TWI506567B - 圖像處理裝置及其物體輪廓的提取方法 - Google Patents

圖像處理裝置及其物體輪廓的提取方法 Download PDF

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Description

圖像處理裝置及其物體輪廓的提取方法
本發明涉及圖像處理領域，更具體地，涉及一種圖像處理裝置及其物體輪廓的提取方法。
在現有圖像提取物體輪廓的方法中，通常是掃描圖像的所有圖元點及定義一參考值，由於圖像中物體邊界點的圖元值是突變的，當某一圖元點的圖元值大於該參考值時，說明該圖元點為圖像中物體的一邊界點，依次類推判斷圖像中所有的圖元點中的邊界點，獲取判斷出的所有邊界點從而找出物體的輪廓。然而，所述方法必須比較圖像中所有的圖元點，該比較過程相當複雜且速度較慢。
為了解決上述存在的問題，本發明的目的在於，提供一種圖像處理裝置，其包括一圖像處理單元，用於對圖像進行處理獲得圖像的圖元矩陣，一圖元點設定模組，用於在圖像處理單元獲得的圖元矩陣中設定一預定數量的圖元點；一圖元點獲取模組，用於在圖元點設定模組設定的預定數量個圖元點中獲取一圖元點；一鄰域定義模組，用於以該圖元點獲取模組獲取的圖元點為中心定義一鄰域；一判斷模組，用於判斷該圖元點獲取模組獲取的圖元點的圖元值與在該圖元點鄰域內該圖元點相鄰的各個圖元點的圖元值之差的絕對值是否都大於一預設值，當該圖元點的圖元值與在該圖元點鄰域內該圖元點相鄰的各個圖元點的圖元值之差的絕對值都大於該預設值時，還用於確定該圖元點為一物體的邊界點及判斷該確定的邊界點是否已記錄在圖像處理裝置中；一記錄模組，用於當該確定的邊界點沒有記錄在圖像處理裝置中時，記錄下該邊界點及該圖元點獲取模組還用於按一預定規則獲取該邊界點的一相鄰圖元點；及一輪廓輸出模組，用於當該確定的邊界點已記錄在圖像處理裝置中時，獲取記錄下的所有邊界點及確定該物體由所有邊界點組成的輪廓。
一種圖像處理裝置的物體輪廓的提取方法，該圖像處理裝置對圖像進行處理獲得圖像的圖元矩陣，該方法包括如下步驟:在一圖像的圖元矩陣中設定一預定數量的圖元點；獲取設定的該預定數量圖元點中的一圖元點；以該圖元點為中心定義一鄰域；判斷該圖元點的圖元值與在該圖元點鄰域內該圖元點相鄰的各個圖元點的圖元值之差的絕對值是否都大於該預設值；如果該圖元點的圖元值與在該圖元點鄰域內該圖元點相鄰的各個圖元點的圖元值之差的絕對值都大於該預設值，確定該圖元點為一物體的邊界點；判斷該確定的邊界點是否已記錄於圖像處理裝置中；如果該確定的邊界點沒有記錄於圖像處理裝置中，記錄下該邊界點及按一預定規則獲取該邊界點的一相鄰圖元點；及如果該確定的邊界點已記錄於圖像處理裝置中，獲取記錄下的所有邊界點及確定該物體由所有邊界點組成的輪廓。
本發明一種圖像處理裝置及其物體輪廓的提取方法，該圖像處理裝置在圖像的物體輪廓提取過程中，根據圖像圖元點間的變化的兩個性質：一、物體邊界點處圖元點的圖元值變化很大，其他點附近的圖元值變化很小；二、物體的邊界是連續的。該圖像處理裝置利用蒙特卡洛方法和鄰域擾動的演算法，只要找到一個邊界點，然後在邊界點鄰域內查找，就可以找到所有的邊界點，從而畫出圖像上物體的輪廓，而且只需根據預定數量個圖元點來尋找邊界點無需掃描圖像上所有的圖元點，大大提高了處理速度。
圖1是本發明一圖像處理裝置的硬體結構示意圖。該圖像處理裝置1包括一存儲單元10、一控制單元20、一圖像處理單元30及一顯示單元40。該存儲單元10存儲有一蒙特卡洛演算法11和一鄰域擾動演算法12。該控制單元20用於控制該圖像處理裝置1。該圖像處理單元30用於對圖像進行處理獲得圖像的圖元矩陣。該顯示單元40用於顯示資訊。
