TWI391877B - 相連元件標記方法及其電腦系統 - Google Patents

Description

相連元件標記方法及其電腦系統

本發明係與一種影像處理方法有關，且特別是與一種標記影像中相連元件的方法與電腦系統有關。

在影像處理領域中，相連元件標記演算法是一種利用電腦系統來在眾多的離散資料中，辨認出屬於同一區塊資料的技術。換句話說，一張影像可能包括了多個圖案區塊，而相連元件標記演算法便是用於在掃描影像後，辨識出影像中相連的像素，進而判定各個圖案區塊，而所產生的辨識結果可提供給其他系統使用。舉例來說，例如視覺追蹤或視覺辨識系統，都需要利用相連元件標記演算法先對影像進行前置處理，才能接著繼續其他的作業。

以目前所提出的相連元件標記演算法來說，在影像中實際屬於同一圖案區塊的像素，可能會在標記的過程中暫時被標記成不同的標籤，而必須在反覆地掃描影像多次之後，對標籤進行等價處理才能反映影像圖案的實際狀態。換句話說，這些相連元件標記演算法必須不斷地重複掃描影像，直到標籤值不再改變為止。

不難想見，目前相連元件標記演算法的處理過程無論是採用遞迴或像素搜尋等方式，都需要相當高的時間複雜度才得以完成。因此在實際應用上，往往因為無法滿足大多數即時系統的需求，而多半僅能應用於後端程式或非即時系統上。

本發明提供一種相連元件標記方法，其可以避免大量重複的運算，進而加快標記影像中相連元件的速度。

本發明提供一種電腦系統，其僅需掃描影像兩次便可完成整張影像中相連元件的標記動作。

本發明提出一種相連元件標記方法，其係用於具有多個像素的影像中，而各個像素係屬於物件像素或背景像素。此方法依照一特定方向逐列掃描影像，以取得在影像中位於同一列的物件像素區塊，此物件像素區塊包括相連的i個物件像素，而i為正整數。接著根據物件像素區塊中第1個物件像素的左上方像素、上方像素以及右上方像素進行第一階段標記處理，以設定第1個物件像素的暫時性標籤，並決定暫時性標籤所對應的代表性標籤。若i大於1，則根據物件像素區塊中第2至i個物件像素個別的右上方像素依序進行i-1次第二階段標記處理，以分別設定第2至i個物件像素的暫時性標籤，並決定暫時性標籤所對應的代表性標籤。此方法會重複上述各步驟直到影像掃描完畢為止。最後，根據所有暫時性標籤與所有代表性標籤的對應關係，將影像中所有物件像素的暫時性標籤替換為對應的代表性標籤。

在本發明之一實施例中，其中進行第一階段標記處理的步驟包括判斷左上方像素、上方像素以及右上方像素是否均屬於背景像素。若是，則取得一新標籤值作為第1個物件像素的暫時性標籤，以及該暫時性標籤所對應的代表性標籤。若否，則以右上方像素之暫時性標籤作為第1個物件像素的暫時性標籤，並判斷左上方像素、上方像素以及右上方像素個別之暫時性標籤所分別對應的代表性標籤是否相等。若不完全相等，則依據左上方像素與右上方像素個別的暫時性標籤來進行一第一標籤等價處理。

在本發明之一實施例中，其中進行第一標籤等價處理的步驟包括將左上方像素之暫時性標籤所對應的代表性標籤定義為第一數值，並且將右上方像素之暫時性標籤所對應的代表性標籤定義為第二數值。若第一數值小於第二數值，則可以在所有暫時性標籤中取得所對應之代表性標籤等於第二數值的至少一待更暫時性標籤，並以第一數值作為上述待更暫時性標籤所對應的代表性標籤。若第二數值小於第一數值，則可以在所有暫時性標籤中取得所對應之代表性標籤等於第一數值的至少一待更暫時性標籤，並以第二數值作為上述待更暫時性標籤所對應的代表性標籤。

在本發明之一實施例中，其中依序進行i-1次第二階段標記處理的步驟，包括依序取得第2至i個物件像素其中之一者以作為當前處理像素，並以當前處理像素之左方像素的暫時性標籤作為當前處理像素的暫時性標籤。在當前處理像素的右上方像素不屬於背景像素時，判斷右上方像素與左方像素個別之暫時性標籤所分別對應的代表性標籤是否相等。若否，則根據右上方像素與左方像素個別的暫時性標籤進行一第二標籤等價處理。本方法重複上述各步驟直到第2至i個物件像素均處理完畢為止。

在本發明之一實施例中，其中進行第二標籤等價處理的步驟，包括將左方像素之暫時性標籤所對應的代表性標籤定義為第一數值，並將右上方像素之暫時性標籤所對應的代表性標籤定義為第二數值。若第一數值小於第二數值，則可以在所有暫時性標籤中取得的對應之代表性標籤等於第二數值的至少一待更暫時性標籤，並以第一數值作為上述待更暫時性標籤所對應的代表性標籤。若第二數值小於第一數值，則可以在所有暫時性標籤中取得的對應之代表性標籤等於第一數值的至少一待更暫時性標籤，並以第二數值作為上述待更暫時性標籤所對應的代表性標籤。

