중의 하이 임계치와 로우 임계치를 적용하여 재귀적인 방식으로 윤곽선을 결정 및 검출하는 윤곽선 검출단계에 의하여, 윤곽선을 검출할 수 있다.That is, a threshold determination step of determining an adaptive multiple threshold value computed based on a histogram in an image to divide the outline into three types of Strong, Wark, and Four Segments; applying a high threshold value and a low threshold value in the determined threshold value The outline can be detected by the outline detection step of determining and detecting the outline in a recursive manner.

도 12는, 윤곽선 검출단계 내 히스토그램의 생성을 위한 타이밍도를 나타낸다.12 shows a timing chart for generating a histogram in the contour detection step.

윤곽선 검출 처리할 시에, 한 프레임 메모리를 사용할 경우에는, 메모리 사용량이 광대해지는 비효율적인 면이 있다. 윤곽선 검출을 수행하는 과정 내 필요한 메모리 사용량을 분석해 보면, 윈도우 마스크로 처리할 경우, 라인 메모리(Line buffer)가 (윈도우 마스크의 크기 - 1)만큼만 필요하며, 한 프레임 메모리를 사용할 경우에 비하여 메모리 사용량이 크게 감소한다.There is an inefficient aspect that the memory usage becomes vast when the one frame memory is used in the contour detection processing. When analyzing the required memory usage in the process of performing contour detection, it is necessary to use a line buffer (window mask size - 1) in case of processing with a window mask, and compared with the case of using one frame memory .

여기서, 프레임의 속도가 24프레임 이상일 경우에는, (t-1)와 (t)의 영상 차이가 거의 발생하지 않는다고 가정한다. 라인 메모리 형태의 설계를 기준으로, 히스토그램과 윤곽선의 전체 화소의 수는, 이전 프레임(t-1) 내에서 생성하고, 이를 현재 프레임(t)에서 적용한다. 즉, 임계치를 산출하는데 사용되는 히스토그램은, 임계치를 산출하는 프레임의 이전 프레임의 히스토그램이다. 여기서, 이전 프레임은 한 프레임 전인 (t-1) 프레임, 현재 프레임은 현재(t), 그리고 다음 프레임은 한 프레임 후인 (t+1)로 정의한다. Here, when the frame rate is 24 frames or more, it is assumed that the image difference between (t-1) and (t) rarely occurs. Based on the design of the line memory type, the number of all pixels of the histogram and the contour line is generated in the previous frame t-1 and applied in the current frame t. That is, the histogram used to calculate the threshold value is the histogram of the previous frame of the frame that calculates the threshold value. Here, the previous frame is defined as (t-1) frame which is one frame before, the current frame is currently (t), and the next frame is defined as (t + 1) which is one frame later.

도 12에서, (a)와 (b)는 Vsync의 Active와 동기화 되고, (a)는 Rising, (b)는 Falling을 의미한다. (b)의 Falling이 발생하고 (a)의 다음 Rising이 발생하기 전까지 구간을 Vsync의 Blank 구간 Vsync(blank)로 정의하며, 이 구간 내에 (c)에서 이중 임계치(Dual threshold)를 계산하고, 결과를 다음 프레임(t+1)에 적용한다.In FIG. 12, (a) and (b) are synchronized with the active state of Vsync, (a) denotes Rising, and (b) denotes Falling. (b) is defined as the blank interval Vsync (blank) of the Vsync until the falling of (b) occurs and the next rising of (a) occurs. In this interval, the dual threshold is calculated in (c) To the next frame (t + 1).

도 13은, 종래의 결과와 대비하고, 단일 임계치과 다중 임계치 적용 후의 비교결과를 보여준다. 이중 임계값을 적용한 결과를 보면, 윤곽선의 정확도가 향상되는 강인함을 보여준다.Figure 13 shows the comparison results after applying the single threshold and multiple thresholds in comparison with the conventional results. The result of applying the double threshold shows that the accuracy of the contour is improved.

상기 후처리(Post-processing)단 계(5)는, 검출된 윤곽선 정보 내 부정확한 부분을 보정하여 제거하는 역할을 하는 단계이다. 여기서 부정확한 부분을 돌출(Prejection), 끊임(Discontinuous), 그리고 잡음(Noise)으로 나타낸다. The post-processing step (5) is a step of correcting and removing an incorrect part in the detected contour information. Here, the inaccurate part is expressed as "Prejection", "Discontinuous", and "Noise".

