TW201314630A

TW201314630A - 一種可動態決定像素量化臨界值的影像均化編碼與解碼方法

Info

Publication number: TW201314630A
Application number: TW100133645A
Authority: TW
Inventors: Jing-Hong Zeng; Sheng-You Peng
Original assignee: Tritan Technology Inc
Priority date: 2011-09-19
Filing date: 2011-09-19
Publication date: 2013-04-01
Also published as: TWI450217B

Abstract

本發明提供一種可動態決定像素量化臨界值的影像均化編碼與解碼方法，其編碼部分包括：提供複數個定位區塊以及複數個影像像素；將該複數個影像像素平均分成兩群；將該兩組影像像素群位置以交錯的方式，依序分佈在由該四個定位區塊做為頂點所構成的一虛擬四邊形的資料編碼區域內；依照一預設的整數值，從每組的影像像素群裡分別選出該整數個影像像素，將完成的編碼選擇，依其規範進行印刷。其解碼部分，更包含：將編碼圖中影像像素分群；將各組影像像素群的每個影像像素依照其量化值排序；分別依據一預計之整數值判定已排序的每組影像像素群的每個影像像素為1或0，以獲得每組各一臨界值，以及一各組編碼；檢查該各組編碼是否為編碼簿裡的一合法編碼；若是，則將各分組編碼組合成一整體編碼，至此完成解碼；反之，則回報解碼錯誤。

Description

一種可動態決定像素量化臨界值的影像均化編碼與解碼方法

本發明係有關一種二維訊息編碼與解碼的方法，尤指一種可動態決定像素量化臨界值的影像均化編碼與解碼方法。

光學辨識碼(Optical Identification,OID)是一種可在一般印刷品中加入隱藏性數位資料及後續之擷取與辨識該隱藏性數位資料的技術。所謂隱藏性數位資料，係由多個微小點依預設規則分佈而形成之點陣圖案，該點陣圖案相當微小且顏色通常不顯明，容易在視覺上被忽視，亦不影響印刷品中辨識出主要圖形所欲傳達的訊息，應此被稱為隱藏性數位資料。當欲讀取該數位資料時，須透過一光學辨識器擷取點陣圖案，運用光學及影像處理技術，進行辨識及解碼動作，辨識出點陣圖案所代表之訊號。一般而言，在實際產品之中常運用此技術配合一影像顯示裝置或一聲音撥放裝置等，根據先前之訊號而產生相對之影像或聲音效果。此技術常應用於相關印刷產品，如兒童教學或娛樂用之點讀筆，例如，發明專利I235926所揭露的『製作圖像指標的方法及應用此圖項指標的處理系統、做標定位系統及電子書系統』。

為達到更良好的效果，此類技術通常在多項因素方面進行改善。例如，發明專利I336866之『不變灰階的二維光學辨識碼的編碼方法與其印刷品』揭露一種辨識碼，包過一定位區塊與多個資料編碼區塊，每個區塊更包含多個指定圖樣，排列成矩陣。藉由在定位區塊的最上一邊緣列與最左一邊緣列的位置填滿該指定圖樣，以及在該多個資料編碼區塊的中央位置填滿該指定圖樣，並且在每個資料編碼區塊裡填滿指定數目的指定圖樣，以改善編碼均化的效果。又如，發明專利I307048之『點陣型圖案的設計及其解碼方法及其裝置』揭露一種編碼及解碼的方式，包括利用多個定位點、格點、及資訊點的位置及特徵，再依據第一與第二判斷準則分別標示出該多個定位點、格點、及資訊點以進行解碼，技術宣稱具有克服圖案旋轉、角度歪斜、或圖案不完整等問題，亦具有視覺灰度一致性高等優點。又如，發明申請公開號200739452之『圖像指標』揭露一種包括一內容資料部及一表頭部的圖像指標，其內容資料部更包括複數個為圖像單元，平均分布在複數個虛擬區域哩，以期達到影像均化之效果。上述之各項專利皆著重於提升辨識度或編碼圖樣的均勻化，以減少編碼圖對視覺的干擾，由此可見影像均化編碼在此技術商品化之重要性。

然而，在提昇辨識度的同時，亦必須考慮技術在商品化所遭遇之問題。點陣圖案係隱藏於印刷品中，點陣圖様愈複雜或不易辨識時，就必須採用印刷品質較好的技術，相對地印刷品的生產成本較高。而利用光學辨識器來擷取圖像，採用析解度較高的影像感測器，雖能獲得較佳的品質，但感測器單價較高，產品成本相對增加，此為廠商須克服之問題。

