516008 A7 _______________ B7 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 五、發明說明（1 ) 相關申請案之對照： 本申請案聲明承自1 9 9 9年6月1 1日提出申請的 美國臨時專利申g靑案6 0/ 1 3 9 ，1 3 4，本發明特此 引用該申請案之全文以供參照。 發明領域： 本發明係大致有關影像處理，尤係有關影像分段之問 題’其中需要根據一影像的像素彩色値而將該影像自動分 成若干區段。 發明背景： 影像分段是將一影像分成一組不重疊的部分或區段之 程序’而該組區段合起來又構成整個影像。影像分段係用 於許多應用，而其中一種應用是機器學習。 在機器學習中，係將一影像分成一組區段，且將該影 像或另一影像的一指定區段與該組區段比較。當一機器成 功地將該指定的區段與一分段影像的一個或多個區段匹配 時，該機器即得出適當的的結論。例如，可將影像分段用 來識別畸形的血球，以便決定諸如鐮狀細胞性貧血等的血 液疾病。在該例子中，該指定的區段將是一不健全的血細 胞。計算一特定影像中的區段相符數目，即可決定一病人 血液的相對健康程度。其他的應用包括以取決於一影像區 域的區段之方式而處理該影像區域之壓縮及程序。 在本文中用法中，一影像是得自一多維信號之資料。 可以自然方式或人爲方式引發或產生該信號。可將該多維 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝 ----訂------ 奉· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 -4 - 516008 A7
五、發明說明（2 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 信號（其中該維可以是一維、二維、三維、或更多維）表 示爲一像素彩色値陣列，使至於一陣列且根據每一像素的 彩色値而上色之各像素將代表該影像。每一像素具有一位 置’且可將該像素視爲在該位置上的一點，或視爲塡滿該 像素附近的區域之一形狀，因而係將該影像內的任一點視 爲在一像素的區域“之內”，或者將該影像內的任一點視爲該 像素的一部分。該影像本身可以是在一顯示器上的一多維 像素陣列、在一印刷紙頁上、記憶體中儲存的一陣列、或 被傳輸且代表影像之一資料信號。該多維像素陣列可以是 二維影像的二維陣列、三維影像的三維陣列、或某一其他 的維數。 該影像可以是一實體空間或平面之一影像、或一虛擬 及（或）電腦產生的空間或平面之一影像。在電腦圖形這 門技術中，常見的影像是一電腦產生的三維空間之二維圖 形（例如三維空間中由物體及光源構成的一幾何模型）。 影像可以是單一影像、或複數個影像，而當以一適當的時 間順序安排該等複數個影像時，形成了在本文中稱爲視訊 序列之一移動影像。 當將一影像分段時，係以複數個區段代表該影像。包 含整個影像的一單一區段的退化情形是在本文所用的區段 之定義內，但是一般的分段將一影像分成至少兩個區段。 在許多影像中，分段將影像分成一背景區段及一個或多個 前景區段。 在一分段方法中’係將一影像分段’使每一區段代表 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -5 - I l· ^---^*7-----Aw --------^--------- (請先閱讀背面之注意ί項再填寫本頁) 516008 .. Α7 _____ _ Β7 五、發明說明（3 ) (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 該影像中該區段內的像素彩色値多少是較爲均勻但在影像 邊緣大幅改變之一區域。在該實施例中，該等區域是連接 的’亦即可將逐個像素自該區域的任何一像素移到該區域 的任何其他像素，而不會超出該區域之外。 可自任何數目的像素彩色空間中選出像素彩色値。常 用的一種彩色空間是Y U V彩色空間，在此種彩色空間中 ，係以三維數（Y，U，V )描述一像素彩色値，其中Y 成分意指一灰階強度或亮度，而U及V意指兩個色訊成分 。經常在電視應用中看到該Y U V彩色空間。另一種常見 的彩色空間是R G B彩色空間，其中R、G、及B分別意 指紅色、綠色、及藍色彩色成分。經常在電腦圖形表示法 中看到R G B彩色空間，而經常配合電腦印表機使用青綠 色、黃色、洋紅色、黑色（Cyan、 Yellow、 Magenta、 Black ;簡稱C Υ Μ B )彩色空間。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 影像分段的一個例子係示於圖1。在圖1中，一影像 (1 0 )是在一背景（1 5 )上的一襯衫（2 0 )。可根 據彩色而將該影像分成若干區段（圖1中襯衫（2 0 )之 蔭影代表與背景（；L 5 )或口袋（7 0 )、 （ 8 0 )的彩 色不同的一彩色）。因此，在該例中，係將背景（1 5 ) 、襯衫（2 0 )、鈕扣（3 0 )、 （40)、 （50)、 (60)、及口袋（70)、 （8 0)分成若干獨立的區 段。在該例中，如果每一區段有一非常不同的彩色，且影 像（1 0 )中之物體明快地終止於像素邊界，則分段是一 種簡單的程序。然而，一般而言，產生精確的影像分段是 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐> 516008 Α7 _ Β7 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 五、發明說明（4 ) 一個困難的問題，且該問題上有許多開放性的硏究，例如 在“電腦視覺”的領域中。分段通常是困難的一個理由是 一典型的影像會包含自各種來源引發的雜訊，這些來源包 括（但不限於）當實體裝置捕獲該影像時之數位化程序， 而且該影像亦包含一些並未具有界定淸楚的邊界之區域。 目前有數種處理影像分段工作之方式，且大致可將這 些方式分成下列各類型：（1 )基於直方圖之分段；（2 )傳統上基於邊緣之分段；（3)基於區域之分段；以及 (4 )結合數種其他方式的混合式分段。將於下文中說明 每一種的這些方式。 1.基於直方圖之分段 基於直方圖之分段技術有賴於決定每一區段中之彩色 分佈。該技術只使用影像的一個彩色平面’該彩色平面通 常是用於分段的一強度彩色平面（亦稱爲影像的灰階部分 )。爲了執行該技術’ 一處理器在該平面上產生像素彩色 値之一直方圖。直方圖是具有一系列的“間隔”之圖，每一間 隔代表沿著一軸配置的一範圍之數値，且沿著另一軸示出 每一範圍內的該等値之發生總數。假設每一區段內的彩色 分佈大致爲一高士或鐘形分佈，且假設整個影像的彩色分 佈是高士分佈之一總和，則可利用該直方圖決定每一區段 中之像素總數。基於直方圖的技術嘗試改變該等間隔之大 小（亦即增加或減少數値範圍），並尋找高或低點’而恢 復個別的高士曲線。一旦確定了該分佈之後’則將每一像 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公β ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝
• I I I 丨丨丨丨訂·丨丨丨！ . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 516008 A7 B7 五、發明說明（1 2 3 ) 素指定給具有其對應的強度範圍之區段。 直方圖方法伴隨著誤差。彩色分佈是高士分佈的基本 假設只不過是一猜測，可能對所有的影像是不夠精確的。 此外，將把具有相同強度的兩個獨立區域視爲相同的區段 。此外，利用直方圖恢復的高士分佈之不完整處在於：此 種方式切除了末端，因而消除了某些像素。此外，此種分 段方法只是半自動的，這是因爲該技術需要預先知道區段 的數目，而且需要所有的區段大致具有相同的大小。 2.傳統上某於邊緣之分段 傳統上基於邊緣之分段利用彩色或灰階飽和度的差異 來決定作爲一影像內的各區域輪廓之邊緣像素。該方法通 常假設：當識別各邊緣像素時，該等邊緣像素將完全包封 該影像內的不同區域，因而指示了區段。然而，傳統的邊 緣偵測技術經常由於影像中之雜訊或其他的人爲干擾而無 法識別事實上是邊緣像素的所有像素。如果漏掉了某些邊 緣像素，則可能將某些複數個不同的區域錯誤地識別爲一 單一區段。 — ---^------裝--------訂----\----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -8- 1 .基於區域之分段 2 基於區域之分段嘗試偵測同質的區域，並將這些區域 指定爲區段。一種類別的基於區域之方法以影像..內的各小 型均勻區域作爲起點，並嘗試合倂彩色値極相近的鄰近區 3 域，以便形成較大的區域。相反地，另一類別的基於區域 516008 A7 B7 五、發明說明（6 ) 之方法以整個影像作爲起點’並嘗試將該影像分成多個同 質的區域。這兩個方法都會得到被分割成不符某些同質性 要求的若干區域。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第一類的基於區域之分段方法受限於：根據分割原始 影像的方法而近似出各區段邊緣。第二類的基於區域之分 段方法之問題在於：所產生的該等區段相對於實際的潛在 區段通常會有失真。 4 .混合式分段 混合式技術的目標在於結合多種前述的分段程序以改 善影像分段。大多數的混合式技術結合了邊緣分段及基於 區域的分段，其中係利用一種程序將影像分段，並以另一 種程序繼續將該影像分段。混合式技術嘗試產生比單一程 序所能得到的更佳分段。然而，現在已確知混合式方法需 要對使用者作大量的引導，且先前要知曉該影像，因而不 適用於需要全自動化分段的應用。 發明槪述： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明解決了前文所述分段程序之許多問題。在根據 本發明一實施例的影像分段中，一影像分段器使用一種或 多種技術精確地將一影像分段，些技術包括：使用一漸進 批量塡充法（progressive flood fill )塡充界限不完整的區 段；使用複數次標度轉換，且係利用來自一標度的分段結 果指引另一標度上的分段；利用一合成多個彩色平面之合 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -9 - 516008 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明7() 成影像來偵測邊緣；利用多種類別的邊緣像素產生各邊緣 鏈；利用該等複數次標度轉換而產生各邊緣鏈；及（或） 根據在一標度上偵測到的邊緣而過濾另一標度上的亂真邊 緣。 參閱本說明書的其餘部分及附圖，即可進一步地了解 本文所揭示的本發明之本質及優點。 附圖簡述：_ 圖1示出一簡單影像分段程序之影像。 圖2是用來將影像分段的一裝置之方塊圖。 圖3是可使用一分段後影像的一系統之方塊圖。 圖4示出包含一影像及相關的區段資料之一資料流。 圖5示出一對應的影像可能會有的一區段淸單。 圖6示出在由黑白像素構成的一影像內之各邊緣像素 ，其中以較小且有輕微蔭影的像素示出的該等邊緣像素係 位於該等黑白像素之間。 圖7示出在兩個像素區段之間的一邊緣鏈。 圖8示出如何利用一漸進式粉刷（progressive brush) 將一影像分段。 圖9示出在一邊緣鏈的任一端上部分塡滿的一影像。 圖1 0示出三種彩色成分的每一彩色成分中各像素之 梯度。 圖1 1示出真有像素、邊緣像素、及一邊緣之一影像 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） lit --------^--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 516008 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明$ ) 圖1 2示出利用一梯度技術而決定明顯的邊緣像素之 一程序。 :圖1 3示出利用一梯度技術而決定不明顯的邊緣像素 之一程序。 圖1 4示出利用一拉卜拉士技術而決定明顯的邊緣像 素之一程序。 圖1 5示出具有像素及其中包括明顯的邊緣像素及不 明顯的邊緣ί争素的所識別邊緣像素之一影像。 圖16示出於產生一邊緣鏈時在各邊緣像素中作出選 擇之一程序。 圖1 7示出在小間隙上持續進行邊緣鏈之一程序；圖 17 (a)示出具有一間隙的兩個邊緣鏈；圖17 (b) 示出該間隙被塡滿。 圖1 8示出自一個以上的標度連結各邊緣鏈之一程序 ;圖18 (a)示出一較粗劣標度上的一邊緣鏈；圖18 (b )示出一較精細標度上的一邊緣鏈；圖1 8 ( c )示 出以上兩者的組合。 圖19示出邊緣鏈延伸之一程序；圖19 (a)示出 在延伸邊緣鏈之前的一影像；圖1 9 ( b )示出在延伸邊 緣鏈之後的該影像。 圖2 0 ( a ) -（ e )示出經過各種程度的邊緣鏈過 濾之後的影像。 圖2 1 ( a ) -（ c )示在各視訊框上進行的邊緣鏈 過濾之一程序。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐） -11 - — hi----；------Aw Μ----I---^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 516008 A7 B7 五、發明說明气 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 主要元件對照 1 0,500,600,700,1 1 10 15 20 30,40,50,60 70,80 100 _ 102,250 104,260,5 10 110 112 114 116 200 201 202 204 206 270 602,1410,1420, 1430,1440 604,1405,1705, 2302,2202， 影像 背景 襯衫 鈕扣 口袋 分段器 影像資料 區段淸單 圖框緩衝器 區段表 處理器 程式指令 影像產生器 區段圖場產生器 網路伺服器 網際網路 瀏覽器 區段圖場 影像像素 中間像素 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐) 516008 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製. 五、發明說明V ) 2201,2301 650,70 1,70 1 a, 邊緣鏈 800',1710,1712, 1715,40011, 40020,40021, 40022 652,1605,1610, 邊緣像素 1615 702 粉刷 704 三角形區域 705 間隙 706 正方形區域 708 背景區域 802,804 區段 1102,1104 像素 1302 線 1304(1), 點 1304(2) 1600 中間像素€列 特定實施例之說明： “Γΐ 段”之 分段是一種用來將數位影像分成被稱爲影像0 成分之程序。