도 14는, 윤곽선 보정의 대상이 되는 특징들(돌출, 잡음, 끊임)의 정의를 나타낸다.Fig. 14 shows definitions of features (protrusion, noise, continuation) to be contour-corrected.

돌출은 연속적인 윤곽선 상에 튀어 나오는 부분, 끊임은 비연속적인 윤곽선 정보, 그리고 잡음은 화면 내 잡음 현상으로 검출되는 부분을 의미한다. 돌출, 끊임, 그리고 잡음의 크기는 마스크(Mask)의 크기에 비례하고, 윈도우 마스크의 크기가 커지면 큰 돌출과 긴 끊임에 대하여 보정이 가능하다.The protrusion refers to a part protruding on a continuous contour, a continuous non-continuous contour information, and a noise part detected as an in-screen noise phenomenon. The size of the protrusion, the perpetuation, and the noise is proportional to the size of the mask, and when the size of the window mask is large, it is possible to correct for the large protrusion and the long continuation.

도 15는, 침식(erosion), 팽창(dilation)에 대한 조건과 처리과정을 나타낸다.Fig. 15 shows conditions and processing procedures for erosion and dilation.

보정대상인 돌출, 끊임, 잡음에 대한 보정을 위한 처리로서, 침식과 팽창을 정의한다. 침식은 데이터를 줄이는 효과의 처리, 팽창은 데이터를 확장시키는 효과의 처리를 의미한다. 보정은, 침식과 팽창을 이용하여, 제거와 채움의 두 가지 형태로 처리한다. Define erosion and swelling as a process for correcting for protrusions, perpetuities, and noises to be corrected. Erosion is the processing of the effect of reducing the data, and expansion is the processing of the effect of expanding the data. Calibration is done in two forms, erosion and filling, using erosion and expansion.

제거는 돌출과 잡음을 없애는 역할로서, 침식을 수행하고 그 다음에 팽창을 수행하면 된다. 채움은 끊임을 이어주는 역할로서, 팽창을 수행하고 그 다음에 침식을 수행하면 된다.Removal is the role of eliminating protrusion and noise, which can be done by erosion and then by expansion. Filling is a continuing role, which can be accomplished by expansion followed by erosion.

즉, 상기 후처리단계는, 돌출과 잡음을 없애기 위해 침식 후 팽창을 행하는 제거처리와, 끊임을 이어주기 위해 팽창 후 침식을 행하는 채움처리를 행한다.That is, in the post-treatment step, a removal treatment for expanding after erosion to eliminate protrusion and noise and a filling treatment for erosion after expansion are carried out in order to keep continuing.

윈도우 마스크를 이용하며, 커널의 크기는 2N-1(N은 2부터 가능), 즉 3 이상의 홀수이다. 여기서, Pc는 마스크 내 중심점이고, 데이터 1은 윤곽선(edge)이라는 의미, 데이터 0은 비윤곽선(Non-edge)이라는 의미를 나타낸다.The size of the kernel is 2N-1 (N is possible from 2), that is, 3 or more odd numbers. Here, Pc denotes a center point in the mask, data 1 denotes an edge, and data 0 denotes a non-edge.

침식과 팽창은, 수행을 위한 조건을 포함하며, 처리과정 또한 다르게 적용된다.Erosion and expansion include conditions for performance, and the process is also applied differently.

침식은 Pc가 윤곽선(1), 즉 윤곽선에 해당될 경우이고, 마스크 내 윤곽선의 화소수가 (마스크 너비) 이상일 경우에 적용된다. 처리과정을 살펴보면, 연산과정은 2차원 히스토그램 내 Pc가 [최대치 x 0.5] 보다 크거나 같을 경우에는 보존(불변)하고, 아닐 경우에는 제거한다.The erosion is applied when Pc corresponds to the contour line (1), that is, the contour line, and the number of pixels of the contour line in the mask is equal to or larger than (the mask width). If the Pc is greater than or equal to [the maximum value x 0.5] in the two-dimensional histogram, the calculation process is preserved (unchanged).

팽창은 Pc가 윤곽선(0), 즉 윤곽선에 해당되지 않을 경우이고, 마스크 내 윤곽선의 화소수가 (마스크 너비 - 1) 이상일 경우에 적용된다. 처리과정을 살펴보면, 2차원 히스토그램 내 Pc가 최대가 될 경우에는 생성, 아닐 경우는 패스(불변)한다.Expansion is applied when Pc is outline (0), that is, when it does not correspond to the outline, and when the number of pixels of the outline in the mask is larger than (mask width - 1). If the Pc in the two-dimensional histogram is maximized, it is generated. Otherwise, the path is unchanged.