在本發明之一實施例中，其中根據所有暫時性標籤與所有代表性標籤的對應關係，來將影像中所有物件像素的暫時性標籤替換為對應之代表性標籤的步驟，包括重新掃描影像，每當目前掃描到的處理像素屬於物件像素時，便根據所有暫時性標籤與所有代表性標籤的對應關係，來將該處理像素的暫時性標籤替換為對應的代表性標籤。

在本發明之一實施例中，其中在依照特定方向逐列掃描影像的步驟之前，本方法更包括對影像進行特徵參數處理，以將各像素區分為物件像素或背景像素。

在本發明之一實施例中，其中當特定方向是由左上至右下時，第1個物件像素為位於物件像素區塊中最左方的像素。

從另一觀點來看，本發明提出一種電腦系統，其包括影像取得模組、第一掃描模組以及第二掃描模組。其中，影像取得模組係用以取得具有多個像素的影像，且各像素係屬於物件像素或背景像素。第一掃描模組係與影像取得模組耦接，以依照特定方向逐列掃描影像，來取得在影像中位於同一列的物件像素區塊，其中物件像素區塊包括相連的i個物件像素(i為正整數)。第一掃描模組根據物件像素區塊中第1個物件像素的左上方像素、上方像素以及右上方像素，來進行第一階段標記處理，以設定第1個物件像素的暫時性標籤，並決定暫時性標籤所對應的代表性標籤。當i大於1時，第一掃描模組根據物件像素區塊中，第2至i個物件像素個別的右上方像素依序進行i-1次第二階段標記處理，以分別設定第2至i個物件像素的暫時性標籤，並決定暫時性標籤所對應的代表性標籤。第一掃描模組會重複上述動作直到影像掃描完畢為止。第二掃描模組係與第一掃描模組耦接，並以根據所有暫時性標籤與所有代表性標籤的對應關係，來將影像中所有物件像素的暫時性標籤替換為對應的代表性標籤。

在本發明之一實施例中，其中第一掃描模組在進行第一階段標記處理時，會先判斷左上方像素、上方像素以及右上方像素是否均屬於背景像素。若是，第一掃描模組將取得一新標籤值作為第1個物件像素的暫時性標籤，以及該暫時性標籤所對應的代表性標籤。若否，第一掃描模組則以右上方像素之暫時性標籤作為第1個物件像素的暫時性標籤，並判斷左上方像素、上方像素以及右上方像素個別之暫時性標籤，所分別對應的代表性標籤是否相等。然而若其等不完全相等，則依據左上方像素與右上方像素個別的暫時性標籤，來進行一第一標籤等價處理。

在本發明之一實施例中，其中第一掃描模組在進行第一標籤等價處理時，會先定義左上方像素之暫時性標籤所對應的代表性標籤為第一數值，並定義右上方像素之暫時性標籤所對應的代表性標籤為第二數值。當第一數值小於第二數值時，第一掃描模組可以在所有暫時性標籤中，取得所對應之代表性標籤等於第二數值的至少一待更暫時性標籤，並以第一數值作為待更暫時性標籤所對應的代表性標籤。而當第二數值小於第一數值時，第一掃描模組可以在所有暫時性標籤中，取得所對應之代表性標籤等於第一數值的至少一待更暫時性標籤，並以第二數值作為待更暫時性標籤所對應的代表性標籤。

在本發明之一實施例中，其中第一掃描模組在依序進行i-1次第二階段標記處理時，首先依序取得第2至i個物件像素其中之一者以作為當前處理像素，並以當前處理像素之左方像素的暫時性標籤作為當前處理像素的暫時性標籤。在當前處理像素的右上方像素不屬於背景像素時，判斷右上方像素與左方像素個別之暫時性標籤所分別對應的代表性標籤是否相等。若否，則根據右上方像素與左方像素個別的暫時性標籤進行一第二標籤等價處理。第一掃描模組會重複上述各動作直到第2至i個物件像素均處理完畢為止。

在本發明之一實施例中，其中第一掃描模組在進行第二標籤等價處理時，首先定義左上方像素之暫時性標籤所對應的代表性標籤為第一數值，並定義右上方像素之暫時性標籤所對應的代表性標籤為第二數值。當第一數值小於第二數值時，第一掃描模組可以在所有暫時性標籤中，取得所對應之代表性標籤等於第二數值的至少一待更暫時性標籤，並以第一數值作為待更暫時性標籤所對應的代表性標籤。而當第二數值小於第一數值時，第一掃描模組可以在所有暫時性標籤中，取得所對應之代表性標籤等於第一數值的至少一待更暫時性標籤，並以第二數值作為待更暫時性標籤所對應的代表性標籤。

在本發明之一實施例中，其中第二掃描模組會重新掃描影像，每當目前掃描到的處理像素是屬於物件像素時，便會根據所有暫時性標籤與所有代表性標籤的對應關係，來將該處理像素的暫時性標籤替換為對應的代表性標籤。