在一基於彩色値的分段程序中，如圖1所示 ，且如背景內所描述的，每一區段代表影像內的彩色値有 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) 516008 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7__ 五、發明說明t ) 激烈或尖銳改變作爲界限的一區域。在本文所述的許多例 子中，該影像代表一個二維信號，但是我們當了解，熟悉 本門技術者在參閱本發明的揭示之後，可將本發明所述之 方法及裝置改作爲其他的維數。 圖2是包含一分段器（1 0 0 )的一系統之方塊圖， 該分段器（1 0 0 )根據本發明的一實施例而產生一影像 的區段定義。分段器（1 0 0 )接受其輸入的影像資料（ 10 2)，並輸出一區段淸單（1 0 4 )。可根據影像的 本質、該影像的儲存要求、及與分段程序不相關的其他處 理因素，而改變影像資料（1 0 2 )及區段淸單（1 〇 4 )的格式，但是儲存影像資料（1 0 2 )的一種形式是一 像素彩色値陣列（可能是經過壓縮的），並.以諸如原始資 料、位元對映（bitmaps )、MPEG、JPEG、GIF 等的許多可用的工業標準影像格式中之一種格式來儲存影 像資料（1 0 2 )。在記憶體中，可將影像資料（1 〇 2 )儲存爲二維陣列的値，其中每一値是一像素彩色値。該 像素彩色値可具有數個成分。例如，一影像可以是一 1 〇 2 4 X 7 6 8的像素陣列，且係以三種（紅色、綠色、及 藍色）範圍启0到2 5 5的成分値來表示每一像素的彩色 値。可將區段淸單（1 0 4 )的格式儲存爲中間像素（將 於下文中參照圖6而定義中間像素）或包含每一區段的界 限像素之一執行長度編碼式（run-length encoded )排序淸 單。 圖示之分段器（1 0 0 )包含：一圖框緩衝器（ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Μ 磐 11 — 看 — #· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 14 516008 A7 B7 五、發明說明) 110)，用以存放目前所考慮的影像資料；一區段表（ 112)，用以存放與所識別或所要識別的區段有關的資 料’；以及一處理器（1 1 4 )，用以操控圖框緩衝器（ 110)，以便根據分段器（1 0 0 )中提供的程式指令 (1 1 6 )而產生區段資料。將於下文中說明程式指令（ 1 1 6 )的數種面向，且程式指令（1 1 6 )的這些面向 可包括對應於用於分段及用於支援本發明所述分段的部分 或所有的方Θ及程序之程式指令。 圖3示出可使用區段淸單（1 0 4 )的一系統。如圖 所示，一影像產生器（2 0 0 )可利用傳統的影像產生或 影像捕獲技術而產生一影像，並將代表影像的資料儲存爲 影像資料（1 0 2 )。以前文所述之方式，利用諸如圖2 所示的分段器（1 0 0 )之一分段器產生區段淸單（1 0 4 )。影像產生器（2 0 0 )將區段淸單（1 0 4 )提供 給一區段圖場產生器（2 0 1 )，而區段圖場產生器（2 0 1 )產生每一區段之資料。此種資料可包含一標籤、一 可點選的連結（例如一通用資源位標（Unifom Resource Locator ;簡稱U R L )、以及並不必然自自該影像中提取 但與該影像的各區段相關聯之其他資料。 將影像資料（1 0 2 )、區段淸單（1 0 4 )、及各 區段圖場儲存爲由一網路伺服器（2 0 2 )服務的網頁。 然後一瀏覽器（2 0 6 )或其他的網路用戶端裝置（圖中 未示出）可經由網際網路（204)自網路伺服器（20 2 )擷取該影像及相關的資料。 本紙張尺度適用_國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項用填寫本頁) 裝--------訂--------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 15 516008 A7 B7 五、發明說明β ) 現在請參閱圖4，可作爲資料信號坩傳輸的影像資料 及相關資料之一種配置係示於圖4。在該例子中，係將影 像資料（2 5 0 )傳輸爲一信號（可以一工業標準格式） 、以及接續的區段淸單（2 6 0 )及若干區段圖場（ 2 7 0卜 圖5示出一相當簡單的影像及其得到的分段。如圖所 示，影像（5 0 0 )包含三個區段，其中有兩個多邊形前 景區段及一準背景區段。分段器（1 〇 〇 )處理影像（ 5 0 0 )，以便產生區段淸單（5 1 0 )。如該圖所示， 標示爲“ S e g # 1 ”的區段代表背景區段，標示爲“ S e g # 2 ”的區段代表以點A、B、C、D、與E間的一多邊形 爲邊界（以點A終止而封閉該多邊形）之前景區段，且標 示爲“ S e g # 3 ”的區段代表以點F、G、K、 J、 I與Η 間的一多邊形爲邊界（以點F終止而封閉該多邊形）之前 景區段。當然，被分段的典型影像通常不會有如此明顯的 界限，因而本發明所述的部分或全部的方法需要能夠正確 地識別區段的邊界。 在本文的用法中，術語“中間像素”（“midpixel”）意指 相對於各影像像素而位於一影像中之一邏輯點。一區段的 邊緣係沿著各中間像素而延伸，因而隔離區段的每一端上 的影像像素。中間像素最好是不要位於影像像素所在的相 同點上，而是位於各影像像素之間。雖然並不要求中間像 素正好位於四個相鄰影像像素所界定的一長方形（或是非 長方形影像像素陣列上的一些相鄰影像像素所界定的其他 本紙張尺度適用_國國家標準<CNS)A4規格（210 X 297公釐)-16 -
請 先* 閱 讀 背、 Φ 之 注 意《 事理 !·: I裝 頁I I 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 516008 A7 B7 五、發明說明(Η ) 最小多邊形）之中心，但是在不喪失一般性的情形下，爲 了簡化配置，最好是有位於中心的中間像素。 :此種配置係示於圖6 ，其中一影像（6 0 0 )包含諸 如影像像素（6 0 2 )等的若干影像像素，且中間像素（ 6 0 4 )係位於一些影像像素之間。我們當了解，如果以 按照自上到下或自下到上的一順序連接所有的中間像素（ 6 0 4 )而指定一邊緣，則該邊緣將使該邊緣左方上的影 像像素與該學緣右方上的影像像素隔離。 當一中間像素是一邊緣的一部分，或計畫作爲一邊緣 的一部分，則將該中間像素稱爲一邊緣像素。因此，邊緣 是由若干邊緣像素構成的鏈，且一區段的各影像像素可以 圍繞這些影像像素的一邊緣鏈作爲邊界。在某些情形中， 一區段包含正好在一邊緣上的影像像素。當一影像像素正 好位於兩個區段間之一邊緣上時（可能在一對角線邊緣及 位於中心的邊緣像素上發生此種請形），可採用一個或多 個同分決勝（tie-breaking )常式來決定該影像像素應屬於 哪一區段。如將於本文中更詳細說明的，邊緣像素是一影 像中像素彩色値會有較大移動之近似點。 下文所述的分段程序包含數個不臭序列。請注意，無 須執行所有的步驟，且無須按照所列出的順序執行所執行 的那些步驟。