도 16은, 추출할 윤곽선의 특징을 정의한다. 추출할 윤곽선의 특징은, 라인(Line; 위에서 첫째 형태), 코너(Conner; 위에서 둘째 형태), 그리고 Ridge(곡선; 위에서 셋째 형태)으로 구분되며, 45도 간격의 회전(Rotation)을 적용한다.Fig. 16 defines the characteristics of the outline to be extracted. The characteristics of the outline to be extracted are divided into a line (first shape), a corner (second shape), and a ridge (curve, third shape).

도 17은, 2차원 히스토그램을 기반한 최대치 추출과정을 나타낸다.17 shows a maximum value extraction process based on a two-dimensional histogram.

X축, Y축 방향으로 각각의 히스토그램을 추출(X1, X2, X3)(Y1, Y2, Y3)하고, 이를 행렬연산의 곱으로 처리하여. 2차원 히스토그램을 생성한다. 이 중에 최대치 값을 추출하여 Pc과 비교한다.(X1, X2, X3) (Y1, Y2, Y3) in the X-axis and Y-axis directions and processes it as a product of the matrix operation. A two-dimensional histogram is generated. The maximum value is extracted and compared with Pc.

도 18은, 윤곽선 보정에 대한 처리과정의 예시를 나타낸다.18 shows an example of a processing procedure for contour correction.

부정확한 윤곽선을 3가지의 형태(돌출, 끊임, 그리고 잡음)로 표현한 예를 보여주고. 두 단계에 걸쳐 영상이 보정됨을 나타낸다. 두 단계는 1) 침식, 2) 팽창 과정을 의미한다.An example of inaccurate outlines is shown in three forms (protrusion, perpetuation, and noise). Indicates that the image is corrected in two steps. The two stages are 1) erosion and 2) expansion.

첫번째 과정으로 1) 침식의 처리과정을 살펴보면, 윤곽선이 존재하는 1로 표현된 부분 내 부정확한 윤곽선에 대한 판단을 수행하고, 부정확하다고 판단되면 음영색으로 표현한다. 결과적으로 음영색으로 표현된 부분은 0인 비윤곽선으로 처리된다.In the first step, 1) the process of erosion is judged to be inaccurate in the part represented by 1 where the contour exists, and if it is judged to be inaccurate, it is expressed in shade. As a result, the shaded part is treated as an outline of zero.

두 번째 과정으로 2) 팽창의 처리과정을 살펴보면, 윤곽선이 존재하지 않는 0으로 표현된 부분 내 부정확한 비윤곽선에 대한 판단을 수행하고, 부정확하다고 판단되면 음영색으로 표현한다. 결과적으로 음영색으로 표현된 부분은 1인 윤곽선으로 처리된다.In the second process, 2) the process of expansion is examined, the inaccurate outline is judged in the part represented by 0 where there is no contour line, and if it is judged to be inaccurate, it is expressed in shaded color. As a result, the shaded part is treated as a single outline.

십자가 형태와 같은 돌출부위와, 독립적으로 존재하는 작은 포인트들, 그리고 끊임 현상이 보정되어, 일자 형태의 결과를 도출한다.The cross-shaped protrusions, the independent small points, and the perturbations are corrected to produce a linear-shaped result.

도 19는, 윤곽선 보정에 대한 결과를 보여준다.Fig. 19 shows the results for contour correction.

검출된 윤곽선(Detected 윤곽선)에 1번 과정인 침식(침식)을 수행하면, 돌출 그리고 잡음의 포인트를 제거한다. 이 후, 2번 과정인 팽창(팽창)을 수행하면, 끊임 부분에 포인트를 생성하여 연속을 유지시킨다. 빨간색의 원 부분은 침식과 팽창을 이용하여 돌출, 끊임, 그리고 잡음 등의 현상이 보정되는 것을 보여준다.Performing erosion (erosion), which is a one-step process on the detected contour, removes the point of protrusion and noise. Thereafter, when the expansion (expansion) which is the second process is performed, a point is generated at the continuous portion to maintain the continuity. The red circle shows erosion and expansion to compensate for such phenomena as protrusion, perpetuation, and noise.

