TW567445B - Dynamic chain-based thresholding - Google Patents

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線 567445 A7 B7 五、發明説明（2 ) 候選邊緣點。而後對候選邊緣點施行以點為基礎之臨限處 理°在Canny邊緣偵測法中，以點為基礎之臨限處理係採 用磁滞型（二階）臨限函數。磁滯型臨限函數利用兩臨限階 計算非極限點。如某一點之梯度值超過上臨限階，則自動 接受該點。如梯度值低於下臨限階，則自動拒絕該點。如 梯度值係位於上下臨限值之間，則如該點與一高值點相連，即接受之。換言之，一鍊之連續係止於梯度值低於下 臨限值處。 雖蓉於先前邊緣萃取技術之成功處，在邊緣萃取改善上 尚有待克服之處。一種在改善邊緣萃取上待克服的問題在 於邊緣之整體辨識（以及有太多的邊緣要萃取）。例如對一 黑色背景上一件白色襯衫之考量。欲沿白色襯衫與黑色背 景段之邊界以單一邊緣隔離，辨識其為一影像片段。但襯 衫之敏折處可產生陰影區，導致邊緣偵測程序產生額外的 邊緣。這些萃取出之邊緣可能造成簡單白色襯衫内額外片 段之產生’或成因無法連結成一密封片段而遭搏除。 發明概要 一與影像處理裝置有關之具體實施例。此裝置包含一候 選邊緣鍊辨識器，用以辨識處理影像之候選邊緣鍊；用以 計算動態鍊為基礎之臨限函數之工具，其中臨限函數至少 與處理影像之特性之一有關；以及一臨限處理器，用以施 加動態鍊為基礎之臨限函數於候選邊緣鍊。在一具體實施 例中，經處理影像之特性可為自總處理影像決定之整體。 在另一具體實施例中，可採用局部特性。 -5 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)

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發明説明 一系統可包含一編碼器或一解碼器，其均包含上述裝 置。另一具體實施例與影像處理方法有關\此方法可決定 動態鏈為基礎之臨限函數，其1少與經處理影像特性之 一有關，並將動態臨限值施於候選邊緣鍊。 式簡述 圖1所示係習知邊緣偵測處理流程圖。 圖2所不係依本發明之一具體實施例之邊緣偵測處理流 程圖’其利用與影像整體特性有關之動態鍊為基礎之臨限 處理。 圖3所不係依本發明之一具體實施例之邊緣偵測處理流 心圖’其利用與影像局部特性有關之動態鍊為基礎之臨限 處理。 圖4所不係依本發明之一具體實施例之以動態鍊為基礎 之臨限裝置圖。 圖5所示係依本發明之一具體實施例之系統圖。 整定具體實施例描诫 一種用以處理邊緣之整體辨識技術與施加以鍊為基礎之 臨限處理於候選邊緣鍊有關。如本說明書所用術語，以鍊 為基礎之臨限處理異於以點為基礎之臨限處理。在以點為 基礎之臨限處理中，臨限函數係施於一點。在以鍊為基礎 之臨限處理中，臨限函數則係施於一點鍊。以鍊為基礎之 臨限處理可找出非所欲或無關的鍊，俾可摒之不計。與臨限 需求不符之候選邊緣鍊（以及未通過臨限函數者）將自經辨 識之邊緣鍊中移除。例如特別短而無法通過臨限函數之候 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 訂