在本發明之一實施例中，影像取得模組會對影像進行一特徵參數處理，以區分各像素為物件像素或背景像素。

在本發明之一實施例中，其中當特定方向是由左上至右下時，第1個物件像素為位於物件像素區塊中最左方的像素。

基於上述說明，本發明在標記影像中的相連元件時，首先是以列為單位掃描影像，進而取得同列中相連的多個物件像素，並將相連的上述物件像素分成兩個階段進行標記處理。在初次掃描整張影像之後，每個物件像素均被設定一暫時性標籤，且每個暫時性標籤也會設定其所對應的代表性標籤。爾後只需再重新掃描影像一次，並在掃描到物件像素時將其暫時性標籤替換為對應的代表性標籤，便可完成整張影像中相連之物件像素的標記動作。本發明僅需掃描影像兩次便能完成相連元件的標記，可大幅降低標記所需的時間複雜度，從而提升處理效率。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特例舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是依照本發明之一實施例所繪示之電腦系統的方塊圖。請參閱圖1，電腦系統100包括影像取得模組110、第一掃描模組120以及第二掃描模組130。在本實施例中，電腦系統100可以是桌上型電腦系統、筆記型電腦系統、伺服器，或是其他任何具備處理能力的電子裝置。

影像取得模組110係用以對所取得的影像進行特徵參數處理，進而將影像中的所有像素區分為物件像素或背景像素。其中，物件像素即是在標記相連元件的過程中需被標記的部份。舉例來說，影像取得模組110可將彩色的影像轉換為灰階影像，並對影像進行二值化處理，進而將各個像素區分為物件像素或背景像素。在一實施例中，位於影像外圍邊緣的像素都將被預設為背景像素。在另一實施例中，則可以向外擴大影像的尺寸，以避免因物件像素出現在原影像之邊緣而增加處理上的複雜度。

如圖1所示，第一掃描模組120係耦接至影像取得模組110，而第二掃描模組130則係耦接至第一掃描模組120。其中，第一掃描模組120與第二掃描模組130可以例如是具備運算處理能力的硬體、軟體元件，或硬體及軟體元件的組合。第一掃描模組120會在對影像進行一次掃描的過程中，標記每個物件像素的暫時性標籤，並在第一次掃描結束後建立所使用之暫時性標籤與代表性標籤的對應關係。在第一掃描模組120作業完畢後，第二掃描模組130將重新掃描影像一次，並根據所有暫時性標籤與代表性標籤的對應關係，將物件像素的暫時性標籤替換為對應的代表性標籤，進而完成整個標記流程。

換言之，在利用電腦系統100對影像的相連元件進行標記時，僅需由第一掃描模組120與第二掃描模組130分別掃描影像一次，便能給予所有物件像素一個適當的標記。為了更進一步地說明電腦系統100的詳細運作流程，以下特舉另一實施例來對本發明進行說明。

圖2是依照本發明之一實施例的相連元件標記方法的流程圖，請同時參閱圖1與圖2。在影像取得模組110取得需處理的影像，並將影像中的各個像素區分為物件像素或背景像素之後，首先如步驟210所示，第一掃描模組120會依照一特定方向逐列掃描影像，以取得在影像中位於同一列的物件像素區塊。其中，物件像素區塊包括相連的i個物件像素(i為正整數)。

接著在步驟220中，第一掃描模組120根據物件像素區塊中第1個物件像素的左上方像素、上方像素以及右上方像素進行第一階段標記處理，進而設定第1個物件像素的暫時性標籤，並決定暫時性標籤所對應的代表性標籤。在本實施例中，特定方向係由左上至右下，而第1個物件像素則是位於物件像素區塊中最左方的像素。

圖3A是在進行第一階段標記處理時需參考之像素的示意圖。如圖3A所示，假設物件像素區塊中第1個物件像素的座標為(x,y)，那麼第一掃描模組120便需要參考座標為(x-1,y-1)的左上方像素、座標為(x,y-1)的上方像素，以及座標為(x+1,y-1)的右上方像素以進行第一階段標記處理。以下將詳細說明第一掃描模組120進行第一階段標記處理的詳細步驟。

首先，第一掃描模組120判斷第1個物件像素的左上方像素、上方像素以及右上方像素是否均屬於背景像素。若是，表示目前取得的物件像素區塊可能是影像中的一個全新物件，因此第一掃描模組120會取得一新標籤值來作為第1個物件像素的暫時性標籤，以及作為該暫時性標籤所應對應的代表性標籤。其中，新標籤值必須是在該影像的標記過程中未曾被使用的一個標籤值。然而倘若第1個物件像素的左上方像素、上方像素以及右上方像素並非全為背景像素的話，那麼第一掃描模組120則會以右上方像素之暫時性標籤作為第1個物件像素的暫時性標籤，並且判斷左上方像素、上方像素以及右上方像素個別之暫時性標籤所分別對應的代表性標籤是否相等。

若左上方像素、上方像素以及右上方像素個別之暫時性標籤所分別對應的代表性標籤均相等，表示上述暫時性標籤已被合併成相同集合，因此不需再進行任何標籤等價處理。然而若上述暫時性標籤所分別對應的代表性標籤不全相同，那麼第一掃描模組120便會依據左上方像素與右上方像素個別的暫時性標籤進行一第一標籤等價處理。

詳細地說，第一掃描模組120在進行第一標籤等價處理時，首先會將左上方像素之暫時性標籤所對應的代表性標籤定義為第一數值，並且將右上方像素之暫時性標籤所對應的代表性標籤定義為第二數值。