이상, 본 발명을 특정 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니다. 청구범위에 기재된 범위 내에서 당업자에 의하여 이루어진 변형, 개량, 변경은 모두, 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.Although the present invention has been described with reference to specific embodiments, the present invention is not limited thereto. Modifications, modifications and variations made by those skilled in the art within the scope of the claims are to be construed as being within the scope of the present invention.

본 발명은, 다중컬러와 다중방향성을 기반한 영상의 윤곽선 추출장치 및 방법에 이용될 수 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to an apparatus and method for extracting contours of an image based on multiple colors and multiple directions.

1: 전처리(Pre-processing)부
2: 도함수(Derivative) 및 기울기대표값(Magnitude) 추출부
3: 윤곽선 세밀화(edge thinning)부
4: 윤곽선 검출(detection)부
5: 후처리(Post-processing)부
1: Pre-processing unit
2: Derivative and slope representative value extraction unit
3: edge thinning
4: contour detection unit
5: Post-processing unit

Claims (25)

다중컬러와 다중방향성을 기반하여, 영상의 윤곽선을 추출하는 방법으로서,
다중 컬러센서로부터 입력받은 컬러영상과 적외선영상을 구성하는 다수의 컬러에 의해 다중컬러를 정하는 컬러 정의단계와,
영상의 x, y방향과 대각선 방향을 포함하는 다수의 방향에 의해 다중방향성을 정하는 방향 정의단계와,
정해진 다중컬러의 각 컬러의 영상에 대해, 정해진 다중방향성의 각 방향에 대한 도함수를 구하는 도함수 산출단계와,
구해진 도함수를 연산처리하여, 영상 내 기울기대표값을 구하는 기울기대표값 산출단계와,
유사한 픽셀이 모여있는 윤곽선 영역에 대해, 도함수와 기울기대표값으로부터 극값인 윤곽선을 구하고, 극값 이외의 윤곽선을 제거하여 윤곽선을 가늘게 하는 윤곽선 세밀화단계와,
영상 내 히스토그램에 기반하여 연산된 적응적인 다중 임계치를 사용하여, 윤곽선을 결정 및 검출하는 윤곽선 검출단계
를 포함함을 특징으로 하는 다중컬러와 다중방향성에 기반한 영상의 윤곽선 추출방법.
A method of extracting contours of an image based on multiple colors and multi-directionality,
A color definition step of defining multiple colors by a plurality of colors constituting a color image and an infrared image received from a multi-color sensor,
A direction defining step of defining multiple directions by a plurality of directions including x, y and diagonal directions of an image;
A derivative calculation step of obtaining, for an image of each color of a predetermined multiple color, a derivative of each direction of a predetermined multi-directionality;
A slope representative value calculating step of calculating a derived derivative and calculating a slope representative value in the image;
An outline refinement step of obtaining an extreme outline from a derivative and a slope representative value for an outline area in which similar pixels are gathered and removing an outline other than extrema to thereby reduce the outline;
An outline detection step of determining and detecting an outline using an adaptive multiple threshold computed based on an in-image histogram;
And extracting a contour of an image based on multiple colors and multiple directions.
청구항 1에 있어서,
상기 도함수 산출단계 이전에, 다중 컬러센서로부터 입력받은 컬러영상과 적외선영상에 대해, 잡음을 제거하고 경계를 강조하는 전처리( Pre - processing )단계 또는,
상기 윤곽선 검출단계 이후에, 검출결과 내의 돌출, 끊임, 잡음을 제거하는 후처리( Post - processing )단계
를 더 포함함을 특징으로 하는 다중컬러와 다중방향성에 기반한 영상의 윤곽선 추출방법.
The method according to claim 1,
The derivative calculating step before, for the color image and an infrared image received from the multi-color sensor, a pre-processing to remove noise and highlight the boundary (Pre - processing) step or,
After the outline detection step, the protrusion, the continuation, and the noise in the detection result are removed After processing (Post - processing) step
And extracting a contour of an image based on multiple colors and multiple directions.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 기울기대표값을 구하는 연산처리는, 유클리디안 노름임
을 특징으로 하는 다중컬러와 다중방향성에 기반한 영상의 윤곽선 추출방법.
The method according to claim 1 or 2,
The arithmetic processing for obtaining the slope representative value is performed by using the Euclidean gamma