線 567445 A7 B7 五、發明説明（4 ) 〜- 選邊緣鍊可能被視為無關緊要而經移除。 先前已知技術以採用對已以鍊為基礎之臨限處理之靜熊 臨限函數。但視所選之臨限值及特殊處理影像，此類靜= 臨限函數歸納為無關鍊之鍊可能會過多或過少。換言之: 對以鍊為基礎之臨限處理之靜態臨限函數可能不易^ 影像運作。 本^專利申請案描述利用對以鍊為基礎之臨限處理之自動 動態臨限函數之有利改善。此類動態臨限函數與處理影像 之特性有關。相對地，靜態臨限函數則無法將所指定影像 之特性納入考量。或者臨限值可為使用者針對特殊影像擇 之。換言之，動態鍊為基之臨限處理可自動決定是否保持 候選邊緣鍊不僅與考量中之鍊特性有關，亦與歸屬於影像 特性之鍊有關。 依本發明之一具體實施例，以鍊為基之臨限處理可與影 像之或多個動態整體測量特性有關。此動態整體測量之 特f生係在整體景> 像架構或大致上為所有影像架構上測量而 得例如動態整體測量之特性可為影像架構中的色彩變化 測量。此測量可為例如架構中的色彩變化平均值或中位數。 依本發明之另一具體實施例，以鍊為基之臨限處理可與 影像之一或多個動態局部尺度調整特性有關。此動態局部 尺度凋正特性在經臨限處理鍊中的點周邊局部相鄰範圍内 測量而得。例如此特性可與鍊強度有關，而局部尺度調整 可與鍊中各點周圍之局部強度或密度極值有關。 圖1係習知邊緣偵測處理流程圖。此處理1〇〇包含九個 t紙張尺度適财g g家標準(CNS) A4規格(21GX297公爱)---^ 567445 A7 B7 五、發明説明（ 步驟，如次所述。 在第一步驟102中，設定以點為基之臨限函數參數值。 例如以點為基之臨限函數可為單階臨限或磁滯型臨限值。 在磁滞型臨限值的狀況下，參數設定可包含上下臨限位階 值。在第二步驟104中，設定以鍊為基之臨限函數參數值。 例如以鍊為基之臨限函數可設定為摒除長度少於n個點之 鍊及/或設定為摒除最高梯度值總合低於一特定臨限值之 鍊。在此圖1之習知處理1〇〇中，僅需施行第一與第二步 驟102與1〇4 —次，並可在施行其它步驟前一段時間為之。 此係因以點為基與以鍊為基之臨限函數均為靜態臨限函 數。靜態臨限函數不隨影像而變。換言之，靜態臨限函數 與影像特性無關。 在第三步驟106中，影像處理啟始於影像資料輸入。此 ?像資料一般均包含像素彩色值。像素彩色值係自任意數 量之像素彩色空間中擇之…般已知採用之彩色空間係為 YUV彩色空間，其中像素彩色值係為三色（γ、u、V)，其 中Y成分係為灰階強度或照度，ϋ與v則係指兩色度成 分。YUV彩色空間常見於電視應用中。另一常見之彩色办 間係指_彩色空間，其中R、WB分別指紅、綠^ ，成=。RGB彩β空間常見於電腦圖像呈現中，CYMB(音 ’豕 ' 叉、洋紅色與黑色）則常併同電腦印表機使用。 =第四步帮刚中，辨識影像中的候選邊緣點（亦稱之為 edgels)，v此舉可利用多種方法完成之，諸如梯度 /及-級法》例如：如上述以梯度型法及非極限抑制之 -8 · 567445 A7 _____B7 五、發明説明（6 )

