TWI240067B - Rapid color recognition method - Google Patents

Description

1240067 13121twf.doc 玖、發明說明： 發明所屬之拮術領！ 本發明是有關於一種色彩辨認方法，且特別是有關於 一種不需使用除法運算之快速的色彩辨認方法。 先前技術 在這個夕采多姿的世界中，各種事物也經常具有不同 之色衫，因此，在處理影像感測器（image sens〇r)所擷取 之數位衫像時，貫際上即是針對組成數位影像之各個晝素 的心像資料’亦即紅、i、綠等基本色彩成分資料來予以 處理。例如，在許多色彩辨認的應用上，如幼教玩具之色 二辨Ί阻色碼之色彩辨認等，即是依據各晝素之紅、 藍、綠等基本色彩成分資料，來辨認並輸出其對應之色彩 么$一般而言，如直接依據組成數位影像之各個畫素的 紅、藍、綠等基本色彩成分資料，來辨認輸出色彩代碼時， ，會受到不同亮度之影響，而有辨認誤差存在。因此，通 :會先將各個晝素的紅、藍、綠等基本色彩成分資料予以 =匕（n〇rmallzed)後，再依據量化後之影像資料來作色彩 刀類’以排除因亮度不同所造成之色彩辨認誤差。假設 、、工、藍、綠等基本色彩成分資料分別為R、G、B，量化後 =綠等基本色彩成分資料分別為L則量 化叶异式如下所示·· r = Rk/(Rk+Gk+Bk) 1240067 1312 丨 tWf.d〇c G /(RK+Gk+Bk) b - Bk/(Rk+ck+Bk) =二量:運算之階數’階數愈高，其運算複雜度也 /二因此’通常只將k值設定為1，以求取—階 :像f面，基本色彩成分資料。雖然如此，但由於數: 法運算而^素數目龐大，量化運算之複雜度也會因為除 發明内/之增加，導致實際應用上之困難度的增加。 有鑑於此，本發明之目的是提供一種快速的色切 方法二其可在不需除法運算的情況下，達成量化影像資料 之色彩辨認效果，以降低運算之複雜度。 為達上述及其他目的，本發明提供一種快速的色彩辨 認方法，可適用於依據-畫素之基本色彩成分資料，來辨 認並輸出其色彩代碼。為了可以在不需除法運算的情況 下，達成量化影像資料之色彩辨認效果，此方法首先進行 如下之4置作業：以量化基本色彩成分資料所得之正三角 形平面之一邊為底，將正三角形平面伸展及放大為一等腰 直角二角形平面；以及沿著等腰直角三角形平面之兩個 邊，分別以1條及j條斜率為1及_ 1之直線，將等腰直角三 角形平面切割為多個區塊。然後，即可依據晝素之基本色 彩成分資料’來決定晝素之色彩所屬之區塊，並參考預設 之區塊色彩分類表，來輸出其色彩代碼。 在一實施例中，假設已量化之晝素的基本色彩成分資 料為（cl，c2，c3)，且放大率為s時，則將晝素的資料轉換 1240067 13121twf.doc 為（（cl-c2H)*s，C3*s)，即可將量化基本色彩成分資料所 得之正三角形平面，伸展及放大為所需之等腰直备二 / |朽二角形 平面。 在一實施例中，假設畫素之基本色彩成分資料分別為 Cl、C2及C3，則決定畫素之色彩所屬區塊的計算式如下: Cl*Im>(Cl+C2+C3)>Cl*Ira+1 C2*Jn>(Cl+C2 + C3)>C2*Jn+1 其中Im、Ι«η + 1、Jn及Jn+l為分別與i條及j條斜率是1及—1之直 線的切割位置相關的係數，而m之值係由〇〜i，值係由 〇〜j 〇 在一實施例中，此快速的色彩辨認方法，更包括下列 步驟：依據晝素之基本色彩成分資料，來決定晝素係為彩 色或灰階色’並於畫素為彩色時，才依據晝素之基本色彩 成分資料，來決定晝素之色彩所屬之區塊，及參考預設之 區塊色彩分類表，來輸出色彩代碼。 