開始時所述的該等序列爲： (1 )漸進批量塡充-利用可變的粉刷大小而以漸進方 式塡充可能沒有完整邊界的各區域； (2 )多標度分段-產生原始影像的複數個“標度”轉換 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝--------訂----I----線秦 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 516008 A7 一 B7 五、發明說明（5 ) ，並利用來自一標度轉換的各區段指引在另一標度上的分 段； ' (3 )複合邊緣偵測-利用多個彩色平面合成的一合成 影像偵測各邊緣； (4 )多類別邊緣鏈結-利用多類別的邊緣像素產生各 邊緣鏈； (5)多標度邊緣鏈結-利用來自多個標度的資訊產生 各邊緣鏈；_ (6 )邊緣鏈過濾-利用諸如多標度、視訊順序、動態 標度等的各種前後相關性邊緣特徵來過濾無關的邊緣鏈。 現在將參照必要的圖示而詳細說明上述這些步驟，然 後將說明特別有用的上述步驟之組合。 1 .漸進批量塡充 漸進批量塡充程序利用可能不完整的邊緣鏈產生封閉 的區段邊界。本程序假設一具有至少某些邊緣鏈之影像， 其中一邊緣鏈是一排序淸單的邊緣像素，而且這些邊緣像 素在邏輯上連接到與該排序淸單相鄰的各邊緣像素間之線 段。可以一些方式產生一特定影像之邊緣鏈，這些方式包 括本發明所示的一邊緣鏈產生程序。圖7示出一邊緣鏈（ 6 5 0 )的一個例子。係由六個邊緣像素（6 5 2 )及連 接該等邊緣像素的線段界定邊緣鏈（6 5 0 )。 一般而言，即將於下文所述的漸進批量塡充程序使用 自大到小的一序列之粉刷（brush )來“塡充"預期的區段。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）-1S - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 ----訂---- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 516008 A7
經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 五、發明說明t6 ) 粉刷是一種邏輯視窗、或以像素單位表示的一特定形狀。 例如，一個可能的粉刷是6 X 6像素的正方形視窗，另一 可能的粉刷是每一邊有七個像素的六邊形視窗。塡充一預 期的區段是一種以該粉刷覆蓋各影像像素之程序，其中係 將一區段値指定給影像像素（亦即可用來參照到一區段之 一値或數字）’並在該影像上移動該粉刷，但不使該粉刷 覆蓋一邊緣鏈的任何部分，也不使該粉刷覆蓋一具有不同 指定的影像j象素，亦即不覆蓋先前已被覆蓋且指定有一與 目前指定要覆蓋影像像素的區段値不同的區段値之一影像 像素。該序列的粉刷可到達且不會覆蓋一邊緣鏈或一不同 指定的影像像素之該組影像像素即是與預期的區段相關聯 之一組影像像素。 例如，請參閱圖8，圖中示出一影像（7 0 0 )及一 粉刷（7 0 2 )，其中該影像具有標示的邊緣鏈（7 0 1 )及（7 0 1 a )。在知道粉刷（7 0 2 ).大小的情形下 ，如果將粉刷（7 0 2 )置於三角形區域（7 0 4 )中， 則塡充程序將不會“掃過”區域（7 0 4 )頂端的間隙（7 0 5)，這是因爲粉刷（702)無法在不覆蓋一邊緣鏈的 一部分之情形下正好刷到間隙（7 0 5 )。該漸進塡充程 序的第一步驟使用所指示大小的一粉刷刷過區域（7 0 4 )、正方形區域（706)、及背景區域（708)。該 第一步驟的結果係使該影像的某些（在本例中爲大部分） 像素與各別的區段相關聯。某些影像像素並未與區段相關 聯，這是因爲粉刷（7 0 2 )無法在不覆蓋一邊緣鏈的情 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公爱〉"-1^： ------
訂 4 516008 A7 ------ B7 五、發明說明p ) 形下到達這些像素。 在一實施例中，處理器將粉刷移到影像內每一可接觸 的位置，且小心不要覆蓋到一邊緣鏈、或一不同指定的影 像像素。在每一粉刷位置上，該處理器要考慮到下層的中 間像素及影像像素。如果粉刷覆蓋一邊緣像素或一邊緣鏈 、或一不同指定的影像像素，則該粉刷不產生效果，並移 到次一位置。然而，如果該粉刷並未覆蓋一邊緣像素、邊 緣鏈、或一不词指定的影像像素之任何部分，則該處理器 檢查下層的影像像素。任何一個下層的影像像素已與一區 段相關聯，則將所有下層的影像像素指定給該區段，否則 將所有下層的影像像素指定給一個新的區段。在一像素粉 刷的情形中，該處理器考慮相鄰的影像像素，並在不跨越 任何邊緣鏈的情形下，將影像像素指定給具有最多相鄰影 像像素的區段。 在另一實施例中，該處理器在所偵測的每一邊緣鏈的 兩端上移動兩個粉刷，而將邊緣鏈的兩端上的影像像素指 定給不同的區段。在又一實施例中，該處理器將一粉刷置 於影像上的任何未處理位置，並將該粉刷移到可到達且不 會覆蓋一邊緣鏈的各相鄰位置。 在另一實施例中，該處理器使用一序列逐次更小的粉 刷而替代地產生新的區段，並擴展先前的區段。因此’奇 數的掃描可能產生新的區段，而偶數的掃描則擴展先前產 生的區段。 在又一實施例中，該處理器在每一彩色成分中產生一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） -20 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 ----訂--- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 516008 Α7 Β7 五、發明說明t8 ) i列的邊緣鏈，並結合該等邊緣鏈，而產生一個複合的邊 緣鏈影像。該結合可以合倂或交叉每一彩色成分中之邊緣 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一旦該處理器以該第一粉刷（或該等第一粉刷）掃描 過該影像之後即將某些影像像素指定給各區段。這些影像 像素代表該影像中該等一個或多個粉刷可接觸的部分。該 處理器然後使用一較小的粉刷對該影像進行另一次的掃描 。在該第二掃描中，該處理器以該較小的粉刷執行相同的 程序，以便覆蓋並指定較大粉刷所無法“到達的”影像像素（ 亦即，該粉刷無法在不覆蓋一邊緣像素、邊緣鏈、或一不 同指定的影像像素之情形下覆蓋該等影像像素）。在後續 的掃描中以愈來愈小的粉刷重複上述程序，直到該處理器 以諸如一像素的粉刷等的最小粉刷進行了 一掃描爲止。 開始的粉刷大小最好是比界定一區段的一邊緣鏈中的 最大可接受間隙大至少一個像素之大小。例如，如果將兩 個邊緣鏈的末端間的五個像素或更少像素之一跨距視爲一 較大邊緣鏈中之一間隙，則該起始的粉刷可以是一個6 X 6像素的正方形。在此種配置下，開始的粉刷將不會“碰觸 到”一間隙，而錯誤地結合兩個區段。在該開始的粉刷之後 ’較小的粉刷可碰觸到一間隙，但碰觸的範圍將受到限制 ’這是因爲先前指定的影像像素將限制該粉刷的移動。 圖9示出此點。該圖示出一具有一間隙之邊緣鏈（ 8 0 0 )。邊緣鏈（8〇〇）隔離兩個區段（8 0 2 )。 在一較早的粉刷掃描中，已將某些影像像素指定給各區段 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格⑵〇 x 297公爱）Γ2ι. --- 516008 Λ7 ______ B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明1(9 ) ，而該粉刷無法到達諸如接近該間隙的那些影像像素等的 某些影像像素。當使用一較小的粉刷時，該粉刷可能小到 足以到達該間隙兩端上的所有其餘未指定之像素，而造成 碰觸到先前處理過的任一區段。爲了避免此種情形，該處 理器將使兩個粉刷分別自該間隙的兩端掃描未指定的像素 ，因而將均勻地塡充該間隙的兩端。 