Canny邊緣偵測法辨識候選邊緣點。在第五步驟^ 1 〇中， 可於候選邊緣點上施加以點為基之臨限處理。例如以點為 基之臨限處理可為單階臨限或磁滯型臨限。Canny邊緣偵 測法係採用磁滞型臨限。在第六步驟丨12中，自邊緣點中 移除未通過以點為基之臨限處理之候選邊緣點。 在第七步驟114中，通過以點為基之臨限處理之邊緣點 經連結構成候選邊緣鍊。此步驟包含將邊緣點群聚為邊緣 鍊。例如此連結之履行，係藉由對各邊緣點與其鄰近邊緣 點關係之考量（局部邊緣連結），或藉由同時考量所有的邊 緣點，並將這些與類似限制相符（諸如共享同一邊緣方程式） 足邊緣點群聚化（整體邊緣連結）為之。在第八步驟116中， 可於候選邊緣點施加以鍊為基之臨限處理。例如以鍊為基 <臨限處理可為根據鍊長訂定之單階臨限值。在第九步驟 11 8中，自該組邊緣鍊中移除未通過以鍊為基之臨限處理 之候選邊緣鍊。此結果係針對影像，以邊緣偵測處理1〇〇 偵測之邊緣鍊組。在第九步驟丨丨8後，處理丨〇〇回到第三 步驟106中，並輸入對次一影像之影像資料。 圖2所不係依本發明之一具體實施例之邊緣偵測處理流 程圖、，其利用與影像之一或多個整體特性有關之動態鍊為 基礎之臨限處理。一整體測量特性係於全影像架構或大致 上所有的影像架構中測量而得。所繪處理2〇〇包含時個步 驟’述之如次。 第一步驟102可與習知處理1〇()相同。在此步驟1〇2中， 設定以點為基之臨限函數參數。例如以點為基之臨限函數 -9 - 本紙張尺度適財國时標準(CNS) Μ規“ χ撕公爱) 五、發明説明（7 ) 可為單階臨限或磁滯型臨限。但出自習知處理100之第二 步驟HM可能自此處理細中遺漏。此係因以鍊為基之: 限函數係基於經處理影像之一或多個特性而動態決定故 在處理200中尚無法設定以鍊為基之臨限 在此處理20。中之第二106、第三1〇8、第=、第五 "2與第A 114步料與習知處理1〇〇中之對應步驟⑽、 ' 11〇 ' 112肖114)相同或類似。這些步驟包含輸入影 像資料（㈣H)6)、辨識影像中的候選邊緣點（步螺1〇8)、 施加以點為基之臨限處理於候選邊緣點（步驟iiQ)'移除未 通過以點4基之臨限處理之點(㈣112)以及連結邊緣點 決定候選邊緣鍊（步驟114)。 在此處理200中的其它步驟（2〇2、2〇4、2〇6與2〇8)異於 習知處理跡這些步驟與以動態鍊為基之臨限處理之決定 與應用有關，纟中臨限處理係視經處理影像之—或多個整 體特性而定。 在第-特殊步驟202巾，計算經處理影像之一或多個整 體測量特性。此步驟2G2可次於影像資料輸人步驟1〇6。 依本發明之-具體實施例，整體測量特性可為影像架構中 之彩色變化測量值。例如此測量可為架 均值或中位數。 又义十 影像中的彩色可以像素之色彩值為各像素表之。在—單 =中，像素色彩質可為單一數表之。在更常見的多色 ^ ’像素（色彩值包括三或四種色彩成分，在多色影 像中的色彩值可視為在“彩色空間，，中的向量，其維度與色 567445