究其原因，習知之影像均化技術皆著重在一定之範圍或區域內平均的將點圖案(或其他指定圖案)分佈，而未將每個點圖案可能因印刷品質所產生的差異列入考量。換言之，每個點圖案的判斷依據係為固定值；如此一來，不只缺乏彈性，也容易產生誤判而無法決定正確之解碼，甚至還會增加印刷生產之成本。

因此，一種可動態決定像素量化臨界值的影像均化編碼與解碼方法是設計者面臨的重要議題，也可為目前業界的提供另一有效之解決方案。

基於上述習知技術之缺失，本發明為之主要目的在於提供一種可動態決定像素量化臨界值的影像均化編碼與解碼方法，利用可動態決定像素量化的臨界值來減少雜質影像(noise)的干擾，以達到提昇影像辨識度的目的。

本發明為之另一目的在於提供一種可動態決定像素量化臨界值的影像均化編碼與解碼方法，利用可動態決定像素量化的臨界值來提升影像編碼的品質，以減少編碼圖對視覺的干擾，進而達到影像編碼均化的目的。

為達成上述目的，本發明提供一種可動態決定像素量化臨界值的影像均化編碼與解碼方法，其編碼部分包括：提供複數個定位區塊以及複數個影像像素；將該複數個影像像素平均分成兩群；將該兩組影像像素群位置以交錯的方式，依序分佈在由該四個定位區塊做為頂點所構成的一虛擬四邊形的資料編碼區域內；依照一預設的整數值，從每組的影像像素群裡分別選出該整數個影像像素，將完成的編碼選擇，依其規範進行印刷。其解碼部分，更包含：將編碼圖中影像像素分群；將各組影像像素群的每個影像像素依照其量化值排序；分別依據一預計之整數值判定已排序的每組影像像素群的每個影像像素為1或0，以獲得每組各一臨界值，以及一各組編碼；檢查該各組編碼是否為編碼簿裡的一合法編碼；若是，則將各分組編碼組合成一整體編碼，至此完成解碼；反之，則回報解碼錯誤。

為期能對本發明之目的、功效及構造特徵有更詳盡明確的瞭解，茲舉可實施例併配合圖示說明如後：

第一圖所示為本發明之一種可動態決定像素量化臨界值的影像均化的編碼示意圖。如第一圖所示，本發明之影像編碼100包括四個定位圖案101、以及複數個影像像素102，其中由該四個定位圖案101做為頂點所構成的一虛擬的四邊形可視為資料編碼區域103，而該複數個影像像素102係採均勻但非規律、非矩陣的方式分佈在該虛擬的資料編碼區域103內部。值得注意的是，定位圖案101的位置和方向必須要能夠定義出虛擬的資料編碼區域103。例如，在本實施例中，定位圖案101係為一包含四個像素點所構成的一特定圖案，其中三個像素點之排列略呈三角型，而第四個像素點則位於其中一角之一特定延伸距離的位置，以此來定義出定位圖案101的方向，再將該四個定位圖案101分別做為頂點，將所構成的一虛擬的四邊形視為資料編碼區域103，以限定該複數個影像像素102所能分佈的範圍，以利後續解碼時，擷取及辨識該影像編碼的基礎。

尤其值得注意的是，其中該複數個影像像素102在資料編碼區域103內分佈的方式必須為非規律排列型或非習知常見之矩陣型，且仍必須維持近似均勻的狀態，以達成視覺上的平衡(visual equilibrium)。舉例來說，如第一圖所示，本實施例的影像像素102共計20個，其分佈與編號維持一定之亂度，而非規則狀。例如，第一排之像素編號0、19、1，並未與第二排之像素編號18、2、17、3對齊，也未與第三排之像素編號16、4、15、5、14對齊，以此類推。更進一步，每一排之像素之間其上、下、左、右的高低與距離，也可以有些微距離的差異，以增加一定之亂度。

