RU2007109295A

RU2007109295A - Способ определения и сглаживания ступенчатых краев на изображении

Info

Publication number: RU2007109295A
Application number: RU2007109295/09A
Authority: RU
Inventors: Виктор Васильевич БЕЛЯЕВ (RU); Виктор Васильевич Беляев; Сергей Михайлович СЕДУНОВ (RU); Сергей Михайлович Седунов; Оксана Васильевна ДЖОСАН (RU); Оксана Васильевна ДЖОСАН; Сунгсоо КИМ (KR); Сунгсоо КИМ; Янг-джин КВОН (KR); Янг-джин КВОН
Original assignee: Самсунг Электроникс Ко., Лтд. (KR); Самсунг Электроникс Ко., Лтд.
Priority date: 2007-03-14
Filing date: 2007-03-14
Publication date: 2008-09-20
Also published as: RU2383055C2

Claims

1. Способ определения и сглаживания ступенчатых краев на изображении, в котором сохраняют значения начальной интенсивности и координат пикселей изображения, после чего для каждого текущего пикселя изображения выполняют следующие операции:

выбирают вокруг текущего пикселя первую область, состоящую из нескольких ближайших соседних пикселей изображения;

выбирают две линии, одна из которых проходит горизонтально, а другая вертикально через текущий пиксель и пиксели первой области;

определяют горизонтальный вспомогательный градиент вдоль горизонтальной линии первой области как разность между пикселем, расположенным слева от текущего пикселя, и пикселем, расположенным справа от текущего пикселя;

определяют вертикальный вспомогательный градиент вдоль вертикальной линии первой области как разность между пикселем, расположенным сверху от текущего пикселя, и пикселем, расположенным снизу от текущего пикселя;

определяют сумму абсолютных величин горизонтального и вертикального градиентов;

определяют, что первая область не является высокочастотной, при этом проверяют выполнение условия, что минимум суммы абсолютных величин горизонтального и вертикального вспомогательных градиентов меньше 10% максимума суммы абсолютных величин горизонтального и вертикального вспомогательных градиентов и, в случае выполнения данного условия, первая область не является высокочастотной, и

для каждого пикселя первой области определяют горизонтальный градиент вдоль горизонтальной линии первой области и вертикальный градиент вдоль выбранной вертикальной линии первой области;

определяют первую корреляционную матрицу для горизонтальных градиентов и вертикальных градиентов первой области, а также собственные векторы θ_-, θ₊ и собственные величины λ_-, λ₊ первой корреляционной матрицы;

определяют величину Power_hv по формуле

где n - число, задающее чувствительность к краю объекта в изображении;

определяют направление Dir_hv края объекта в изображении как угол, под которым направлен собственный вектор первой корреляционной матрицы с меньшим значением собственной величины;

выбирают две линии, одна из которых проходит под углом 45° относительно горизонтального направления и далее идентифицируется как правая диагональ, а другая проходит под углом 135° относительно горизонтального направления и далее идентифицируется как левая диагональ, через текущий пиксель и пиксели выбранной области;

для каждого пикселя первой области определяют праводиагональный градиент вдоль правой диагонали первой области и леводиагональный градиент вдоль левой диагонали первой области;

определяют вторую корреляционную матрицу для праводиагональных градиентов и леводиагональных градиентов первой области, а также собственные векторы θ_d-, θ_d+ и собственные величины λ_d-, λ_d+ второй корреляционной матрицы;

определяют величину Power_lr по формуле

где m - число, задающее чувствительность к краю объекта в изображении;

определяют направление Dir_lr края объекта в изображении как угол, под которым направлен собственный вектор второй корреляционной матрицы с меньшим значением собственной величины;

определяют величину Power как максимальное значение, выбранное из величин Power_hv и Power_lr;

определяют, что конечным направлением Dir края объекта в немасштабированном изображении является Dir_lr, если Power_hv меньше Power_lr и значение Dir_lr находится в определенном диапазоне углов, иначе определяют, что конечным направлением Dir края объекта в изображении является Dir_hv;

выбирают вокруг текущего пикселя и первой области вторую область, состоящую из нескольких соседних пикселей изображения, при этом размер второй области больше размера первой области;

выполняют низкочастотную фильтрацию во второй области, получая фильтрованную область, и сохраняют ее;