倘若第一數值小於第二數值，第一掃描模組120可以在所有暫時性標籤中，取得所對應之代表性標籤等於第二數值的至少一個待更暫時性標籤，並以第一數值作為上述待更暫時性標籤所對應的代表性標籤。然而在第二數值小於第一數值的情況下，第一掃描模組120則會在所有暫時性標籤中，取得所對應之代表性標籤等於第一數值的至少一個待更暫時性標籤，並以第二數值作為上述待更暫時性標籤所對應的代表性標籤。至此，便完成第一階段標記處理的各步驟。

接著在步驟230中，判斷i是否大於1。若是，表示在這次取得的物件像素區塊中具有一個以上的物件像素。因而如步驟240所示，由第一掃描模組120根據物件像素區塊中第2至i個物件像素之個別的右上方像素，依序進行i-1次第二階段標記處理，以分別設定第2至i個物件像素的暫時性標籤，同時決定各暫時性標籤所應對應的代表性標籤。在進行第二階段標記處理時，需參考之像素的示意圖如圖3B所示，假設物件像素區塊中第j個物件像素的座標為(x,y)，且2≦j≦i，那麼第一掃描模組120在針對第j個物件像素進行第二階段標記處理時，則需要參考座標為(x+1,y-1)的右上方像素。以下說明的是進行第二階段標記處理時的詳細步驟。

首先，第一掃描模組120會依序取得第2至i個物件像素其中之一者，以作為要進行處理的像素(以下稱之為當前處理像素)。接著，第一掃描模組120會取得當前處理像素之左方像素的暫時性標籤，並將其作為當前處理像素的暫時性標籤。接下來，第一掃描模組120將判斷當前處理像素的右上方像素是否屬於背景像素。若是，則不需進行任何標籤等價動作。若否，則判斷右上方像素與左方像素個別之暫時性標籤所分別對應的代表性標籤是否相等。若兩者相等，表示上述暫時性標籤已屬於同一集合，因而不需再進行標籤等價動作。但若兩者並不相等，第一掃描模組120則會根據右上方像素與左方像素個別的暫時性標籤進行一第二標籤等價處理。第一掃描模組120將對物件像素區塊中的第2至i個物件像素重複執行上述動作，直到物件像素區塊中的每個物件像素均處理完畢為止。

而第一掃描模組120在每次進行第二標籤等價處理時，首先會取得位於當前處理像素之左方像素的暫時性標籤，並將該暫時性標籤所對應的代表性標籤定義為第一數值。另取得當前處理像素之右上方像素的暫時性標籤，並將該暫時性標籤所對應的代表性標籤定義為第二數值。在第一數值小於第二數值的情況下，第一掃描模組120在所有曾使用過的暫時性標籤中，取得所對應之代表性標籤等於第二數值的一個或多個待更暫時性標籤，並以第一數值作為上述待更暫時性標籤所對應的代表性標籤。而在第二數值小於第一數值時，第一掃描模組120則在所有曾使用過的暫時性標籤中，取得所對應之代表性標籤等於第一數值的一個或多個待更暫時性標籤，並以第二數值作為上述待更暫時性標籤所對應的代表性標籤。換言之，在本實施例中第一掃描模組120所進行第二標籤等價處理是以數值較小的代表性標籤取代數值較大的代表性標籤。

如上所述，倘若目前取得的物件像素區塊包括1至i個物件像素(且i大於1)，那麼第一掃描模組120會針對其中的第1個物件像素執行第一階段標記處理，並且對其餘的2至i個物件像素執行第二階段標記處理，而對此物件像素區塊進行兩階段標記處理所分別參照的像素範圍則如圖3C所示。然而，倘若在步驟230中判斷i並未大於1，則表示在目前取得的物件像素區塊中僅具有單一個物件像素，因此不需進行第二階段標記處理。

接下來如步驟250所示，判斷影像是否掃描完畢。若尚未掃描完畢，表示影像中可能還存在位於同一列但尚未處理的物件像素區塊。因此本相連元件標記方法的流程將回到步驟210，繼續依照特定方向掃描影像以取得下一個物件像素區塊，並反覆執行步驟210至步驟250，進而替影像中的每個物件像素標記一暫時性標籤，以及設定各個暫時性標籤所應對應的代表性標籤。

完成第一次掃描影像之後，所有的物件像素都將被標記為一暫時性標籤，且透過上述步驟，在影像中應當屬於同一元件的各個暫時性標籤，也會對應至相同的代表性標籤。因此如步驟260所示，第二掃描模組130係根據先前所建立之暫時性標籤與代表性標籤的對應關係，來將影像中每個物件像素的暫時性標籤替換為對應的代表性標籤。具體來說，第二掃描模組130會將重新從頭掃描影像一次，而每當目前掃描到的一處理像素是屬於物件像素時，第二掃描模組130便會根據所有暫時性標籤與所有代表性標籤之間的對應關係，來將處理像素的暫時性標籤替換為對應的代表性標籤。經過上述替換，屬於同一元件的物件像素便會被標示相同的代表性標籤。

一般來說，物件像素大多會連續地出現在影像之中。而電腦系統100在執行圖2所示之相連元件標記方法時，對於影像中呈現橫列圖案的物件像素，將更能特別快速地完成標籤標記動作，從而減少傳統標記方法因大量重複計算所耗費的時間，據以提升標記相連元件的效率。