如圖2所示，該控制單元20包括一圖元點設定模組220、一圖元點獲取模組230、一鄰域定義模組240、一判斷模組250、一記錄模組260及一輪廓輸出模組270。該圖元點設定模組220用於在圖像處理單元30獲得的圖元矩陣中設定一預定數量的圖元點。在本實施方式中，該圖元點設定模組220根據該蒙特卡洛演算法在圖像處理單元30獲得的圖元矩陣中設定該預定數量的圖元點。例如，一圖像的圖元矩陣中包括10萬個圖元點，該圖元點設定模組220利用蒙特卡洛演算法計算的預定數量個圖元點的個數為1000。在本實施方式中，該圖像僅包括一個物體。若一圖像包括多個物體，則把該圖像分割成多個圖像，其中每一分割後的圖像包括一個物體，針對每一分割後的圖像利用蒙特卡洛演算法獲取分割後的圖像中預定數量個圖元點。關於分割圖像的方法屬於現有技術，在此就不詳述。
該圖元點獲取模組230用於獲取該圖元點設定模組220設定的該預定數量圖元點中的一圖元點。例如，該圖元點獲取模組230隨機獲取該預定數量圖元點中的一圖元點。該鄰域定義模組240用於根據該鄰域擾動演算法以該獲取的圖元點為中心定義一鄰域。例如，該鄰域定義為一圓。該判斷模組250用於判斷該獲取圖元點的圖元值與在該獲取圖元點鄰域內該獲取圖元點相鄰的各個圖元點的圖元值之差的絕對值是否都大於一預設值，其中，該預設值為一可調值。例如，在圖像的圖元矩陣中一圖元點有8個相鄰的圖元點，該判斷模組250判斷該獲取圖元點的圖元值與在該獲取圖元點鄰域內該獲取圖元點相鄰的8個圖元點的圖元值之差的絕對值是否都大於該預設值。當該獲取圖元點的圖元值與在該獲取圖元點鄰域內該獲取圖元點相鄰的各個圖元點的圖元值之差的絕對值都大於該預設值時，該判斷模組250確定該獲取圖元點為一物體的邊界點，並判斷該邊界點是否已記錄在存儲單元10中。當判斷模組250判斷該邊界點已記錄在存儲單元10中時，說明該記錄模組260記錄下了該物體所有的邊界點，該輪廓輸出模組270獲取記錄下的所有邊界點及確定該物體由所有邊界點組成的輪廓及控制顯示單元40顯示該物體輪廓於圖像上。
由於物體的邊界點都是連續的，當確定一圖元點為邊界點時，該邊界點的相鄰圖元點中必然存在一相鄰邊界點。當該邊界點沒有記錄在存儲單元10中時，該記錄模組260將該確定的邊界點記錄到存儲單元10中，及該圖元點獲取模組230還用於按一預定規則獲取該邊界點的一相鄰圖元點。例如，該圖元點獲取模組230參照該邊界點按照順時針方向獲取該邊界點的一相鄰圖元點。接著，該鄰域定義模組240還用於根據該鄰域擾動演算法以該相鄰圖元點為中心定義一鄰域。該判斷模組250還用於判斷該相鄰圖元點的圖元值與在該相鄰圖元點鄰域內該相鄰圖元點相鄰的各個圖元點的圖元值之差的絕對值是否都大於該預設值。當該相鄰圖元點的圖元值與在該相鄰圖元點鄰域內該相鄰圖元點相鄰的各個圖元點的圖元值之差的絕對值都大於該預設值時，該判斷模組250確定該相鄰圖元點為一物體的邊界點，及當該邊界點沒有記錄在存儲單元10中時，該記錄模組260記錄下該邊界點於存儲單元10中。上述查找下一個相鄰的邊界點過程一直迴圈下去直至找到該物體的所有邊界點，即直到判斷模組250判斷出確定的邊界點已記錄在存儲單元10中。
當該圖元點的圖元值與在該圖元點鄰域內該圖元點相鄰的圖元點的圖元值之差的絕對值不大於該預設值時，該判斷模組250還用於確定該圖元點為一非邊界點，該圖元點獲取模組230繼續獲取該圖元點設定模組220設定的該預定數量圖元點中的另一圖元點及該判斷模組250繼續判斷該另一圖元點是否為邊界點。當在該圖元點設定模組220設定的圖元點中沒有找到一個邊界點時，該判斷模組250還用於確定該圖像上沒有任何物體。因此，該圖像處理裝置1一旦確定一圖元點為一非邊界點，該圖元點獲取模組230就繼續獲取該圖元點設定模組220設定的另一圖元點來判斷該圖元點是否為一邊界點直到找到一邊界點為止，除非該圖像上不存在一物體。