爲了進一步限制較小粉刷非所需地碰觸到間隙，可在 一次掃描中移動兩個粉刷’使每一粉刷都在該間隙的其中 一端移動，或者可在將影像像素指定給區段的程序中，使 一粉刷交替地在這兩端上移動。在某些情形中，例如在用 於圖7所示影像像素（6 6 0 )之情形中，即使一像素的 粉刷也並未小到足以到達諸如一邊緣鏈通過的那些影像像 素等的某些影像像素。在使用該最小的粉刷的掃描結束之 後，仍然可處理那些無法到達的像素。 處理無法到達的像素之一種程序是使用一同分決勝機 制將一無法到達的像素指定給其中一個碰觸該無法到達的 像素之區段。一種同分決勝機制考慮該影像像素之梯度、 及每一競爭的區段中的最接近影像像素之梯度，並將該影 像像素指疋給所包含的最接近影像像素的梯度在大小及方 向上最接近該無法到達的影像像素的梯度之區段。梯度（ g r a cH e n t )即是一向量的微分。 一旦該處理器使每一影像像素與一區段相關聯之後， 即易於找出每一區段的邊界位置。如將於下文中說明的， 可將該漸進頌充程序與其他的程序結合，以便更精確地決 (請先閱讀背面之注意事 寫本頁) -丨裝.' · 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 22 516008 A7 ____B7___ 五、發明說明？0 ) 定區段邊界。 2 多標度分段 以一影像開始時，分段器在漸進較低的解析度（亦稱 爲“標度”（“scales”））上產生複數個影像的轉換，而只保 留在各標度中與大且較重要的特徵有關之資訊。有數種不 同的方式可產生該等轉換，例如使用平滑或類似的濾波器 。可用於某些影像的一組轉換是一陣列的高士平滑濾波器 ，其中每一濾波器具有一不同的特徵距離。 在一多標度分段程序中，係按照自最粗糙到最精細的 順序處理經過轉換的影像，其中最粗糙的影像是利用最寬 的平滑濾波器之轉換。最.粗糙的影像通常只保留該影像的 較大特徵。最精細的影像是利用具有最小特徵距離的平滑 濾波器轉換的影像、或原始未經轉換的影像° 執行最粗糙的影像的分段程序，以便界$ _ S ®糖的 影像的一組區段，而繼續該程序。該分段程序可以是前文 —J----J.--------裝--- (請先閱讀背面之注意事項1¾、寫本頁) 訂· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其之後 1 序的 某程行 的段執 行分像 執該影 上了的 像行細 影執精 一 像較 單影對 在的於 或糙用 、粗段 序最區 程該組 段對該 分旦的 充一像 塡。影 進序該 漸程將 的段即 述分， 所他後 段 分 像 影 的 糙 粗 最 二 第 將 式 方 之 述 所 文 前 以 。 係 序， 程如 段例 分 續 段該 區’ I 之 之言 中換 像 。 影 段 的區 糙的 粗上 最以 二個 第 一 該中 : 像 制影 限的 的糙 歹粗 下最 上該 加含像 要包影 但得二 ， 不第 第 該 是 段 區 等 該 之 中 中 像 段 區 的 集 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -23- 516008 A7 ---—__B7 五、發明說明τ ) 使用先前分段的影像而針對每一次一較粗糙的影像繼 續進行本程序。因爲每一先前影像的區段被限制爲其先前 影像的子集’所以任何一個轉換後的影像之區段是任何較 粗糙的影像中的任何區段之區段子集。 強制執行該“子集’，限制的一種方法是對一影像執行一不 受限制的分段，然後再細分任何跨越一最粗糙的影像中一 個以上的區段之區段。強制執行該子集限制的另一種方法 可用在由前文所述的漸進塡充程序執行分段的情形。在後 一種方法中，係將較粗糙的影像的區段邊界加入所處理的 影像中作爲邊緣鏈，以便完成該子集限制。 3 ·複合邊緣倌測 前文所述的漸進塡充程序及多標度分段程序係對一影 像及一*組邊緣鍵進ίτ ί栄作’其中一邊緣鍵是一'組有順序的 邊緣像素。係自邊緣像素產生邊緣鏈。前文所述的方法可 使用其他的邊緣偵測方法，但是當像素彩色値包含多個彩 色成分時特別有用的一種方法是現在將說明的複合邊緣偵 測程序。 在該複合邊緣偵測程序中，係結合來自不同彩色成分 之資訊，而形成二合成影像，其中該合成影像中的每一像 素彩色値是對應的影像像素的彩色値及或有的周圍影像像 素的彩色値的成分之一函數。然後利用該合成影像決定哪 些中間像素是邊緣像素。一旦決定了該合成影像中的邊緣 像尜之後，即可將該等邊緣像素連結到邊緣鏈。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -24 - (請先閱讀背面之注意事 裝--- 寫本頁) . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 516008 Λ7 B7 五、發明說明¥ ) 下文中將說明合成影像處理的三種方法。第第一種方 法係在決定邊緣像素之前先結合彩色資訊，而第二種方法 先決定每一彩色平面的邊緣像素，然後將結果結合到一組 合成邊緣像素。術語“彩色平面”（“color plane”）意指具有 N維陣列的像素彩色値之一影像，其中每一像素只保留指 定給該像素的複數個彩色影像中之一彩色影像。例如，如 果將一紅色値、一綠色値、及藍色値指定給每一像素，則 每一像素只留有指定給該像素的紅色値之一影像是紅色彩 色平面的一彩色平面影像。 在該第一方法中，係自各像素的彩色成分値計算出包 含一陣列的梯度向量（每一像素有一個梯度向量）之一合 成梯度影像。然後處理該合成梯度影像，以便偵測邊緣像 素。 產生該合成梯度影像的一程序根據每一彩色平面中的 像素之梯度，而產生每一像素的一合成梯度，其中一像素 的合成梯度是該像素上的每一彩色平面中的梯度之一修改 向量增量。該修改向量增量之修改方式爲：當有兩個以上 的彩色平面時，視需要而改變個別向量之符號，以便保持 一辦平面內的所有加數之方向。 圖1 0係用來解說此種修改向量增量。如圖所示，像 素A的每一彩色平面中之向量具有一小於一半圓之方向範 圍，因而合成梯度正好是每一成分中的該等向量之向量和 。同樣的情形也適用於像素B及C。然而’將包含像素D 的所有向量的方向之一半圖是沒有方位的°在後一種情形 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公;g ) - 25 - .*^---------裂--- (請先閱讀背面之注意事寫本頁) 訂· •f. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 516008 Α7 Β7 五、發明說明θ ) 中，在加入向量之前，其中一個向量的符號是顛倒的（亦 即指向相反的方向）。 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 實際上，該修改向量增量考慮到：對於一特定邊緣上 的任何特定點而言，有用來界定邊緣的法線或邊緣的切線 之兩個向量。因此，可將一梯度向量顛倒且仍然代表相同 的邊緣。確保所加入的向量都是在一半圓的範圍內時’一 成分梯度向量的貢獻較不可能抵消另一成分梯度向量的貢 獻。 確保該等加數都是在一半圓的範圍內時，該等梯度的 極性應不會對該等梯度的和有大幅的影響。在許多影像中 ，極性的改變對應於影像的一實體特徵。一 γ υ V影像的 每一彩色成分中各邊緣之極性大致相互獨立。例如，如果 一較亮的綠色區域轉變到一較暗的紅色區域，則“ Υ ”減少， 且“V ”增加。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在某些彩色空間中，由於整體色差或由於一癖性，而 使彩色成分對均勻加權的增量有較大的影響，使較極端的 梯度大小反映出更明顯或鮮明的邊緣。