彩值之成分相@。例如影像之色彩值可以YUV空間中的 3示之。在彻彩色空間中，γ成分係表照度或強度， 了 V成分則表色度。一般Υ成分常大於1;或ν成分。. 依本發明之具體實施例，可於架構中之像素或邊緣點或 ^緣鍊整體計算S色彩色成分變化0此計算可為彩色成分 變化之平均值或中位數。接著可將此成分變化合併（藉由平 Τ和）成單一整體彩色變化平均值或中位值。此合併可將成 =差異加權。例如在γυν空間中，V成分可較¥成 分加重加權（例如四倍之多），俾使1；與V成分貢獻度較強。 在第二特殊步驟204中，以動態鍊為基之臨現處理係利 用在第一特殊步驟202中計算之一或多個整體特性決定 之。在一具體實施例中，決定鍊強度之架構寬長條圖，其 中鍊強度係在包含鍊之邊緣點上之整合強度（梯度值之績 分h接著可將以動態鍊為基之臨限值選為長條圖上的百分 點’使得鍊之百分比低於臨限值。例如以動態鍊為基之臨 限值可與整體彩色變化測量值線性相關，例如整體彩色變 化測量值中的一段“a，，，其中0<aSU“a，，大於零且小於或 等於一）。因此，整體彩色變化愈低，鍊強度測良值愈顯著， 故造成一較低臨限值◊換言之，整體彩色變化愈高，則鍊 強度測量值愈不明顯，故造成一較嵩臨限值。當然亦可择 用在整體特性上之以動態鍊為基之臨限值之其它特性。 在第三特殊步驟206中，將來自第二特殊步驟2〇4之以 動態鍊為基之臨限值施於候選邊緣鍊。注意此步驟2〇6不 僅只與連結步驟114有關，亦與動態臨限決定步驟2〇4有 -11 - ^紙張尺度適用中關家標準(CNS) A4規格(2夢297公爱） 567445 A7 _____B7 五、發明説明（9 ) 關。在一示例中’以動態鍊為基之臨限值可為以鍊強度為 基之臨限值，其中臨限強度可視上述計算之整體特性而 定。強度等於或高於臨限強度之鍊可通過，而低於臨限強 度者則失敗。 當然除鍊強度之外，其它的鍊特性亦可做為以動態鍊為 基之臨限值的決定與應用根據。例如可以鍊長度替代鍊強 度。 在第四特殊步驟208中，將在第三特殊步驟206中未通 過以動態鍊為基之臨限值之候選邊緣鍊自邊緣鍊組中移 除。其結果係對影像以此邊緣偵測處理2〇〇偵測之邊緣鍊 組。在步驟208之後，處理200回到步驟1〇6，並輸入對 次一影像之影像資料。 圖3所示係依本發明之一具體實施例之邊緣偵測處理流 程圖，其利用與一或多個影像局部特性有關之動態鍊為基 礎之臨限處理。局部測量特性可為在經臨限處理之鍊中， 在邊緣點之局部鄰近範圍内測量所得。 第一步驟102可與習知處理100相同。在此步驟1〇2中， $又疋以點為基之臨限函數參數。例如以點為基之臨限函數 可為單階臨限或磁滯型臨限值。但與第二處理2〇〇類似， 出自習知處理100之第二步驟104可能在第三處理3〇〇中 遺漏。此係因以鍊為基之臨限函數係根據經處理影像之一 或多個特性動態決定，故在此處理3〇〇中尚無法設定以鍊 為基之臨限函數參數。 與第二處理200類似，在第三處理3〇〇中的第二1〇6、 -12 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 567445 A7 B7 五、發明説明（1〇 ) 第三108、第四110、第五112與第六114步驟可與習知處 理100中之對應步驟（106、108、110、112與114)相同或 類似。這些步驟包含輸入影像資料（步驟1〇6)、辨識影像中 的候選邊緣點（步驟108)、施加以點為基之臨限處理於候選 邊緣點（步驟110)、移除未通過以點為基之臨限處理之點 (步驟112)以及連結邊緣點決定候選邊緣鍊（步驟114)。 在此處理300中的次兩步驟（3〇2及3〇4)與習知處理1〇〇 相異。這些步驟與根據所考量之邊緣鍊中的點周邊之一或 多個局部特性之動態鍊為基之臨限值之決定與應用有關。 在第一特殊步驟302中，計算所考量之鍊之一或多個局 部尺度調整特性。此計算步驟3〇4可在每一鍊之基礎上為 之，並可視鍊中點周邊之局部環境而定。在一具體實施例 中，局部尺度調整特性可為鍊強度。例如：可將在鍊中各 邊緣點之梯度值根據點周邊之局部極值之強度及/或密度 尺度調整。在一特殊具體實施例中，考量鄰近一邊緣點15 像素半徑範圍，考量大於或小於變化外型鄰近區域亦可。 邊緣點周邊之強度及/或密度愈大，邊緣點則愈不顯著或 愈不重要，故邊緣點處之值愈經向下尺度調整。尤其是環 繞於鍊一端之第一點之極限強度及/或密度可高於在鍊另 一端之第二點。在此狀況下，在第一點之梯度值與在第二 點之梯度值相較，大致上係向下尺度調整（重要性因而降 低）。 在一特殊具體實施例中，對點“丨”之尺度調整函數“F”可 依方程式1為之。方程式丨將尺度調整函數分為兩因子。 裝 訂