其中，當晝素之基本色彩成分資料分別為Cl、（；2及C3 時，則決定畫素係為彩色或灰階色之條件如下： (1) Thl_lS C3-C2 S Thl—r 及Thl—t S Cl-C2 S Thl一b 及 〇$(Cl+C2 + C3)<Thl (2) Th2_l$C3-C2$Th2一r 及Th2—t$Cl-C2$Th2—b 及 ThlS(Cl+C2+C3)<Th2 (3) Th3—1$C3-C2$Th3—r 及Th3一tSCl-C2STh3一b 及 Th2S(Cl+C2+C3) 其中，Thl —l、Thl一r、Thl—t、Thl—b、Th2—1、Th2 r、Th2 t、 1240067 1 3 1 2 11 wf. d 〇c

Th2一b、Th3—1、Th3—r、Th3_t、Th3—b、Thl 及 Th2均為預 設之參數，且Th2>Thl>0，當滿足（1)、（2)及（3)之任一條 件時’即可判斷此畫素為灰階色。 、 其中，當判斷畫素為灰階色時，則依據晝素之亮度來 决定畫素係為黑色、白色或灰階色彩，並輸出黑色、白色 或灰階色彩之色彩代碼。其計算式如下： § (C1+C2 + C3)S Th—black，則晝素為黑色 § (C1+C2+C3) — Th—whi te，則晝素為白色 其中，Th—black及Th一white為預設之亮度參數。 由上述之說明中可知，應用本發明所提供之一種快速 的色彩辨認方法，則_決定晝素之色彩所屬區塊之計算 式並無除法運算’且切割等腰直角三㈣平面所形成之區 塊’係為量化基本色彩成分資料所獲得之正三角形平面的 伸^放大。因此，可在不需除法運算的情況下，達成量 化〜像貝料之色彩辨認效果，從而降低了運算的複雜度。 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 I隱’下文特以較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細 說明如下： 請參相丨所示，其為―種影像詞處㈣統示意 ::圖中顯示，影像操取單元卿取目標物之影像，並 :出多個位元之影像資料’這些影像資料再經由色彩的數 ，訊號處理單元12〇,進行包括白平衡校正及色彩校正等 处理’並輸出例如是紅（R)、藍（G)、綠⑻等三個 1240067 1 3 1 2 1 twf. doc 基本色彩成分資料。然後，色彩辨認及分類單元丨3〇便依 據R、G、B等三個基本色彩成分資料，來辨認影像資料之 每一晝素的色彩，進而輸出可代表晝素色彩之色彩代碼。 請參考圖2所示，其為根據本發明較佳實施例之一種 快速的色彩辨認系統示意圖。圖中顯示，此系統首先在21〇 中’依據所接收畫素之R、G、B等三個基本色彩成分資料， 來決定畫素係為彩色或灰階色。決定晝素係為彩色或灰階 色之條件可如下述： 條件（1) Thl —1SB-G^Thl—r 及 Thl—tSR-GSThl—b 及 〇S(R+G+B)<Thl 條件（2) Th2—1$B-GSTh2—r 及Th2—t$R-G$Th2—b 及 ThlS(R+G+B)<Th2 條件（3) Th3—l$B-GSTh3—r 及Th3—tSR-GSTh3—b 及 Th2S(R+G+B) 其中，Thl一；l、Thl一r、Thl一t、Thl一b、Th2一；l、Th2一r、Th2 j、 Th2—b、Th3—1、Th3—r、Th3—t、Th3一b、Thl 及 Th2均為預 設之參數，且Th2>Thl>0。當滿足上述（i)、（2)及（3)之任 一條件時，即代表R、G、B等三個基本色彩成分資料是接 近的，因此判斷此晝素為灰階色。 在210中，當判斷晝素為灰階色時，則可以在220中， 依據晝素之亮度來決定晝素係為黑色、白色或灰階色彩， 並輸出代表黑色、白色或灰階色彩之色彩代碼。其計算式 如下： 當（R+G+B) $ Th_black，則畫素為黑色 1240067 13l2ltwf.doc 當（R+G + B) g Th—white，則晝素為白色 其中，Th—black及Th_white為預設之亮度參數。