在此種情形中，在 進行增量之前，可先以一標準化因數將該等彩色成分加權 。良好的標準化因數是在每一彩色平面中產生類似的梯度 大小加權値之純量値。例如，當一亮度彩色平面與一色度 彩色平面間之動態範圍係爲在一影像樣本或單一影像中亮 度彩色平面的平均梯度大小爲色度彩色平面的平均梯度大 小之兩倍時’ η」在加入免度向量之前先除以二，而將亮度 向盘標準化ϋ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）-26 - 516008 A7 B7 五、發明說明彳4 ) 產生合成梯度影像的另一程序係爲每一像素產生一合 成梯度，而該合成梯度等於該像素上具有最大大小的彩色 成分向量，或爲該彩色成分向量之一函數。在採取最大向 量以取代加入向量之該程序中’可在執行比較以選擇具有 最大大小的向量之前，先施加一標準化因數。 然而，產生各合成梯度向量時，這些合成梯度向量合 而形成一合成梯度影像。可自該合成梯度影像決定一些邊 緣像素，且以這些邊緣像素形成邊緣鏈’以便對該影像執 行一分段程序。 4 .多類別邊緣鏈結 如前文所述，一旦識別了 一影像的邊緣像素之後’即 可利用這些邊緣像素來識別各邊緣鏈’並將這些邊緣鏈用 於一分段程序。在本發明所述的一邊緣鏈識別（即“邊緣鏈 結“edge chaining”））程序中，係將各像素分類成複數個 類別。在本文詳述的例子中，請參閱圖1 1 ’該等複數個 類別爲兩個類別，分別標示爲“明顯的邊緣像素”及“不不明 顯的邊緣像素”。當彩色値經歷較大的移動時’例如影像（ 1 1 1〇）中的像素（1 1〇2 ( 1 ))移到像素（ 1 1 0 4 ( 1 ))時，邊緣像素是一影像中的近似點。 下文中將說明用來識別每一類別的邊緣像素之兩種方 法··梯度方法及拉卜拉士方法υ將參照圖1 2 - 1 3而說明 梯度方法，且將參照圖1 4而說明拉卜拉士方法。 在梯度方法中，係將作爲沿著俤度方向的彩色値俤度 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）-27 - I:---Γ-------•裝--- (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 516008 A7 B7 五、發明說明户) (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 中的局部最大値之中間像素識別爲邊緣像素。局部最大値 是發生在：一點的函數値大於一端上的各周圍點之函數値 ，且該點的函數値大於或等於另一端上的各周圍點之函數 値。 例如，請參閱圖1 2 ，圖中示出一影像的一中間像素 陣列，但並未示出該影像的影像像素。圖中示出數個中間 像素，某些中間像素被標示爲“ A ”至“ I ”。在決定邊緣扁a 是否爲一邊緣像素以及爲一邊緣像素時是屬於何種邊緣像 素類別的梯度程序中，將考慮到中間像素A至I之梯度。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在該梯度方法中，一處理器自最接近自中間像素發源 且指向與中間像素A的梯度方向相同的方向之一射線之中 間像素B至I中選出一個第二中間像素。如果有兩個中間 像素與該射線等距，則可使用一同分決勝規則來選擇一最 接近的中間像素。在圖1 2所示的例子中，最接近的中間 像素是中間像素C。還有一個在中間像素A及最接近的中 間像素C構成的直線上之第三中間像素。在該例中，該第 三中間像素是像素Η。可在其中包括中間像素A、C、及 Η的每一中間像素上界定一梯度。圖1 2中包含一些箭頭 ，以便示出這三個中間像素的梯度之大小及方向。 如果中間像素Α的梯度大小大於中間像素C及中間像 素Η中的一個中間像素之梯度大小，且大於或等於中間像 素C及中間像素Η中的另一個中間像素之梯度大小，則將 中間像素Α識別爲一明顯的邊緣像素。 如果並未將中間像素A識別爲一明顯的邊緣像素，則 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）-28 - 516008 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明β ) 測S式g亥中間像素A，以便決定該中間像素Α是否符合一不 明顯的邊緣像素之準則。圖丨3示出用來決定一中間像素 是否爲一不明顯的邊緣像素之一程序。如圖所示，考慮中 間像素A是否符合不明顯的邊緣像素之狀況。爲了執行該 步驟’考慮一條通過中間像素A且與中間像素A的梯度方 向平行的線，如圖1 3的線（1 3 0 2 )所示。鄰近的中 間像素B至I界定了一正方形，且線（1 3 〇 2 )在圖 13 所示的點（13 0 4 (1))及點（1304 (2) )這兩點上貫穿該正方形。 可利用內插法求得中間像素A以及每一點（1 3 0 4 (1 ))及（1 3 0 4 ( 2 ))上的梯度。如果中間像素 A的梯度大小大於點（1 3 0 4 ( 1 ))及點（1 3 0 4 (2 ))中的一點之梯度大小，且大於或等於點（ 13 0 4 (1))及點（13〇4 (2))中的另一點之 梯度大小，則將中間像素A指定爲一不明顯的邊緣像素。 否則，中間像素A是一個未指定的中間像素。 在一典型的影像中，不明顯的邊緣像素之數目多於明 顯的邊緣像素之數目，這是因爲不明顯的邊緣像素大致對 應於影像中彩色或強度的徐緩改變或鮮明的對比，而明顯 的邊緣像素大致對應於（且通常只對應於）鮮明且淸楚的 對比。 現在請參閱圖1 4，現在將參照決定位於四個影像像 素（1410)、 ( 1 4 2 0 ). (1430)、( 1440)界定的長方形內的一中間像素（1 4 〇 5 )之 -1 --- (請先閱讀背面之注意事填寫本頁) 訂· % 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -29^ 516008 Λ7 ----__B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明？7 ) 邊緣像素狀態’而說明拉卜拉士方法。每一該等四個影像 像素都標示有一正負號“+，，或“一，，，用以代表該影像像素上 的拉卜拉士函數之正負號。該拉卜拉士是一第二向量微分 。在一影像中’施加到像素彩色値的拉卜拉士函數之零交 越是邊緣像素。發生在拉卜拉士函數的第二微分處的拉卜 拉士之零交越是零。 如果包封中間像素（1 4 0 5 )的長方形包含一零交 越’則中間像素（1 4 0 5 )是一邊緣像素。在不連接的 像素位置上，一零交越位置的計算是不可能的或有計算上 的困難度。然而，影像像素上的拉卜拉士函數之正負號可 指示在長方形中有零交越的可能性。因此，如果每一該等 四個環繞影像像素上的拉卜拉士函數之正負號在垂直方向 上及水平方向上是不同的（亦即，右上及左下的像素有一 種正負號，而右下及左上的像素有另一種正負號），則拉 卜拉士方法將一中間像素識別爲一明顯的邊緣像素。如果 正負號的情形爲一個例子爲一種正負號且三個例子爲另一 種正負號，或者如果每一種正負號各有兩個例子但這兩個 例子在垂直方向上及水平方向上不是都不同的，則將該中 間像素識別爲一不明顯的邊緣像素。如果四個影像像素都 有相同的正負號，則並不將該中間像素識別爲一邊緣像素 〇 現在已說明了識別多類別的邊緣像素之兩種方法，但 是亦可替代性地使用其他合適的方法。識別多類別的邊緣 像素的一結果之一例係示於圖1 5。圖1 5所示之影像包 (請先閲讀背面之注咅？