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567445 A7 _____ B7 五、發明説明（11 ) 第一因子F1⑴與局部強度有關，第二因子F2⑴則與局部密 度有關。局部強度係指在鄰近範圍内之（加權）彩色強度中 的極值強度（極值點或鍊）。局部密度係指極值密度（極值點 或鍊）F1⑴與F2(i)之特殊貫現示如以下示例。在下列方程 式中的特定值係自經驗選擇，俾獲取適當可見之結果。當 然採用其它特定值亦可。 F(i)=Fl(i)xF2(i) (方程式 υ

FlOfexpRAmi/m丨。c-l.〇)]，如 mi/mi〇c> 1 (方程式 2A)

Fl(i)= πη/ιη1〇(：，如 mi/mloc< 1 (方程式 2B) F2(i)=(2/7T )arctan[-fw(p-p 0)] + ι , 其中 /〇—P" z〇g’ 且/3。=0.02 x 2.2(2-s) (方程式 3) 在方程式2 A與2B中，mi係在“Γ，處之邊緣像素強度， mloc則係i處周圍之局部平均強度，。結果F1(i)隨較高強度 (mi/m丨。C>1)而以指數向上尺度調整，並隨較低強度㈨丨化⑹ < 1)而向下尺度調整。 在方心式3中，p i係在i處之局部密度，p g則係整體 極值密度。整體密度係指在影像範圍内整體彩色強度中的 極值密度（極限點或鍊）。可變p。係表臨界密度，並可以目 視及經驗決定之。如方程式3所示，當p < p。時，F2(i) > 1 ’反之則F2⑴< 1。“fw”係表與密度有關之F2⑴之特性延 遲長度。在參考密度處F2恰為1，在此密度並無向上或向 下尺度調整。當密度自參考密度偏移，F2亦自1偏移。fw 係用以說明當密度自參考密度偏移，F2自1偏移的速度有 多快。fw=5之隱含設定大致係表我們開始見到密度偏移之 -14 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇 X 297公爱) 567445 A7 ___ B7五、發明説明（12 ) 顯著效應，其係當5*密度偏移> 1 ^可變s係一尺度調整 因子。例如s可為2或3或4。當然s亦可採用其它數值。 在第二特殊步驟304中，可利用上述之局部尺度調整特 性決定以動態鍊為基之臨限值。在一具體實施例中，決定 鍊強度之架構寬長條圖，其中鍊強度係局部尺度調整之鍊 強度。接著可將以動態鍊為基之臨限值擇為長條圖上的百 分比’使得鍊之百分比低於臨限值。 取後兩步驟（206與208)係與第二處理200相同步驟。在 第二至最後步驟206中，將以動態鍊為基之臨界處理施於 候選邊緣鍊。在最後步驟208中，將未通過在第二至最後 步驟206中施加之以動態鍊為基之臨界處理之候選邊緣鍊 自邊緣鍊組中移除。此結果係影像由此邊緣偵測處理3〇〇 偵測之邊緣鍊組。在步驟2 0 8之後，處理3 0 0回到步驟 106，並對次一影像輸入影像資料。 在其它具體實施例中，可合併在單一影像處理技術中， 以整體動態鍊為基之臨界處理以及以局部動態鍊為基之臨 界處理。其可藉由將步驟202加入第三處理3〇〇中，並變 更步驟304為之，俾可利用整體特性與局部尺度調整強度 決定以動態鍊為基之臨界。 圖4所示係依本發明之一具體實施例之以動態鍊為基礎 之臨限裝置400圖。此以動態鍊為基礎之臨限裝置4〇〇接 收影像資料。此影像資料經候選邊緣辨識器402處理，其 辨識在影像中之候選邊緣。影像中之候選邊緣鍊上資料經 輸入至以動態鍊為基之臨限函數計算器此計算器404

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線 -15 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 567445 A7 B7 五 、發明説明（13 ) 決定至少與經處理影像特性之一有關之以動態鍊為基之臨 限函數。而後一臨限施加器406接收以動態鍊為基之臨限 函數以及影像中候選邊緣鍊上資料。臨限施加器406施加 以動態鍊為基之臨限函數於候選邊緣鍊。臨限裝置400之 輸出係萃取自影像邊緣。 圖5係依本發明具體實施例之系統500圖。此系統包含一 編碼器502與一解碼器504。例如可將編碼器502併入協同 編碼器502操作之電視影像接收裝置504。編碼器502可藉 由適於數位資料傳輸之通訊頻道與電視影像資料通訊。 如圖5所示，編碼器502與解碼器504可包含與利用以動 態為基之臨限裝置400。其優點在於如編碼器與解碼器均利 用同一臨限裝置400萃取影像邊緣，則需傳輸支應項相關 資訊較少。故可降低傳輸電視影像所需頻寬，同時維持視 訊品質水準。 -16 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