當然，在本實施例中所示的定位圖案101的構成、位置、其方向，與複數個影像像素102的個數及分佈，僅為示意用。本發明之實施並非限定於上述實施例。

第二圖所示為本發明之編碼方法以達成第一圖中的影像編碼。如第二圖所示，步驟201係提供複數個定位區塊以及複數個影像像素。其中，該定位區塊更包含一定位圖案，且該複數個定位區塊之定位圖案的位置和方向定義出一資料編碼區域，以供該複數個影像像素在該資料編碼區域內分佈，例如，在第一圖的實施例中，包含有4個定位區塊以及20個影像像素。步驟202係將該複數個影像像素平均分成兩群，例如，將上述實施例之20個影像像素平均分成A組與B組，其中A組與B組個包含10個影像像素。步驟203係將該兩組影像像素群以交錯的方式，依序分佈在由該四個定位圖案做為頂點所構成的一虛擬四邊形的資料編碼區域內。例如，將A組的影像像素群由上而下的分佈，其中影像像素間的橫向間距，約略為影像像素間的縱向間距的兩倍左右，但非剛好兩倍，以維持一定之亂度；同樣地，再將B組的影像像素群由下而上的分佈，置放於A組的兩個橫向相鄰的影像像素之間，或在一個A組的影像像素左側或右側。如此一來，兩組交錯分佈且分別由上而下、與由下而上的影像像素群，便可達成前述之非規律排列型或非習知常見之矩陣型，且仍必須維持近似均勻的狀態，以達成視覺上的平衡，且不受雜質影像干擾(noise immune)。

步驟204係依照一預設的整數，從每組的影像像素群裡分別選出該整數個影像像素，將其像素值設為1，亦即，高準位(high)。例如，假設預定值為4，則自上述之A組與B組影像像素群中分別選出4個影像像素，將其設為像素值設為1。換言之，像素編號0~9等10個像素中會有4個像素值為1，而其他6個的像素值則為0，亦即，低準位(low)。同樣地，像素編號10~19等10個像素中會有4個像素值為1，而其他6個的像素值則為0。如此一來，便完成決定該編碼的選擇，可以依其規範進行印刷。在上述的範例裡，每組像素群的合法編碼便可構成一編碼簿(code book)，例如，0001101010、1001101000、0000110110等為合法編碼(valid code)，而0011001110、1000100010等為不合法的編碼(invalid code)。值得注意的是，該預設的整數，在較佳的實施例中，應略小於每組總像素的一半，稱為稀疏編碼(sparse coding)，具有維持視覺平衡，以及易於偵測錯誤的優點。若該預設的整數過大，可能會讓編碼圖對視覺產生干擾。

第三圖所示為對應於第二圖的解碼方法以解碼第一圖中的影像編碼。如第三圖所示，步驟301係將編碼圖中影像像素分群，例如，將影像像素分成A組與B組。步驟302係將各組影像像素群的每個影像像素依照其量化值排序，例如，由高至低排序。由於所擷取的編碼圖中的每個影像像素的像素值(亦即1或0)係以，例如，8位元的灰階值(8-bit grayscale)來表示，此乃因為印刷的結果，編碼圖中每個影像像素的明暗程度可能呈現些微差異，或者在擷取編碼圖的過程，因環境光線或其他因素的影響，產生的影響差異。步驟303係分別依據一預計之整數值判定已排序的每組影像像素群的每個影像像素為1或0，以獲得每組各一臨界值，以及一各組編碼。例如，在上述實施例中，由於每組影像像素群個包括4個1，以及6個0，因此，該已排序的每組影像像素群中，最前面4個像素值應為1，而後面6個像素值應為0，且該組的臨界值可視為介於最後一個1與第一個0之間。步驟304係檢查該各組編碼是否為編碼簿裡的一合法編碼。有不同的因素可能導致產生非合法的各組編碼，例如，已排序的每組影像像素群的量化值相同，導致產生過多或過少的像素值應為1，例如，3個或5個影像像素。因此此一檢查步驟可以依據該各組編碼中的像素值為1的影像像素個數來決定是否為合法編碼，或者，也可以利用各組影像像素群的臨界值是否有差異做為依據來該解碼是否正確。若是，則進行步驟305將各分組編碼組合成一整體編碼，至此完成解碼；反之，則進行步驟306回報非合法編碼或解碼錯誤。

值得注意的是，在步驟304之檢查該各組編碼是否為合法編碼時，若發現為非合法編碼時，依其應用目的，尚可更包括一步驟來加以調整其臨界值，直到產生合法的各組編碼，或設定一調整次數上限，以增加本發明之解碼方法的錯誤偵測與自動修正能力。再者，利用其各組之不同臨界值，亦可增加編碼與解碼的彈性。

經由以上本發明之實施例與現有之習知技術比較，本發明有以下之優點：

1.可動態決定像素量化的臨界值來減少雜質影像的干擾，以達到提昇影像辨識度的目的。

2.可動態決定像素量化的臨界值來提升影像編碼的品質，以減少編碼圖對視覺的干擾，進而達到影像編碼均化的目的。

因此，本發明之一種可動態決定像素量化臨界值的影像均化編碼與解碼方法，確能藉所揭露之技藝，達到所預期之目的與功效，符合發明專利之新穎性，進步性與產業利用性之要件。

惟，以上所揭露之圖示及說明，僅為本發明之較佳實施例而已，非為用以限定本發明之實施，大凡熟悉該項技藝之人士其所依本發明之精神，所作之變化或修飾，皆應涵蓋在以下本案之申請專利範圍內。