事 裝--- 寫本頁) . % 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）-30 - 516008 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明θ ) 含兩個區段’亦即一黑色像素的內區段、及一白色像素的 外區段。圖中示出一邊緣像素偵測程序之結果，其中示出 所識別的明顯的邊緣像素及所識別的不明顯的邊緣像素； 圖1 5中省略了非邊緣的中間像素。一般而言，明顯的邊 緣像素是對應於影像中有較大的及（或）明確的移動（例 如鮮明的對比）之中間像素，而不明顯的邊緣像素則反映 了可能因實際彩色邊緣或者可能因彩色邊緣碰觸或雜訊可 產生的影像之些微改變。 一旦識別了不同類別的邊緣像素之後，即可識別出邊 緣鏈。係將一邊緣鏈識別爲一組有順序的邊緣像素。自不 同類別的邊緣像素識別邊緣鏈的一種方式即是：以一任意 的明顯的邊緣像素開始，並將該明顯的邊緣像素加到一邊 緣鏈，作爲該邊緣鏈的一端。然後檢視最接近所加入的該 邊緣像素之鄰近中間像素中是否有另一明顯的邊緣像素。 如果有一明顯的邊緣像素，則將該邊緣像素加到該邊緣鏈 之該生長端，而將該邊緣鏈延伸到鄰近的邊緣像素。如果 有一個以上的鄰近明顯的邊緣像素，則選擇具有垂直於該 邊緣像素的梯度方向的最接近梯度之邊緣像素。在一進一 步的測試中，可考慮每一鄰近邊緣像素上的梯度大小。如 果在最接近的鄰近邊緣像素並沒有明顯的邊緣像素，則將 該邊緣延伸到鄰近的不明顯的邊緣像素，而且如果有一個 以上的不明顯的邊緣像素，則利用一種與在多個明顯的邊 緣像素中做出選擇的測試類似之測試作出最佳選擇。如果 並無明顯的或不明顯的邊緣像素可繼續延伸該邊緣鏈，則 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -31 - (請先閱讀背面之注意事 寫本頁) 裝 訂： 516008 Λ7 B7 五、發明說明P ) 該邊緣鏈終止，且本程序尋找另一任意的明顯的邊緣像素 〇 ••重複本程序’直到已處理過或考慮到所有的邊緣像素 而得到一影像的一組邊緣鏈爲止。然後可將這些邊緣鏈用 於一分段程序，以便將一影像分段。 5 .多標度邊緣鏈產生 在有一影像的多次轉換後表示法時，較粗糙標度的影 像可作爲較精細標度的影像之指引。當邊緣像素跨越各標 度有一關聯性時，較粗糙的標度可提供指引。當一標度上 的一邊緣像素與另一標度上的相同邊緣像素或一相鄰邊緣 像素有相同或類似的梯度大小及方向時，即發生邊緣像素 的關聯性。兩個梯度向量的相同性或類似性是考慮到各標 度間的加權因數之測試。根據本發明的一種多標度邊緣鏈 產生程序利用來自複數個標度的影像之邊緣像素來識別邊 緣鏈。較精細標度的影像之邊緣通常多於較粗糙標度的影 像之邊緣，因而經常在一邊緣鏈的末端上或在該邊緣鏈可 延伸到的多個邊緣像素上遇到用來在一較精細標度的影像 中識別邊緣鏈之一慣常的鏈結程序。前文中已說明了決定 要選擇哪一邊緣像素之某些方法。當有多標度的影像時， 可以使該選擇程序再精進。 在一種方法中，當一程序碰到要在若干鄰近的邊緣像 素作出一選擇，且已真針對較粗糙的標度識別出各邊緣鏈 時，該程序有利於其對亂真邊緣的選擇，因而將造成在較 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱^ - 32 - (請先閱讀背面之注意事3填寫本頁) ai 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 516008 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _____B7 __ 五、發明說明妒 ) 粗糙的標度上的一邊緣鏈上延伸該邊緣鏈。例如，請參閱 圖1 6 ，圖中示出一中間像素陣列（1 6 0 0 )，該中間 像素陣列具有圖中示爲塡滿圓圈的若干邊緣像素、及圖中 示爲空圓圈的若干非邊緣中間像素。假設已識別了 一邊緣 鏈且該邊緣鏈的末端是在邊緣像素（1 6 0 5 )。該連結 程序碰到要將該邊緣鏈延伸到邊緣像素（1 6 1 0 )或邊 緣像素（1 6 1 5 )的一決定。再進一步假設中間像素陣 列（1 6 0 0 )是在一比一先前的陣列較精細的標度上進 行的邊緣像素識別之結果，並假設在該先前的較粗糙的陣 列中，識別出一個包含與邊緣像素（1 6 0 5 )及邊緣像 素（1 6 1 0 )相關聯的但不與邊緣像素（1 6 1 5 )相 關聯的若干邊緣像素之邊緣鏈。在此種情形中，該連結程 序將傾向選擇邊緣像素（1 6 1 0 )。 在某些實施例中，在較粗糙的標度下之邊緣鏈是已決 定的，且將在不再作進一步的調查下將邊緣像素（ 1 6 1 0 )加入該邊緣鏈。在其他的實施例中，將連同該 較粗糙的標度之對應性連同其他的因素一倂列入考慮。在 另外其他的實施例中，如圖1 7 ( a ) — ( b )所示，如 果在一較粗糙的標度下之一邊緣鏈指示應越過一間隙而繼 續延伸該邊緣鏈’則縱使一中間像素不是一邊緣像素，也 可選擇該中間像素。如圖所示’中間像素（1 7 0 5 )不 是在較梢細的標度下之一邊緣像素，因而邊緣鏈（ 17 10)、 （ 1 7 1 2 )將不會到達中間像素（ 1 7 0 5)。然而，在較粗糙的標度下，該對應的中間像 (請先閱讀背面之注意事H：填寫本頁) 裝 訂： 丨線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297 - 33 - 516008 A7 B7 五、發明說明Y ) 素是一邊緣像素，且係包含在一邊緣鏈中。因此，在該較 精細的標度下應將中間像素（1 7 0 5 )加入一邊緣鏈’ 因而造成一'結合邊緣鏈（1 7 1 0 )及邊緣鏈（1 7 1 5 )的邊緣鏈持續延伸。此外，可使來自不同較精細標度的 邊緣鏈之邊緣像素與一較粗糙的標度下之相同邊緣鏈相關 聯。在此種情形中，係以一種儘量使較粗糙的邊緣鏈幾何 圖形擴大之方式結合兩個較精細標度之邊緣鏈。 此外，如圖18 (a) —（c)所示，當在一較粗縫 的標度下之一邊緣鏈長度大於在較精細的標度下之相關聯 的邊緣鏈之長度時，該連結程序將適當地延長該較精細的 標度下的邊緣鏈之長度。此種方式被稱爲“邊緣鏈延長”。在 所示例子中，兩個邊緣鏈具有按照相同順序的相同邊緣像 素，但不同之處在於··在較精細的標度（圖1 8 ( b )) 下，該邊緣鏈終止於中間像素（2 3 0 2 ) ’而在較粗糙 的標度下（圖1 8 ( a )) ’該影像的邊緣鏈持續自中間 像素（2 2 0 2 )延伸到中間像素（2 2〇1 )，而多了 一個中間像素的延伸。因而如圖1 8 ( c )所示，該程序 然後將持續延伸較精細的邊緣鏈，而連結到中間像素（ 2 3 0 1 )。 如圖19 (a)—（b)所示’一旦完整地產生一邊 緣鏈之後，該連結程序可將更多的一些中間像素加到邊緣 鏈的每一末端。此種方式經常使各邊緣鏈間之小間隙封閉 ，且經常完全地包封一特定區域°將一個額外的像素加到 围1 9 ( a )所示的每一邊緣_時K如圖1 9 (丨·））所 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --- (請先閱讀背面之注意事:填寫本頁) 言 r 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 516008 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明p ) 示使未陂包封的各區域完全陂包封。 在將多標度關聯性用於邊緣鏈連結的基本程序之一變 形中，可使用多類別的邊緣像素。