выбирают две линии, одна из которых проходит горизонтально, а другая вертикально через текущий пиксель и пиксели второй области;

для каждого пикселя второй области определяют горизонтальный масштабированный градиент вдоль горизонтальной линии второй области и вертикальный масштабированный градиент вдоль вертикальной линии второй области;

определяют третью корреляционную матрицу для горизонтальных масштабированных градиентов и вертикальных масштабированных градиентов второй области, а также собственные векторы θ_sc-, θ_sc+ и собственные величины λ_sc-, λ_sc+ третьей корреляционной матрицы;

- определяют величину Power_hv_sc по формуле

где k - число, задающее чувствительность к краю объекта в изображении;

определяют направление края Dir_hv_sc объекта в изображении как угол, под которым направлен собственный вектор третьей корреляционной матрицы с меньшим значением собственной величины;

выбирают две линии, одна из которых проходит под углом 45° относительно горизонтального направления и далее идентифицируется как правая диагональ, а другая проходит под углом 135° относительно горизонтального направления и идентифицируется как левая диагональ, через текущий пиксель и пиксели второй области;

для каждого пикселя второй области определяют праводиагональный масштабированный градиент вдоль правой диагонали второй области и леводиагональный масштабированный градиент вдоль левой диагонали второй области;

определяют четвертую корреляционную матрицу для праводиагональных масштабированных градиентов и леводиагональных масштабированных градиентов, а также собственные векторы θ_scd-, θ_scd- и собственные величины λ_scd-, λ_scd+ четвертой корреляционной матрицы;

определяют величину Power_lr_sc по формуле

где l - число, задающие чувствительность к краю объекта в изображении;

определяют направление края Dir_lr_sc объекта в изображении как угол относительно горизонтальной оси, под которым направлен собственный вектор с меньшим значением собственной величины четвертой корреляционной матрицы;

определяют величину Power как максимальную из величин Power_hv_sc и Power_lr_sc;

определяют направление края Dir_sc объекта в изображении как Dir_lr_sc, если Power_hv_sc меньше Power_lr_sc и Dir_lr_sc находится в определенном диапазоне углов A_d_sc, иначе определяют, что Dir_sc равен Dir_hv_sc;

определяют величину Power_edge как максимальную из величин Power и Power_sc;

определяют направление края Dir_edge объекта в изображении равным Dir, если Power меньше Power_ sc, иначе определяют направление края Dir_edge равеным Dir_sc;

определяют коэффициент w как функцию, квазилинейно зависящую от Power_edge;

определяют аппроксимированную интенсивность текущего пикселя по направлению Dir_edge как нормированную сумму следующих интенсивностей: интенсивностей пикселей, расположенных слева от текущего пикселя по направлению Dir_edge, начальной интенсивности текущего пикселя, умноженной на два, и интенсивностей пикселей, расположенных справа от текущего пикселя по направлению Dir_edge;