A method for extracting contours of an image based on multiple colors and multi-directionality.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 기울기대표값을 구하는 연산처리는, 각 도함수의 제곱의 합의 제곱근 처리임
을 특징으로 하는 다중컬러와 다중방향성에 기반한 영상의 윤곽선 추출방법.
The method according to claim 1 or 2,
The arithmetic processing for obtaining the slope representative value is a square root processing of the sum of squares of respective derivatives.
A method for extracting contours of an image based on multiple colors and multi-directionality.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 기울기대표값을 구하는 연산처리는, 각 도함수의 절대값의 합산 처리임
을 특징으로 하는 다중컬러와 다중방향성에 기반한 영상의 윤곽선 추출방법.
The method according to claim 1 or 2,
The arithmetic processing for obtaining the slope representative value is a summing process of absolute values of respective derivatives
A method for extracting contours of an image based on multiple colors and multi-directionality.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 윤곽선 세밀화단계에서, x, y방향을 고려하여
(1) X방향성을 기준으로, 케이스 0xx는 음수 부분, 케이스 1xx는 양수 부분으로 정의하고,
(2) Y방향성을 기준으로, 케이스 x0x는 음수 부분, 케이스 x1x은 양수 부분으로 정의하고,
(3) 45도 회전된 방향성을 기준으로, 케이스 xx0는 음수 부분, 케이스 xx1은 양수 부분으로 정의하여,
8방향의 케이스로 구획하고,
상기 정의에 입각하여, 다중방향성에 대한 도함수를 고려하여 케이스를 선택하고, 영상 내 기울기대표값과의 차이값을 추출하여, 극값를 산출함
을 특징으로 하는 다중컬러와 다중방향성에 기반한 영상의 윤곽선 추출방법.
The method according to claim 1 or 2,
In the contour refinement step, considering the x and y directions
(1) Based on the X directionality, case 0xx is defined as a negative part, case 1xx is defined as a positive part,
(2) With respect to the Y direction, the case x0x is defined as a negative part, and the case x1x is defined as a positive part,
(3) Based on the direction rotated by 45 degrees, case xx0 is defined as a negative part, case xx1 is defined as a positive part,
8-direction case,
Based on the above definition, the case is selected in consideration of the derivative of the multi-directionality, the difference value from the slope representative value in the image is extracted, and the extremal value is calculated
A method for extracting contours of an image based on multiple colors and multi-directionality.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 윤곽선 검출단계에서, 상기 히스토그램을 생성하고, 윤곽선의 전체 화소 수를 산출하고, 상기 윤곽선의 전체 화소 수의 소정 비율을 임계치로 산출함
을 특징으로 하는 다중컬러와 다중방향성에 기반한 영상의 윤곽선 추출방법.
The method according to claim 1 or 2,
In the contour detection step, the histogram is generated, the total number of pixels of the contour is calculated, and a predetermined ratio of the total number of pixels of the contour is calculated as a threshold value
A method for extracting contours of an image based on multiple colors and multi-directionality.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 히스토그램은, 임계치를 산출하는 프레임의 이전 프레임의 히스토그램임
을 특징으로 하는 다중컬러와 다중방향성에 기반한 영상의 윤곽선 추출방법.
The method according to claim 1 or 2,
The histogram is a histogram of a previous frame of the frame for which the threshold value is to be calculated
A method for extracting contours of an image based on multiple colors and multi-directionality.
청구항 2에 있어서,
상기 전처리단계는, 가우시안 분포가 적용된 가중커널을 빈도수로서 적용한 가중 미디언 필터의 처리를 수행함
을 특징으로 하는 다중컬러와 다중방향성에 기반한 영상의 윤곽선 추출방법.
The method of claim 2,
In the preprocessing step, a weighted median filter is applied in which a weighted kernel to which a Gaussian distribution is applied is applied as a frequency.
A method for extracting contours of an image based on multiple colors and multi-directionality.
청구항 2에 있어서,
상기 후처리단계는, 침식 후 팽창을 행하여 돌출과 잡음을 없애는 제거처리와, 팽창 후 침식을 행하여 끊임을 이어주는 채움처리를 행함
을 특징으로 하는 다중컬러와 다중방향성에 기반한 영상의 윤곽선 추출방법.
The method of claim 2,