圖4A至4F是依照本發明之一實施例所繪示之標記過程的示意圖。在圖4A所示之影像中，空白的方塊是指背景像素，以網點表示的方塊是已被標記暫時性標籤的物件像素，而方塊中的數字即是各物件像素所對應之暫時性標籤的數值。其中，有3個物件像素被標記為暫時性標籤1，4個物件像素被標記為暫時性標籤2，並有1個物件像素被標記為暫時性標籤3。表一則是目前暫時性標籤與代表性標籤之間的對應關係：

假設逐列掃描影像取得了包括5個物件像素的物件像素區塊400，那麼在準備對物件像素區塊400進行標記時，首先根據物件像素區塊400中第1個物件像素以及其左上方像素、上方像素以及右上方像素進行第一階段標記處理。如圖4B所示，第1個物件像素是指位於物件像素區塊400最左方的像素，由於第1個物件像素之左上方像素、上方像素以及右上方像素均屬於背景像素，因而在此以一新標籤值(例如4)作為第1個物件像素的暫時性標籤，同時以4作為此暫時性標籤所對應的代表性標籤。完成上述動作後，暫時性標籤與代表性標籤之對應關係如表二所示：

接下來則須對物件像素區塊400中的其他物件像素，進行第二階段標記處理。如圖4C所示，首先給予第2個物件像素等同於其左方像素的暫時性標籤。由於物件像素區塊400中第2個物件像素之右上方像素不屬於背景像素，因此需進行第二標籤等價處理。如表二所示，因第2個物件像素之右上方像素的暫時性標籤1所對應的代表性標籤1，係小於左方像素之暫時性標籤4所對應的代表性標籤4，因此需在暫時性標籤與代表性標籤的對應關係中，將代表性標籤4更換為代表性標籤1。亦即，原對應至代表性標籤4的暫時性標籤4將改為對應至代表性標籤1。此時，暫時性標籤與代表性標籤的對應關係會如表三所示：

接下來如圖4D及4E所示，由於在物件像素區塊400中的第3與第4個物件像素個別的右上方像素均屬於背景像素，因此直接將第3與第4個物件像素標記為暫時性標籤4(即同於左方像素的暫時性標籤)不需更新暫時性標籤與代表性標籤的對應關係。

最後如圖4F所示，對於物件像素區塊400中的第5個物件像素，由於其右上方像素不屬於背景像素，因此除了令第5個物件像素的暫時性標籤等同於其左方像素的暫時性標籤之外，需再次進行第二標籤等價處理。參照表三，由於第5個物件像素的左方像素之暫時性標籤4所對應的代表性標籤1，係小於右上方像素之暫時性標籤2所對應的代表性標籤2，因此需在暫時性標籤與代表性標籤的對應關係中，將代表性標籤2更換為代表性標籤1。也就是說，原本對應至代表性標籤2的暫時性標籤2與暫時性標籤3，都將改為對應代表性標籤1。而暫時性標籤與代表性標籤的對應關係如表四所示：

經過上述步驟，影像中的每個物件像素均被標示一暫時性標籤，而所使用之暫時性標籤與代表性標籤的對應關係亦已建立完成。因此只要參照最終的對應關係表(即表四)，便可在重新掃描影像的同時將各物件像素的暫時性標籤替換為對應的代表性標籤，進而完成相連元件的標記動作。

圖5A至5F是依照本發明之另一實施例所繪示之標記過程的示意圖。在圖5A所示之影像中，空白的方塊是指背景像素，而以網點表示的方塊是已被標記暫時性標籤的物件像素，方塊中的數字即是各物件像素所對應之暫時性標籤的數值。在本實施例中，有3個物件像素被標示成暫時性標籤1，4個物件像素被標示為暫時性標籤2，同時1個物件像素被標示為暫時性標籤3。表五是目前暫時性標籤與代表性標籤之間的對應關係：

在掃描影像而取得物件像素區塊500後，如圖5B所示，首先根據第1個物件像素及其左上方像素、上方像素，以及右上方像素進行第一階段標記處理。其中，第1個物件像素是指位於物件像素區塊500最左方的像素。由於左上方像素、上方像素，以及右上方像素並非都是背景像素，且該些像素之暫時性標籤所分別對應的代表性標籤也不相同，因而在此須進行第一標籤等價處理。在本實施例中，右上方像素的暫時性標籤1所對應的代表性標籤1小於左上方像素的暫時性標籤3所對應的代表性標籤3，因此除了令第1個物件像素的暫時性標籤等同於右上方像素的暫時性標籤之外，亦須在暫時性標籤與代表性標籤的對應關係中，以代表性標籤1取代代表性標籤3。換句話說，原本對應至代表性標籤3的所有暫時性標籤，都必須改為對應代表性標籤1。更新後的對應關係如表六所示：

接著在圖5C中，由於第2個物件像素的右上方像素屬於背景像素，因此直接以位於第2個物件像素之左方像素的暫時性標籤，作為第2個物件像素的暫時性標籤，此時並不需要更新暫時性標籤與代表性標籤的對應關係。