определяют итоговую интенсивность текущего пикселя как взвешенную сумму начальной интенсивности текущего пикселя с коэффициентом (1-w) с аппроксимированной интенсивностью текущего пикселя по направлению Dir_edge с коэффициентом w.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что определяют горизонтальный градиент вдоль горизонтальной линии первой области, в качестве которого выбирают максимальную абсолютную величину из следующего набора величин: абсолютной величины разности между интенсивностью текущего пикселя первой области и интенсивности пикселя, расположенного слева от текущего пикселя первой области, абсолютной величины разности между интенсивностью текущего пикселя первой области и интенсивности пикселя, расположенного справа от текущего пикселя первой области, абсолютной величины разности между интенсивностью пикселя, расположенного слева от текущего пикселя первой области, и интенсивности пикселя, расположенного справа от текущего пикселя первой области.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что определяют вертикальный градиент вдоль вертикальной линии первой области, в качестве которого выбирают максимальную абсолютную величину из следующего набора величин: абсолютной величины разности между интенсивностью текущего пикселя первой области и интенсивности пикселя, расположенного сверху от текущего пикселя первой области, абсолютной величины разности между интенсивностью текущего пикселя первой области и интенсивности пикселя, расположенного снизу от текущего пикселя первой области, абсолютной величины разности между интенсивностью пикселя, расположенного сверху от текущего пикселя первой области, и интенсивности пикселя, расположенного снизу от текущего пикселя первой области.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что определяют праводиагональный градиент вдоль правой диагонали первой области, в качестве которого выбирают максимальную абсолютную величину из следующего набора величин: величины разности между значением интенсивности текущего пикселя первой области и значением интенсивности пикселя, расположенного слева от текущего пикселя первой области по правой диагонали, величины разности между интенсивностью текущего пикселя первой области и интенсивностью пикселя, расположенного справа от текущего пикселя первой области по правой диагонали, величины разности между интенсивностью пикселя, расположенного слева от текущего пикселя первой области, и интенсивностью пикселя, расположенного справа от текущего пикселя первой области по правой диагонали.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что определяют леводиагональный градиент вдоль левой диагонали первой области, в качестве которого выбирают максимальную абсолютную величину из следующего набора величин: величины разности между интенсивностью текущего пикселя первой области и интенсивностью пикселя, расположенного слева от текущего пикселя первой области по левой диагонали, величины разности между интенсивностью текущего пикселя первой области и интенсивностью пикселя, расположенного справа от текущего пикселя первой области по левой диагонали, величины разности между интенсивностью пикселя, расположенного слева от текущего пикселя первой области, и интенсивностью пикселя, расположенного справа от текущего пикселя первой области по левой диагонали.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что определяют горизонтальный масштабированный градиент вдоль горизонтальной линии второй области, в качестве которого выбирают максимальную абсолютную величину из следующего набора величин: величины разности между интенсивностью текущего пикселя второй области и интенсивностью пикселя, расположенного слева через один пиксель от текущего пикселя второй области, величины разности между интенсивностью текущего пикселя второй области и интенсивности пикселя, расположенного справа через один пиксель от текущего пикселя второй области, величины разности между интенсивностью пикселя, расположенного слева через один пиксель от текущего пикселя второй области, и интенсивности пикселя, расположенного справа через один пиксель от текущего пикселя второй области.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что определяют вертикальный масштабированный градиент вдоль вертикальной линии второй области, в качестве которого выбирают максимальную абсолютную величину из следующего набора величин: величины разности между интенсивностью текущего пикселя второй области и интенсивности пикселя, расположенного сверху через один пиксель от текущего пикселя второй области, величины разности между интенсивностью текущего пикселя второй области и интенсивности пикселя, расположенного снизу через один пиксель от текущего пикселя второй области, величины разности между интенсивностью пикселя, расположенного сверху через один пиксель от текущего пикселя второй области, и интенсивности пикселя, расположенного снизу через один пиксель от текущего пикселя второй области.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что определяют праводиагональный масштабированный градиент вдоль правой диагонали второй области, в качестве которого выбирают максимальную абсолютную величину из следующего набора величин: величины разности между интенсивностью текущего пикселя и интенсивности пикселя, расположенного слева от текущего пикселя через один пиксель по правой диагонали второй области, величины разности между интенсивностью текущего пикселя второй области и интенсивности пикселя, расположенного справа от текущего пикселя через один пиксель по правой диагонали второй области, величины разности между интенсивностью пикселя, расположенного слева от текущего пикселя второй области через один пиксель и интенсивности пикселя, расположенного справа от текущего пикселя второй области через один пиксель по правой диагонали второй области.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что определяют леводиагональный масштабированный градиент вдоль левой диагонали второй области, в качестве которого выбирают максимальную абсолютную величину из следующего набора величин: величины разности между интенсивностью текущего пикселя второй области и интенсивности пикселя, расположенного слева от текущего пикселя второй области через один пиксель по левой диагонали второй области, величины разности между интенсивностью текущего пикселя второй области и интенсивности пикселя, расположенного справа от текущего пикселя второй области через один пиксель по левой диагонали второй области, величины разности между интенсивностью пикселя, расположенного слева от текущего пикселя второй области через один пиксель, и интенсивности пикселя, расположенного справа от текущего пикселя второй области через один пиксель по левой диагонали второй области.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что определяют аппроксимированную интенсивность текущего пикселя как взвешенную сумму интенсивностей нормированную делением на четыре.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что диапазоны углов A_d_sc и A_d определяют экспериментальным путем.