In the post-treatment step, the post-erosion expansion process is performed to remove the protrusion and the noise, and the post-expansion erosion process is carried out to perform the filling process
A method for extracting contours of an image based on multiple colors and multi-directionality.
다중컬러와 다중방향성을 기반하여, 영상의 윤곽선을 추출하는 장치로서,
다중 컬러센서로부터 입력받은 컬러영상과 적외선영상을 구성하는 다수의 컬러에 의해 다중컬러를 정하는 컬러 정의부와,
영상의 x, y방향과 대각선 방향을 포함하는 다수의 방향에 의해 다중방향성을 정하는 방향 정의부와,
정해진 다중컬러의 각 컬러의 영상에 대해, 정해진 다중방향성의 각 방향에 대한 도함수를 구하는 도함수 산출부와,
구해진 도함수를 연산처리하여, 영상 내 기울기대표값을 구하는 기울기대표 산출부와,
유사한 픽셀이 모여있는 윤곽선 영역에 대해, 도함수와 기울기대표값으로부터 극값인 윤곽선을 구하고, 극값 이외의 윤곽선을 제거하여 윤곽선을 가늘게 하는 윤곽선 세밀화부와,
영상 내 히스토그램에 기반하여 연산된 적응적인 다중 임계치를 사용하여, 윤곽선을 결정 및 검출하는 윤곽선 검출부
를 포함함을 특징으로 하는 다중컬러와 다중방향성에 기반한 영상의 윤곽선 추출장치.
An apparatus for extracting contours of an image based on multiple colors and multiple directions,
A color definition unit for determining multiple colors by a plurality of colors constituting a color image and an infrared image received from the multiple color sensor,
A direction defining unit for defining multiple directions by a plurality of directions including x, y and diagonal directions of the image;
A derivative calculator for obtaining a derivative with respect to each direction of a predetermined multi-directionality for an image of each color of a predetermined multi-color,
A slope representative value calculating unit for calculating a derived derivative and calculating a slope representative value in the image,
An outline refinement section for obtaining outlines of extreme values from a derivative and a slope representative value for a contour area in which similar pixels are gathered and removing contours other than the extrema,
An outline detector for determining and detecting an outline by using an adaptive multiple threshold computed based on an in-image histogram,
And an image extracting unit for extracting an outline of an image based on multiple colors and multiple directions.
청구항 1에 있어서,
상기 도함수 산출부 동작 이전에, 다중 컬러센서로부터 입력받은 컬러영상과 적외선영상에 대해, 잡음을 제거하고 경계를 강조하는 전처리( Pre - processing )부 또는,
상기 윤곽선 검출단계 동작 이후에, 검출결과 내의 돌출, 끊임, 잡음을 제거하는 후처리(Post-processing)부
를 더 포함함을 특징으로 하는 다중컬러와 다중방향성에 기반한 영상의 윤곽선 추출장치.
The method according to claim 1,
Before the derivative calculation unit operation, for the color image and an infrared image received from the multi-color sensor, a pre-processing to remove noise and highlight the boundary (Pre - processing) unit or,
After the contour detection step operation, the protrusion, the perception, and the noise in the detection result are removed The post-processing unit
Further comprising: an image extraction unit for extracting contours of an image based on multiple colors and multiple directions.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 기울기대표값을 구하는 연산처리는, 유클리디안 노름임
을 특징으로 하는 다중컬러와 다중방향성에 기반한 영상의 윤곽선 추출장치.
The method according to claim 1 or 2,
The arithmetic processing for obtaining the slope representative value is performed by using the Euclidean gamma
And extracting contours of images based on multiple colors and multiple directions.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 기울기대표값을 구하는 연산처리는, 각 도함수의 제곱의 합의 제곱근 처리임
을 특징으로 하는 다중컬러와 다중방향성에 기반한 영상의 윤곽선 추출장치.
The method according to claim 1 or 2,
The arithmetic processing for obtaining the slope representative value is a square root processing of the sum of squares of respective derivatives.
And extracting contours of images based on multiple colors and multiple directions.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 기울기대표값을 구하는 연산처리는, 각 도함수의 절대값의 합산 처리임
을 특징으로 하는 다중컬러와 다중방향성에 기반한 영상의 윤곽선 추출장치.
The method according to claim 1 or 2,