在一實施例中，係根據 鄰近邊緣像素之類別、及來自較粗糙的標度之任何關聯性 ，而將邊緣鏈自一邊緣像素末端延伸到另一中間像素。例 如，一連結程序可以先只考慮明顯的邊緣像素，併在一'較 粗糙的標度下尋找一對應的邊緣鏈延伸，然後在找不到明 顯的邊緣像素或關聯性時，再考慮不明顯的邊緣像素。在 另一變形中，該連結程序可以首先考慮明顯的邊緣像素， 然後再考慮不明顯的邊緣像素，然後在較精細的標度下找 不到任何的邊緣像素時，只在一使用明顯的或不明顯的邊 緣像素之較粗糙的標度下尋找一對應的邊緣鏈延伸。 6 •邊緣鏈過濾 圖2 0 ( a )示出自一識別邊緣鏈的程序得到之邊緣 鏈影像。在該邊緣鏈影像中，有許多並未對應於區段邊緣 的許多短邊緣鏈。當主要是由於數位化誤差或影像蔭影中 的細微改變而產生一邊緣鏈時，有可能發生此種亂真邊緣 。圖2 0 ( b ) -（ e )示出在每一標度下將一臨界値慣 常程序應用於該影像之後所得到的結果。利用一靜態移動 標度或一動態移動標度時，該臨界値慣常程序可產生圖 2〇（b ) — （ e )所示之影像。在靜態方法中，如果一 邊緣鎚不符合一基線長度要求或一最小強度要求，則移除 該邊緣鏈。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -35 - • ^----τ------------ (請先閱讀背面之注意事填寫本頁) 訂： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 516008 A7 B7____ 五、發明說明护 ) 該動態移動標度測試則較有包容性。該長度及強度是 相關的。因此，一邊緣鏈愈長，爲了保留該邊緣鏈所須符 合的強度臨界値就愈小◦同樣地，一邊緣鏈愈亮，該強度 臨界値就變得愈小。 在一實施例中，不論臨界値爲何，都在所有標度下保 留邊緣鏈。更具體而言，係在所有標度下使各邊緣鏈相關 聯，且在較精細的標度下保留在較粗糙的標度下通過臨界 値測試的各邊緣鏈，而且縱然在不考慮在較粗糙的標度之 情形下這些邊緣鏈無法通過該較精細的標度下之臨界値測 試，也要保留這些邊緣鏈。在另一實施例中，來自先前的 視訊框之邊緣鏈可使該等邊緣鏈不會被捨棄。 圖2 1示出輸入影像的起源是一視訊序列時的狀況。 請注意，係在所有的視訊框中保留每一標度下的邊緣鏈資 訊。圖2 1 ( a )示出一先前的視訊框；圖2 1 ( t> )示 出一現行的視訊框；且圖2 1 ( c )示出在經過根據先前 視訊框的臨界値過濾之後的現行視訊框。 圖中示出在經過臨界値過濾後的先前視訊框，且保留 邊緣鏈（4 0 0 1 1 )。現行視訊框的邊緣鏈包括邊緣鏈 (4 0 0 2 0 )、邊緣鏈（4 0 0 2 1 )、及邊緣鏈（ 4 0 0 2 2 )。邊緣鏈（4〇〇11)及（4〇〇21) 在所有視訊框中都具有關聯性，這是因爲邊緣鏈（ 4〇0 1 1 )及（4 0 0 2 1 )共用具有相同位置及類似 梯度之像素。在該現行視訊框中’邊緣鏈（4 0 0 2〇） 通過前文所述的臨界値測試，因而將保留該邊緣鏈。然而 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格mo X 297公釐) · 36: 'T---^----------裝--- (請先閱讀背面之注意事填寫本頁) 0 . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 516008 A7 _____ B7____ 五、發明說明β ) ，邊緣鏈（40021)及邊緣鏈（40022)都未通 過臨界値測試，因而該等邊緣鏈都在移除的候選名單中ύ 爲了確保在所有的視訊框中有一致的分段，因爲邊緣鏈（ 4 0 〇 2 1 )與在先前視訊框中被保留的邊緣鏈（ 4〇0 1 1 )有關聯性，所以要保留邊緣鏈（4 0 0 2 1 )。相反地，因爲邊緣鏈（4 0 0 2 2 )並未通過臨界値 測試且與在先前視訊框中被保留的一邊緣鏈並無關聯性’ 所以不保留邊緣鏈（4 0 0 2 2 )。 7 •組合 前文中已說明了用來改善分段的六種方法及對應的裝 置。可組合一種或多種的這些方法及裝置，以便可使分段 程序有更大的改善。例如，可在多個標度中使用漸進塡充 程序，其中係在較粗糙的標度下執行塡充程序，然後使用 較粗糙的標度下之區段來指引在較精細的標度下之分段。 另一種組合即是合成邊緣偵測與多類別的邊緣偵測組 合。在此種組合下，將在每一彩色平面上分別操作一邊緣 偵測程序，以便識別明顯的及不明顯的邊緣像素，然後合 倂來自不同彩色平面的邊緣像素，而進行過濾。 在另一變形中，在已識別出明顯的及不明顯的邊緣像 素之後，但在識別出邊緣鏈之前’在一梢後的階段中使用 彩色資訊。一邊緣像素識別程序在每一標度下產生兩個合 成邊緣像素影像。第一影像是來自所有彩色平面的所有明 顯的邊緣像素，而第二影像則是來自任何彩色平面的所有 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) ^37 -' ..I-------------裝--- (請先閱讀背面之注意事m®填寫本頁) · -丨線· 516008 A7 B7_ 五、發明說明ψ ) 不明顯的邊緣像素。有時將在多個彩色成分中指定相同的 邊緣像素。在此種情形中，該等邊緣像素係只包含在合成 影像中一次。如果符合下列兩個條件中的一個條件，則在 多個彩色成分中指定相同的邊緣像素’這兩個條件爲：（ 1 )這些邊緣像素在不同的彩色成分中共用相同的位置； (2 )這些邊緣像素在不同的彩色成分中共用相同的陣列 位置且有類似的梯度。 另一種組合是一種在每一彩色成分中找出各邊緣鏈然 後合成該等邊緣鏈。更具體而言，開始時使在每一彩色成 分中找到的局部最大値與在該影像的其他彩色成分中找到 的最大値隔離。連結程序分別連結每一彩色成分中之邊緣 像素，而產生各邊緣鏈’然後將該等邊緣鏈合倂成一個合 成影像。因爲由某一彩色成分的梯度決定的某些邊緣鏈可 會g (甚或似乎）類似於由其他的彩色成分決定的一些邊緣 鏈，所以該連結程序將類似的各邊緣鏈接合成一個邊緣鏈 ，因而課能形成間隙較小的一些較長邊緣鏈。在相同標度 下的各邊緣鏈若滿足一個或多個的下準則’則該等邊緣鏈 是類似的，這些準則爲：（1 )在各方面上都相同；（2 )彼此之間共用其像素的大部分；（3 )在幾何形狀上是 相同的（在一很小的變易範圍內）’但偏離了極少數的像 素；（4)在較粗糙的標度下的邊緣鏈與另一標度下的同 一邊緣鏈有關聯性。 在另一種組合中，組合所有的上述程序’以便形成一一 更佳的分段程序。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格mo X 297公釐) ^38 - " (請先閱讀背面之注意事填寫本頁) 裝 · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 516008 A/ B7_____ 五、發明說明F ) 上述的說明係用來例示，並非在對本發明加以限制。 熟悉本門技術者在參閱本發明的揭示之後’將可易於對本 發明作出許多變化。因此，並非參照前文的說明而決定本 發明的範圍，而是應參照最後的申請專利範圍及與該申請 專利範圍等效的完整範圍而決定本發明之範圍。 ΙΊ ·------------- (請先閱讀背面之注意事填寫本頁) 訂- & 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -39^ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格mo X 297公釐）