另外，在210中，當判斷畫素為彩色時，即進入240 中，以依據230所定義之區塊色彩分類表，來辨認並輸出 其色彩代碼。其中，為了可以在不需除法運算的情況下， 達成量化影像資料之色彩辨認的效果，此方法首先會進行 如下之前置作業：以量化基本色彩成分資料所得之正三角 形平面之一邊為底，將正三角形平面伸展及放大為一等腰 直角二角形平面；以及沿著等腰直角三角形平面之兩個 邊’分別以i條及j條斜率為1及—1之直線，將等腰直角三 角形平面切割為多個區塊。以下將配合圖3、圖4、圖5及 圖6來加以說明。 立請參考圖3所示，其為r、g、b4化色彩成分資料座標 示意圖。纟中，假設紅、藍、綠等基本色彩成分資料分別 為R、G、B，量化後之紅、藍、綠等基本色彩成分資料分 別為r、g、b，則正三角形平面31〇是運用下述計算式量化 R、G、B基本色彩成分資料而得：

r = R/CR+G+B) g = G/CR+G+B) b - B/(R+G+B) 量化後之 色彩都會落在r+g+b=i的平 由於r+g+b=l，因此， 面上。 此正三角形平面31〇上之任— 均可以住— 邊為 10 1240067 13 12 1 twf.doc 底’而改以平面座標（χ，γ)來表示。為了在彩色的色彩分 類時，其辨認計算式更易於實現起見，在座標轉換之同 夺也可以放大率s來將座標貧料放大。例如，當放大率 S-1024時，則可以將晝素的資料轉換為（（卜 g+l)*1024，b*1 024)，此時，即可將量化基本色彩成分資 料所得之正三角形平面310，伸展及放大為圖4之等腰直角 三角形平面41 0。 然後’沿著等腰直角三角形平面41 〇中斜率為1及一 1 之兩個邊，分別以i條及j條斜率為1及—丨之直線，來將等 腰直角三角形平面410切割為多個區塊。如圖5所示，即為 分別以15條斜率為1及—1之直線來切割等腰直角三角形平 面之示意圖。其中，直線間之間距可以依色彩分類需求來 設定及調整，也就是說，可以是等距或不等距。在圖5中， 則一共可以切割出211個代表不同色彩之區塊。 在完成等腰直角三角形平面之切割後，也需依色彩分 類需求來設定一色彩分類表，此一色彩分類表是用來定義 圖5中每一切割區塊所屬之色彩代碼的對照表，以便可以 在應用晝素之R、G、B基本色彩成分資料，來計算出畫素 的色形所在之區塊後，可據以輸出對應之色彩代碼。其 中，也可以依需求而將多個區塊分類為相同之色彩，據以 輸出相同之色彩代碼，其中之一種色彩分類法如圖6之示 意圖所示。 在圖5中’用以決定晝素之色彩所屬區塊的計算式如 下： 1240067 13121twf.doc R*Ira>(R + G + B)>R*Im+1 G*Jn>(R+G + B)>G*Jn+1 其中Iro、Im+l、Jn及Jn + l為分別與i條及j條斜率是1及-1之直 線的切割位置相關的係數，而m之值係由0〜i，η之值係由 0〜j。