The arithmetic processing for obtaining the slope representative value is a summing process of absolute values of respective derivatives
And extracting contours of images based on multiple colors and multiple directions.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 윤곽선 세밀화단계에서, x, y방향을 고려하여
(1) X방향성을 기준으로, 케이스 0xx는 음수 부분, 케이스 1xx는 양수 부분으로 정의하고,
(2) Y방향성을 기준으로, 케이스 x0x는 음수 부분, 케이스 x1x은 양수 부분으로 정의하고,
(3) 45도 회전된 방향성을 기준으로, 케이스 xx0는 음수 부분, 케이스 xx1은 양수 부분으로 정의하여,
8방향의 케이스로 구획하고,
상기 정의에 입각하여, 다중방향성에 대한 도함수를 고려하여 케이스를 선택하고, 영상 내 기울기대표값과의 차이값을 추출하여, 극값를 산출함
을 특징으로 하는 다중컬러와 다중방향성에 기반한 영상의 윤곽선 추출장치.
The method according to claim 1 or 2,
In the contour refinement step, considering the x and y directions
(1) Based on the X directionality, case 0xx is defined as a negative part, case 1xx is defined as a positive part,
(2) With respect to the Y direction, the case x0x is defined as a negative part, and the case x1x is defined as a positive part,
(3) Based on the direction rotated by 45 degrees, case xx0 is defined as a negative part, case xx1 is defined as a positive part,
8-direction case,
Based on the above definition, the case is selected in consideration of the derivative of the multi-directionality, the difference value from the slope representative value in the image is extracted, and the extremal value is calculated
And extracting contours of images based on multiple colors and multiple directions.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 윤곽선 검출단계에서, 상기 히스토그램을 생성하고, 윤곽선의 전체 화소 수를 산출하고, 상기 윤곽선의 전체 화소 수의 소정 비율을 임계치로 산출함
을 특징으로 하는 다중컬러와 다중방향성에 기반한 영상의 윤곽선 추출장치.
The method according to claim 1 or 2,
In the contour detection step, the histogram is generated, the total number of pixels of the contour is calculated, and a predetermined ratio of the total number of pixels of the contour is calculated as a threshold value
And extracting contours of images based on multiple colors and multiple directions.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 히스토그램은, 임계치를 산출하는 프레임의 이전 프레임의 히스토그램임
을 특징으로 하는 다중컬러와 다중방향성에 기반한 영상의 윤곽선 추출장치.
The method according to claim 1 or 2,
The histogram is a histogram of a previous frame of the frame for which the threshold value is to be calculated
And extracting contours of images based on multiple colors and multiple directions.
청구항 2에 있어서,
상기 전처리단계는, 가우시안 분포가 적용된 가중커널을 빈도수로서 적용한 가중 미디언 필터의 처리를 수행함
을 특징으로 하는 다중컬러와 다중방향성에 기반한 영상의 윤곽선 추출장치.
The method of claim 2,
In the preprocessing step, a weighted median filter is applied in which a weighted kernel to which a Gaussian distribution is applied is applied as a frequency.
And extracting contours of images based on multiple colors and multiple directions.
청구항 2에 있어서,
상기 후처리단계는, 침식 후 팽창을 행하여 돌출과 잡음을 없애는 제거처리와, 팽창 후 침식을 행하여 끊임을 이어주는 채움처리를 행함
을 특징으로 하는 다중컬러와 다중방향성에 기반한 영상의 윤곽선 추출장치.
The method of claim 2,
In the post-treatment step, the post-erosion expansion process is performed to remove the protrusion and the noise, and the post-expansion erosion process is carried out to perform the filling process
And extracting contours of images based on multiple colors and multiple directions.
다중컬러와 다중방향성을 기반하여, 영상의 윤곽선을 추출하도록 하기 위하여, 컴퓨터에,
다중 컬러센서로부터 입력받은 컬러영상과 적외선영상을 구성하는 다수의 컬러에 의해 다중컬러를 정하는 컬러 정의단계와,
영상의 x, y방향과 대각선 방향을 포함하는 다수의 방향에 의해 다중방향성을 정하는 방향 정의단계와,
정해진 다중컬러의 각 컬러의 영상에 대해, 정해진 다중방향성의 각 방향에 대한 도함수를 구하는 도함수 산출단계와,
구해진 도함수를 연산처리하여, 영상 내 기울기대표값을 구하는 기울기대표값 산출단계와,
유사한 픽셀이 모여있는 윤곽선 영역에 대해, 도함수와 기울기대표값으로부터 극값인 윤곽선을 구하고, 극값 이외의 윤곽선을 제거하여 윤곽선을 가늘게 하는 윤곽선 세밀화단계와,
영상 내 히스토그램에 기반하여 연산된 적응적인 다중 임계치를 사용하여, 윤곽선을 결정 및 검출하는 윤곽선 검출단계
를 포함함을 특징으로 하는 단계를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