而如圖5D所示，由於第3個物件像素的右上方像素係屬於物件像素，因此除了令第3個物件像素的暫時性標籤等同於其左方像素的暫時性標籤外，還需判斷右上方像素與左方像素個別對應的代表性標籤是否相同。如表六所示，由於暫時性標籤1與暫時性標籤2分別對應不同的代表性標籤，因此需進行第二標籤等價處理。首先，比較右上方像素與左方像素個別對應之代表性標籤的大小。在本實施例中由於右上方像素之暫時性標籤2所對應的代表性標籤2，係大於左方像素之暫時性標籤1所對應的代表性標籤1，因此必須在對應關係中以代表性標籤1取代代表性標籤2。更新後的對應關係如表七所示：

接著如圖5E所示，由於第4個物件像素的右上方像素屬於物件像素，因此除了令第4個物件像素的暫時性標籤同於其左方像素的暫時性標籤之外，另需判斷其右上方像素與左方像素所個別對應的代表性標籤是否相同。如表七所示，此時右上方像素之暫時性標籤2與左方像素之暫時性標籤1均對應相同的代表性標籤1，因此不需再進行第二標籤等價處理。最後在圖5F中，由於第5個物件像素的右上方像素係屬於背景像素，因此僅需以第4個物件像素的暫時性標籤作為第5個物件像素的暫時性標籤。而只要參照最終產生的暫時性標籤與代表性標籤之對應關係(即表七)，便可在重新掃描影像的同時，將每個物件像素的暫時性標籤替換為對應的代表性標籤，進而完成相連元件的標記動作。

在上述實施例中，暫時性標籤與代表性標籤的對應關係例如是以兩個一維陣列來實作之。在此分別以PLtable[]以及NTtable[]來表示這兩個一維陣列。在標記的過程中，當決定暫時性標籤m應對應至代表性標籤p時，可以PLtable[m]=p來完成上述設定。換句話說，暫時性標籤u所對應的代表性標籤即為PLtable[u]所記錄的數值。

為了方便說明，在此稱對應相同代表性標籤的所有暫時性標籤係屬於同一集合。而NTtable[]這個一維陣列則是用以記錄在同一集合中的下一個標籤或是該集合中的最後一個標籤。NTtable[]的值會隨著PLtable[]而有所不同。假設NTtable[i]=j且PLtable[i]=i，那麼j便是該集合的最後一個標籤。然而若PLtable[i]≠i，則j是該集合中的下一個標籤。若以t1表示集合中的最後一個標籤，本實施例中NTtable[t1]所記錄的數值則是該集合中的第二個標籤。

以下以S(l₁ )與S(l₂ )表示兩個標籤集合，且l₁ 是集合S(l₁ )中所有暫時性標籤所對應的代表性標籤，而l₂ 則是集合S(l₂ )中所有暫時性標籤所對應的代表性標籤。倘若在第一標籤等價處理或第二標籤等價處理中，須合併這兩個標籤集合，那麼在l₁ 小於l₂ 的情況下，只須令PLtable[S(l₂ )]=l₁ ，即可將PLtable[]中所有屬於S(l₂ )的暫時性標籤都應更新為對應至代表性標籤l₁ 。相反地當l₂ 小於l₁ 時，則只須令PLtable[S(l₁ )]=l₂ 便可完成對應關係的更新動作。而對於任意的暫時性標籤p，只需取得PLtable[p]所記錄的數值便能得知暫時性標籤p所屬集合中的第一個標籤h，並可根據NTtable[h]所記錄的數值得知所屬集合中的最末標籤t。

傳統的相連元件標記方法大多是以雙向鏈結串列(Double Link List)來記錄標籤。因此每個標籤都必須記錄標籤值與其前後標籤的位置。但本實施例是以兩個一維陣列來記錄暫時性標籤與代表性標籤的對應關係，如此不僅具備容易實作的優點，同時也可以節省較多的空間，並可快速地完成標籤等價處理動作。然而上述實作方式僅是本發明的一種實施範例，並不用以限制本發明的範圍。

綜上所述，本發明所述之相連元件標記方法及電腦系統在第一次掃描影像完畢後，每個物件像素都將被標示一暫時性標籤，並各暫時性標籤與代表性標籤的對應關係亦已確立。爾後僅需在第二次掃描影像時，將所有物件像素的暫時性標籤更換為對應的代表性標籤，便可在兩次掃描影像的過程中完成相連元件的標記動作。據此不但能大幅降低時間複雜度以加快標記速度，更可以套用在各種需即時產生視覺辨識結果的相關應用中，以滿足上述應用對於辨識效率的需求。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故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。

100．．．電腦系統

110．．．影像取得模組

120．．．第一掃描模組

130．．．第二掃描模組

210～260．．．本發明之一實施例所述之相連元件標記方法的各步驟

400、500．．．物件像素區塊

圖1是依照本發明之一實施例的電腦系統的方塊圖。

圖2是依照本發明之一實施例的相連元件標記方法的流程圖。

圖3A是依照本發明之一實施例的進行第一階段標記處理時需參考之像素的示意圖。

圖3B是依照本發明之一實施例的進行第二階段標記處理時需參考之像素的示意圖。

圖3C是依照本發明之一實施例的物件像素區塊與標記處理範圍的示意圖。

圖4A至4F是依照本發明之一實施例的標記過程的示意圖。

圖5A至5F是依照本發明之另一實施例的標記過程的示意圖。

210～260．．．本發明之一實施例所述之相連元件標記方法的各個步驟

Claims (18)