如將上式展開，則可以詳細地表示晝素的色彩所屬 之區塊如下： R*I〇>(R+G+B)〉R*Ii i^O 之區塊 R*Ii>(R+G+B)〉R*l2 i^l 之區塊 R*Ii4>(R+G+B)>R*Ii5 i = 14 之區塊 R*Ii5>(R+G+B)>R*Ii6 i = 15 之區塊 以及 G*J〇>(R+G+B)〉G*Ji j = 0 之區塊 G*Ji>(R+G+B)>G*J2 j = l之區塊 G*Ji4>(R+G+B)>G*Ji5 j = 14之區塊 G*Ji5>(R+G + B)>G*Ji6 j = 15 之區塊 例如，當計算晝素之R、G、B基本色彩成分資料，而同時 滿足 R*I〇>(R+G+B)〉R*Ii 及 G*J〇〉（R+G+B)>G*Ji 之計算式 時，則可以判斷晝素之色彩係落於i = 0及卜0交叉之區塊， 而可依據色彩分類表中，區塊所屬之色彩來輸出其色彩代 碼。如此則在色彩辨認時，因為係使用量化基本色彩成分 1240067 13 12 1 twf.doc 資料後之區塊來判斷輸出其色彩代碼，故可在不需除法運 算的情況下，達成量化影像資料之色彩辨認效果，從而降 低了運算的複雜度。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍内，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 圖1係顯示一種影像資料處理系統示意圖。 圖2係顯示根據本發明較佳實施例之一種快速的色彩 辨認系統示意圖。 圖3係顯示r、g、b量化色彩成分資料座標示意圖。 圖4係顯示將圖3之正三角形平面伸展及放大後 腰直角三角形平面圖。 之直線來切割等 表不意圖。 圖5係顯示分別以15條斜率為丨及一j 腰直角三角形平面之示意圖。 圖6係顯示一種預設之區塊色彩分類 【圖式標示說明】 11 〇影像掏取單元 120色彩的數位訊號處理單元 130色彩辨認及分類單元 210〜24G流程步驟 310正三角形平面 41"腰直角三角形平面

Claims (1)

1240067 1 3 1 2 1 twf.doc 拾、申請專利範圍： 1. 種快速的色彩辨認方法，適用於依據一晝素之基 驟色彩成分資料’來辨認並輸出一色彩代碼，包括下列步 、以$化基本色彩成分資料所得之一正三角形平面之 邊為底，將该正三角形平面伸展及放大為—等腰直角三 角形平面； /σ著4等腰直角二角形平面之兩個邊，分別以i條及j 條斜率為1及-1之直線切割為多個區塊；以及 依據該晝素之基本色彩成分資料，來決定該畫素之色 衫所屬之區塊，並參考預設之一區塊色彩分類表，來輸出 該色彩代碼。 2. 如申請專利範圍第1項所述之快速的色彩辨認方 法’當已ϊ化之該晝素的基本色彩成分資料為 (cl，c2, c3)，且放大率為3時，則將該晝素的資料轉換為 ((cl-C2 + I)*s，c3*s)，以將該正三角形平面伸展及放大為 該等腰直角三角形平面。 3. 如申請專利範圍第1項所述之快速的色彩辨認方 法’其中當該晝素之基本色彩成分資料分別為Cl、¢2及C3 時，則決定該晝素之色彩所屬區塊的計算式如下： Cl*Im>(Cl+C2+C3)>Cl*I川 C2*Jn>(Cl+C2 + C3)>C2*Jn+1 其中I,、Im+1、Jn及Jn+1為分別與i條及j條斜率是1及_丨之直 線的切割位置相關的係數，而m之值係由0〜i，n之值係由 1240067 13l21twf.doc 4 ·如申請專利範圍第1項所述之快速的色彩辨認方 法，更包括下列步驟： 依據該畫素之基本色彩成分資料，來決定該晝素係為 彩色或灰階色，並於該晝素為彩色時，才依據該晝素之基 本色彩成分資料，來決定該畫素之色彩所屬之區塊，及參 考預設之該區塊色彩分類表，來輸出該色彩代碼。 