100．．．影像編碼

101．．．定位區塊

102．．．影像像素

103．．．資料編碼區域

第一圖所示為本發明之一種可動態決定像素量化臨界值的影像均化的編碼示意圖；

第二圖所示為本發明之編碼流程圖以達成第一圖中的影像編碼；

第三圖所示為對應於第二圖的解碼方法的流程圖以解碼第一圖中的影像編碼。

301．．．步驟

302．．．步驟

303．．．步驟

304．．．步驟

305．．．步驟

306．．．步驟

Claims

一種可動態決定像素量化臨界值的影像均化編碼方法，包含下列步驟：提供複數個定位區塊以及複數個影像像素，其中，該定位區塊更包含一定位圖案，且該複數個定位區塊之定位圖案的位置和方向定義出一資料編碼區域，以供該複數個影像像素在該資料編碼區域內分佈；將該複數個影像像素平均分成一第一群組與一第二群組；將該第一群組與一第二群組影像像素群以交錯的方式，依序分佈在由該四個定位圖案做為頂點所構成的該資料編碼區域內；依照一預設的整數值，分別從該第一群組與一第二群組影像像素群裡選出該整數個影像像素，將其像素值設為1，以完成編碼；以及依其規範，進行印刷該編碼。
如申請專利範圍第1項所述之可動態決定像素量化臨界值的影像均化編碼方法，其中該依序交錯分佈兩組影像像素群步驟中的交錯的方式，係將該第一群組的影像像素群由上而下的分佈，其中影像像素間的橫向間距，約略為影像像素間的縱向間距的兩倍左右，但非剛好兩倍，以維持一定之亂度；同樣地，再將該第二群組的影像像素群由下而上的分佈，置放於該第一群組的兩個橫向相鄰的影像像素之間，或在一個第一群組組的影像像素左側或右側。如此一來，該第一群組與一第二群組的影像像素交錯分佈，且分別由上而下、與由下而上，便可達成一非規律排列型或矩陣型，但仍維持近似均勻的狀態，以達成視覺上的平衡，且不受雜質影像干擾。
如申請專利範圍第1項所述之可動態決定像素量化臨界值的影像均化編碼方法，其中該預定之整數值，係略小於該組總像素的一半，稱為稀疏編碼(sparse coding)，以維持視覺平衡，以及易於偵測錯誤的優點。
一種可動態決定像素量化臨界值的影像均化解碼方法，包含下列步驟：將所擷取的編碼圖中影像像素一第一群組與一第二群組；將該第一群組與該第二群組影像像素群的每個影像像素依照其量化值從高到低排序；分別依據一預計之整數值判定已排序的該第一群組與該第二群組影像像素群的每個影像像素為1或0，以獲得每組各一臨界值，以及一各組編碼；檢查該各組編碼是否為一合法編碼；若是，則將所有該分組編碼組合成一整體編碼，完成解碼；反之，則回報非合法編碼或解碼錯誤。
如申請專利範圍第4項所述之可動態決定像素量化臨界值的影像均化解碼方法，其中，該所擷取的編碼圖中的每個影像像素的像素值(亦即1或0)係以8位元的灰階值(8-bit grayscale)來表示，且其排序係依據該8位元的灰階值。
如申請專利範圍第4項所述之可動態決定像素量化臨界值的影像均化解碼方法，其中該預定之整數值，係略小於該組總像素的一半。
如申請專利範圍第6項所述之可動態決定像素量化臨界值的影像均化解碼方法，其中該已排序的各群組影像像素群中，最前面該預定整數個像素值應為1，而後面其餘的像素值應為0，且該組的臨界值係介於最後一個1與第一個0之間。
如申請專利範圍第4項所述之可動態決定像素量化臨界值的影像均化解碼方法，其中該各組編碼係由該群組內所有影像像素的像素值所組成。
如申請專利範圍第4項所述之可動態決定像素量化臨界值的影像均化解碼方法，其中，已排序的各群組中影像像素的量化值可能相同，以導致產生過多或過少的像素值應為1，因此可能會產生非合法的各組編碼；因此，該檢查步驟係依據該各組編碼中的像素值為1的影像像素個數來決定是否為合法編碼。
如申請專利範圍第4項所述之可動態決定像素量化臨界值的影像均化解碼方法，其中，該檢查步驟係依據該各組的臨界值是否相同來決定是否為合法編碼。