1. 一種相連元件標記方法，其係用於具有多個像素的一影像中，其中各個該等像素係屬於物件像素及背景像素中之一者，該方法包括：依照一特定方向來逐列掃描該影像，以取得在該影像中位於同一列的一物件像素區塊，其中該物件像素區塊包括相連的i個物件像素，且i為正整數；根據該物件像素區塊中第1個物件像素的一左上方像素、一上方像素以及一右上方像素，來進行一第一階段標記處理，以設定該第1個物件像素的一暫時性標籤，並決定該暫時性標籤所對應的一代表性標籤；若i大於1，則根據該物件像素區塊中第2至i個物件像素之個別的該右上方像素，依序進行i-1次第二階段標記處理，以分別設定該第2至i個物件像素的該暫時性標籤，並決定該暫時性標籤所對應的該代表性標籤；重複上述各步驟直到該影像掃描完畢為止；以及根據所有暫時性標籤與所有代表性標籤的對應關係，來將該影像中所有物件像素的該暫時性標籤，替換為對應之該代表性標籤。
2. 如申請專利範圍第1項所述之相連元件標記方法，其中進行該第一階段標記處理的步驟包括：判斷該左上方像素、該上方像素以及該右上方像素是否均屬於背景像素；若是，則取得一新標籤值作為該第1個物件像素的該暫時性標籤，以及該暫時性標籤所對應的該代表性標籤；以及若否，則以該右上方像素之該暫時性標籤作為該第1個物件像素的該暫時性標籤，並判斷該左上方像素、該上方像素以及該右上方像素個別之該暫時性標籤，所分別對應的該代表性標籤是否相等。
3. 如申請專利範圍第2項所述之相連元件標記方法，其中在判斷該左上方像素、該上方像素以及該右上方像素個別之該暫時性標籤，所分別對應的該代表性標籤是否相等的步驟之後，更包括：若否，則依據該左上方像素與該右上方像素個別的該暫時性標籤進行一第一標籤等價處理。
4. 如申請專利範圍第3項所述之相連元件標記方法，其中進行該第一標籤等價處理的步驟包括：定義該左上方像素之該暫時性標籤所對應的該代表性標籤為一第一數值；定義該右上方像素之該暫時性標籤所對應的該代表性標籤為一第二數值；若該第一數值小於該第二數值，則在所有暫時性標籤中，取得所對應之該代表性標籤等於該第二數值的至少一待更暫時性標籤，並以該第一數值作為該至少一待更暫時性標籤所對應的該代表性標籤；以及若該第二數值小於該第一數值，則在所有暫時性標籤中，取得所對應之該代表性標籤等於該第一數值的至少一待更暫時性標籤，並以該第二數值作為該至少一待更暫時性標籤所對應的該代表性標籤。
5. 如申請專利範圍第1項所述之相連元件標記方法，其中依序進行該i-1次第二階段標記處理的步驟包括：依序取得該第2至i個物件像素其中之一者，以作為一當前處理像素；以該當前處理像素之一左方像素的該暫時性標籤，作為該當前處理像素的該暫時性標籤；在該當前處理像素的該右上方像素不屬於背景像素時，判斷該右上方像素與該左方像素個別之該暫時性標籤所分別對應的該代表性標籤是否相等；若否，則根據該右上方像素與該左方像素個別的該暫時性標籤進行一第二標籤等價處理；以及重複上述各步驟直到該第2至i個物件像素均處理完畢為止。
6. 如申請專利範圍第5項所述之相連元件標記方法，其中進行該第二標籤等價處理的步驟包括：定義該左方像素之該暫時性標籤所對應的該代表性標籤為一第一數值；定義該右上方像素之該暫時性標籤所對應的該代表性標籤為一第二數值；若該第一數值小於該第二數值，則在所有暫時性標籤中，取得所對應之該代表性標籤等於該第二數值的至少一待更暫時性標籤，並以該第一數值作為該至少一待更暫時性標籤所對應的該代表性標籤；以及若該第二數值小於該第一數值，則在所有暫時性標籤中，取得所對應之該代表性標籤等於該第一數值的至少一待更暫時性標籤，並以該第二數值作為該至少一待更暫時性標籤所對應的該代表性標籤。
7. 如申請專利範圍第1項所述之相連元件標記方法，其中根據所有暫時性標籤與所有代表性標籤的對應關係，將該影像中所有物件像素的該暫時性標籤替換為對應之該代表性標籤的步驟包括：重新掃描該影像，每當目前掃描到的一處理像素屬於物件像素時，根據所有暫時性標籤與所有代表性標籤的對應關係，將該處理像素的該暫時性標籤替換為對應的該代表性標籤。
8. 如申請專利範圍第1項所述之相連元件標記方法，其中在依照該特定方向逐列掃描該影像的步驟之前，更包括：對該影像進行一特徵參數處理，以將該等像素區分為物件像素及背景像素中之一者。
9. 如申請專利範圍第1項所述之相連元件標記方法，其中該特定方向係由左上至右下，而該第1個物件像素為位於該物件像素區塊中最左方的像素。