5 ·如申請專利範圍第4項所述之快速的色彩辨認方 法，其中當該畫素之基本色彩成分資料分別為Cl、C2及C3 時，則決定該晝素係為彩色或灰階色之條件如下： (1) Thl —1$C3-C2SThl—r 及Thl—tsn-C2$Thl—b 及 〇S(Cl+C2+C3)<Thl (2) Th2—1$C3-C2STh2一r 及Th2—tSCl-C2$Th2—b 及 Thl$(Cl+C2 + C3)<Th2 (3) Th3—1SC3-C2STh3一r 及Th3—tSCl-C2$Th3j) 及 Th2$(ci+C2 + C3) 其中，1^1一卜丁111—1'、1^1—七、1^1一1)、1'112 —卜1^2一1-1^2一1；、 Th2一b、Th3—1、Th3—r、Th3—t、Th3一b、Thl 及 Th2均為預 設之參數，且Th2>Thl>〇，當滿足（1)、（2)及（3)之任一條 件時’即判斷該晝素為灰階色。 6·如申請專利範圍第4項所述之快速的色彩辨認方 法，更包括下列步驟·· 當判斷該晝素為灰 階色時，則依據該晝素之亮度來決 定。亥晝素係為黑色、白色或灰階色彩，並輸出黑色、白色 1240067 1 3 1 2 1 twf. doc 或灰階色彩之該色彩代碼。 7.如申請專利範圍第6項所述之快速的色彩辨認方 法，其中當該晝素之基本色彩成分資料分別和、c2^3 時’則依據該畫素之亮度來決定該晝素係為黑色、白色或 灰階色彩之計算式如下： 當（Cl+C2 + C3)$Th—black，則該晝素為黑色 當（Cl+C2+C3)^Th一white，則該畫素為白色 其中’ Th 一black及Th 一 whi te為預設之亮度來數。 8 · —種快速的色彩辨認方法，適用於依據一晝素之基 鲁 本色彩成分資料，來辨認並輸出一色彩代碼，包括下列步 驟· 依據该晝素之基本色彩成分資料d、c2及C3，來決定 該畫素之色彩所屬區塊，計算式如下： Cl*Ira>(Cl+C2+C3)>Cl*Im+1 C2*Jn〉（Cl+C2+C3)>C2*Jn+1 其中Im、K+l、Jn及1 + 1分別代表不同之係數；以及 參考預3又之一區塊色彩分類表，來輸出該色彩代碼。 鲁 9·如申請專利範圍第8項所述之快速的色彩辨認方 法，更包括下列步驟： 依據該晝素之基本色彩成分資料，來決定該晝素係為 彩色或灰階色，並於該晝素為彩色時，才依據該畫素之基 本色彩成分資料，來決定該晝素之色彩所屬之區塊。 10·如申請專利範圍第9項所述之快速的色彩辨認方 法，其中決定該畫素係為彩色或灰階色之條件如下： 16 1240067 13121twf.doc (1) Thl —l$C3-C2$Thl_r 及 0S(Cl+C2+C3)<Thl (2) Th2 —l$C3-C2$Th2_r 及讣2_t$n-C2$Th2 b 及 Thl$(Cl+C2 + C3)<Th2 (3) Th3一l$C3-C2$Th3_r 及讣3一t$Cl-C2$Th3 fc 及 Th2$(Cl+C2 + C3) 其中，ThlJ、Thl—r、Thl一t、Thl—b、Th2—；l、Th2—r、Th2〜t、 Th2—b、Th3—1、Th3一r、Th3_t、Th3—b、Thl 及 Th2均為預 設之參數，且Th2>Thl>0，當滿足（1)、（2)及（3)之任一條 件時，即判斷該晝素為灰階色。 11 ·如申請專利範圍第9項所述之快速的色彩辨認方 法，更包括下列步驟： 當判斷該晝素為灰階色時，則依據該晝素之亮度來決 定該晝素係為黑色、白色或灰階色彩，並輸出黑色、白色 或灰階色彩之該色彩代碼。 12.如申δ青專利範圍苐11項所述之快速的色彩辨認方 法，其中依據該畫素之亮度來決定該畫素係為黑色、白色 或灰階色彩之計算式如下： 當（C1+C2 + C3) $ Th—black，則該畫素為黑色 當（C1+C2 + C3) — Th—whi te ’則該晝素為白色 其中，Th一black及Th—white為預設之亮度參數。