In order to extract the contours of an image based on multiple colors and multi-directionality,
A color definition step of defining multiple colors by a plurality of colors constituting a color image and an infrared image received from a multi-color sensor,
A direction defining step of defining multiple directions by a plurality of directions including x, y and diagonal directions of an image;
A derivative calculation step of obtaining, for an image of each color of a predetermined multiple color, a derivative of each direction of a predetermined multi-directionality;
A slope representative value calculating step of calculating a derived derivative and calculating a slope representative value in the image;
An outline refinement step of obtaining an extreme outline from a derivative and a slope representative value for an outline area in which similar pixels are gathered and removing an outline other than extrema to thereby reduce the outline;
An outline detection step of determining and detecting an outline using an adaptive multiple threshold computed based on an in-image histogram;
Readable medium having recorded thereon a program for executing a computer readable medium.
영상의 윤곽선을 검출하는 방법으로서,
윤곽선을 스트롱, 위크, 및 네세서리의 3가지로 구분하기 위하여, 영상 내 히스토그램에 기반하여 연산된 적응적인 다중 임계치를 결정하는 임계치 결정단계와,
결정된 임계치 중의 하이 임계치와 로우 임계치를 적용하여 재귀적인 방식으로 윤곽선을 결정 및 검출하는 윤곽선 검출단계
를 포함함을 특징으로 하는 영상의 윤곽선 검출방법.
A method for detecting a contour of an image,
A threshold determination step of determining an adaptive multiple threshold computed based on an in-image histogram in order to classify the outline into three types of strong, wek, and four sets;
An outline detection step of determining and detecting an outline in a recursive manner by applying a high threshold value and a low threshold value among the determined thresholds
And detecting a contour of the image.
영상에서 추출된 윤곽선 내의 돌출, 끊임, 잡음을 제거하는 방법으로서,
돌출과 잡음을 없애기 위하여 침식 후 팽창을 행하는 제거처리단계와,
끊임을 이어주기 위하여 팽창 후 침식을 행하는 채움처리단계
를 포함함을 특징으로 하는 영상에서 추출된 윤곽선 내의 돌출, 끊임, 잡음 제거방법.
As a method for removing protrusion, continuation, and noise in a contour extracted from an image,
A removal treatment step of performing expansion after erosion to eliminate protrusion and noise,
A filling treatment step for carrying out erosion after expansion to maintain continuity
And extracting a contour line from the image.
청구항 23에 있어서,
상기 침식은, 마스크 중심화소에 윤곽선이 존재하고, 마스크 내 윤곽선의 화소 수가 [마스크 너비] 이상일 경우에 처리가 수행되고,
상기 침식은, 2차원 히스토그램 내 마스크 중심화소가 [최대치×0.5]보다 크거나 같을 경우에는 불변하고, 작을 경우에는 제거함
을 특징으로 하는 영상에서 추출된 윤곽선 내의 돌출, 끊임, 잡음 제거방법.
24. The method of claim 23,
The erosion is performed when a contour line exists in the center pixel of the mask and the number of pixels of the contour line in the mask is equal to or larger than [the mask width]
The erosion is unchanged when the center pixel of the mask in the two-dimensional histogram is greater than or equal to [maximum value x 0.5], and is removed when it is small
Wherein the method comprises the steps of: extracting a contour line from a video image;
청구항 23에 있어서,
상기 팽창은,
마스크 중심화소에 윤곽선이 없고, 마스크 내 윤곽선의 화소 수가 [마스크 너비 - 1] 이상일 경우에 처리가 수행되고,
2차원 히스토그램 내 마스크 중심화소가 최대가 되면 생성하고, 아닐 경우에는 불변임
을 특징으로 하는 영상에서 추출된 윤곽선 내의 돌출, 끊임, 잡음 제거방법.
24. The method of claim 23,
Preferably,
Processing is performed when there is no outline in the center pixel of the mask and the number of pixels of the outline in the mask is equal to or larger than [mask width - 1]
When the center pixel of the mask in the two-dimensional histogram reaches the maximum, it is generated.
Wherein the method comprises the steps of: extracting a contour line from a video image;
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