Claims (1)

1. 567445 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1. 一種影像處理方法，其包括： 辨識正被處理的影像之候選邊緣鍊； 決定相依於該正被處理的影像之至少一特性之動態鍊 為基礎之臨限函數； 至施加該候選邊緣鍊該等動態鍊為基礎之臨限函數； 以及 自該等候選邊緣鍊中移除一組無法通過動態鍊為基礎 之臨限函數之邊緣鍊。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該至少影像特性之一 包括影像之一整體特性（global characteristic)。 3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該至少影像特性之一 包括複數個影像特性。 4. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該整體特性包括在一 影像之間計算之彩色變異的整體測量。 5. 如申請專利範圍第4項之方法，其中整體測量包括彩色變 異之平均測量。 6. 如申請專利範圍第4項之方法，其中整體測量包括彩色變 異之中位數側量。 7. 如申請專利範圍第4項之方法，其中整體測量係於影像内 之候選邊緣鍊上計算之。 8. 如申請專利範圍第2項之方法，其中動態鍊為基礎之臨限 函數包括整體特性之線性函數。 9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該至少影像特性之一 包括環繞候選邊緣鍊中點群週邊之區域特性。 -17 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)

   裝 訂 567445 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1〇·如申請專利範圍第9項之方法，其中區域特性係用以將候 選邊緣鍊之函數做縮放調整。 11 _如申印專利範圍第10項之方法，其中函數包括在各候選 邊緣鍊中邊緣點上之整合梯度值。 12·如申叫專利範圍第1〇項之方法，其中用以調整函數大小 之區域特性包括一末梢強度。 13·如申請專利範圍第1〇項之方法，其中用以調整函數大小 之區域特性包括一末梢強度（extrema density)。 14.一種影像處理裝置，其包括： 一候選邊緣鍊辨識器，用以辨識處理影像之候選邊緣 鍊； 用以計算動態鍊為基礎之臨限函數之裝置，該臨限函 數相依於正被處理的影像之至少一特性；以及 一臨限處理器，用以施加動態鍊為基礎之臨限函數於 候選邊緣鍊。 1 5 ·如申請專利範圍第14項之裝置，其中至少影像特性之一 包括影像之一整體特性。 16·如申請專利範圍第14項之裝置，其中至少影像特性之一 包括影像之一區域特性。 17·如申請專利範圍第14項之裝置，其中裝置包括一影像編 碼器® 18·如申請專利範圍第17項之裝置，其中影像編碼器經配置 以併同一影像解碼器操作，以及其中該影像解碼器亦包 括該邊緣辨識器、供決定之用之裝置，以及該臨限處理 -18 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) A B c D 567445 六、申請專利範圍 器。 19·如申請專利範圍第14項之裝置，其中該裝置包含一影像 解碼器。 20. —種影像處理方法，其包括： 決定動態鍊為基礎之臨限函數，其相依於正被處理的 影像特性至少之一；以及 施加動態鍊為基礎之臨限函數於一候選邊緣鍊。 21. —種影像處理裝置，其包括： 一編碼器，其包含一候選邊緣鍊辨識器，用以辨識處 理影像之候選邊緣鍊；用以計算動態鍊為基礎之臨限函 數之裝置’其中該臨限函數相依於正被處理的影像的至 少一特性；以及一臨限處理器，用以施加動態鍊為基礎 之臨限函數於該候選邊緣鍊；以及 一解碼器，其經配置以併同編碼器操作，其中影像解 碼器亦包含候選邊緣鍊、供決定之用之裝置，以及該臨 限施加器。 -19 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)