10. 一種電腦系統，包括：一影像取得模組，以取得具有多個像素的一影像，其中該等像素係屬於物件像素及背景像素中之一者；一第一掃描模組，與該影像取得模組耦接，依照一特定方向逐列掃描該影像，以取得在該影像中位於同一列的一物件像素區塊，其中該物件像素區塊包括相連的i個物件像素，且i為正整數，該第一掃描模組根據該物件像素區塊中之第1個物件像素的一左上方像素、一上方像素以及一右上方像素，來進行一第一階段標記處理，以設定該第1個物件像素的一暫時性標籤，並決定該暫時性標籤所對應的一代表性標籤，當i大於1時，將該第一掃描模組根據該物件像素區塊中之第2至i個物件像素之各別的該右上方像素，依序進行i-1次第二階段標記處理，以分別將該第2至i個物件像素設定為該暫時性標籤，並決定該暫時性標籤所對應的該代表性標籤，該第一掃描模組係重複上述動作直到該影像掃描完畢為止；以及一第二掃描模組，與該第一掃描模組耦接，根據所有暫時性標籤與所有代表性標籤的對應關係，將該影像中所有物件像素的該暫時性標籤，替換為對應的該代表性標籤。
11. 如申請專利範圍第10項所述之電腦系統，其中該第一掃描模組在進行該第一階段標記處理時，判斷該左上方像素、該上方像素以及該右上方像素是否均屬於背景像素；若是，則該第一掃描模組取得一新標籤值作為該第1個物件像素的該暫時性標籤，以及該暫時性標籤所對應的該代表性標籤；若否，則該第一掃描模組以該右上方像素之該暫時性標籤作為該第1個物件像素的該暫時性標籤，並判斷該左上方像素、該上方像素以及該右上方像素個別之該暫時性標籤所分別對應的該代表性標籤是否相等。
12. 如申請專利範圍第11項所述之電腦系統，其中該第一掃描模組在該左上方像素、該上方像素以及該右上方像素個別之該暫時性標籤，所分別對應的該代表性標籤不完全相等時，依據該左上方像素與該右上方像素個別的該暫時性標籤進行一第一標籤等價處理。
13. 如申請專利範圍第12項所述之電腦系統，其中該第一掃描模組在進行該第一標籤等價處理時，定義該左上方像素之該暫時性標籤所對應的該代表性標籤為一第一數值，並定義該右上方像素之該暫時性標籤所對應的該代表性標籤為一第二數值；當該第一數值小於該第二數值時，該第一掃描模組在所有暫時性標籤中，取得所對應之該代表性標籤等於該第二數值的至少一待更暫時性標籤，並以該第一數值作為該至少一待更暫時性標籤所對應的該代表性標籤；而在該第二數值小於該第一數值時，該第一掃描模組在所有暫時性標籤中，取得所對應之該代表性標籤等於該第一數值的至少一待更暫時性標籤，並以該第二數值作為該至少一待更暫時性標籤所對應的該代表性標籤。
14. 如申請專利範圍第10項所述之電腦系統，其中該第一掃描模組在依序進行該i-1次第二階段標記處理時，會依序取得該第2至i個物件像素其中之一者來作為一當前處理像素；以該當前處理像素之一左方像素的該暫時性標籤，作為該當前處理像素的該暫時性標籤：在該當前處理像素的該右上方像素不屬於背景像素時，判斷該右上方像素與該左方像素個別之該暫時性標籤，所分別對應的該代表性標籤是否相等，若否，則根據該右上方像素與該左方像素個別的該暫時性標籤進行一第二標籤等價處理，該第一掃描模組會重複上述動作直到該第2至i個物件像素均處理完畢為止。
15. 如申請專利範圍第14項所述之電腦系統，其中該第一掃描模組在進行該第二標籤等價處理時，定義該左方像素之該暫時性標籤所對應的該代表性標籤為一第一數值，定義該右上方像素之該暫時性標籤所對應的該代表性標籤為一第二數值；在該第一數值小於該第二數值時，該第一掃描模組在所有暫時性標籤中，取得所對應之該代表性標籤等於該第二數值的至少一待更暫時性標籤，並以該第一數值作為該至少一待更暫時性標籤所對應的該代表性標籤；並且在該第二數值小於該第一數值時，該第一掃描模組在所有暫時性標籤中，取得所對應之該代表性標籤等於該第一數值的至少一待更暫時性標籤，並以該第二數值作為該至少一待更暫時性標籤所對應的該代表性標籤。
16. 如申請專利範圍第10項所述之電腦系統，其中該第二掃描模組會重新掃描該影像，每當目前掃描到的一處理像素屬於物件像素時，其會根據所有暫時性標籤與所有代表性標籤的對應關係，來將該處理像素的該暫時性標籤替換為對應的該代表性標籤。
17. 如申請專利範圍第10項所述之電腦系統，其中該影像取得模組對該影像進行一特徵參數處理，以區分各該些像素為物件像素及背景像素其中之一者。
18. 如申請專利範圍第10項所述之電腦系統，其中該特定方向係由左上至右下，而該第1個物件像素為位於該物件像素區塊中最左方的像素。