圖3是圖1的圖像處理裝置提取物體輪廓的方法流程圖。該圖元點設定模組220在圖像處理單元30獲得的圖元矩陣中根據該蒙特卡洛演算法設定一預定數量的圖元點（步驟S310）；該圖元點獲取模組230獲取該圖元點設定模組220設定的該預定數量圖元點中的一圖元點（步驟S320）；該鄰域定義模組240根據該鄰域擾動演算法以該獲取的圖元點為中心定義一鄰域（步驟S330）。
該判斷模組250判斷該獲取圖元點的圖元值與在該獲取圖元點鄰域內該獲取圖元點相鄰的各個圖元點的圖元值之差的絕對值是否都大於一預設值（步驟S340）；如果該圖元點的圖元值與在該圖元點鄰域內該圖元點相鄰的圖元點的圖元值之差的絕對值不大於該預設值，該判斷模組250確定該圖元點為一非邊界點（步驟S390），該流程回到步驟S320，該圖元點獲取模組230繼續獲取該圖元點設定模組220設定的該預定數量圖元點中的另一圖元點。
如果該圖元點的圖元值與在該圖元點鄰域內該圖元點相鄰的各個圖元點的圖元值之差的絕對值都大於該預設值，該判斷模組250確定該圖元點為一物體的邊界點（步驟S350）；該判斷模組250還判斷確定的邊界點是否已記錄在存儲單元10中（步驟S360）；如果該確定的邊界點已記錄在存儲單元10中，說明該記錄模組260記錄下了該物體所有的邊界點，該輪廓輸出模組270獲取記錄下的所有邊界點及確定該物體由所有邊界點組成的輪廓（步驟S370）；如果該確定的邊界點沒有記錄在存儲單元10中，該記錄模組260記錄下該確定的邊界點及該圖元點獲取模組230按一預定規則獲取該邊界點的一相鄰圖元點（步驟S380），該流程回到步驟S330，該鄰域定義模組240繼續根據該鄰域擾動演算法以該獲取的相鄰圖元點為中心定義一鄰域，直到找到所有的邊界點。如果該圖像處理裝置1在該圖元點設定模組220設定的該預定數量圖元點中沒有找到一個邊界點，說明該圖像上沒有任何物體。
本發明圖像處理裝置1在圖像的物體輪廓提取過程中，根據圖像圖元點間的變化的兩個性質：一、物體邊界點處圖元點的圖元值變化很大，其他點附近的圖元值變化很小；二、物體的邊界是連續的。該圖像處理裝置1利用蒙特卡洛方法和鄰域擾動的演算法，只要找到一個邊界點，然後在邊界點鄰域內查找，就可以找到所有的邊界點，從而畫出圖像上物體的輪廓，而且只需根據預定數量個圖元點來尋找邊界點無需掃描圖像上所有的圖元點，大大提高了處理速度。
儘管對本發明的優選實施方式進行了說明和描述，但是本領域的技術人員將領悟到，可以作出各種不同的變化和改進，這些都不超出本發明的真正範圍。因此期望，本發明並不局限於所公開的作為實現本發明所設想的最佳模式的具體實施方式，本發明包括的所有實施方式都有所附權利要求書的保護範圍內。
1．．．圖像處理裝置
10．．．存儲單元
11．．．蒙特卡洛演算法
12．．．鄰域擾動演算法
20．．．控制單元
30．．．圖像處理單元
40．．．顯示單元
220．．．圖元點設定模組
230．．．圖元點獲取模組
240．．．鄰域定義模組
250．．．判斷模組
260．．．記錄模組
270．．．輪廓輸出模組
圖1是本發明一圖像處理裝置的硬體結構示意圖；
圖2為圖1所示的圖像處理裝置的控制單元的子模組示意圖；及
圖3是圖1的圖像處理裝置提取物體輪廓的方法流程圖。
1．．．圖像處理裝置
10．．．存儲單元
11．．．蒙特卡洛演算法
12．．．鄰域擾動演算法
20．．．控制單元
30．．．圖像處理單元
40．．．顯示單元

Claims (10)

  1. 一種圖像處理裝置，其包括一圖像處理單元，用於對圖像進行處理獲得圖像的圖元矩陣，其改良在於，該圖像處理裝置還包括：
    一圖元點設定模組，用於在圖像處理單元獲得的圖元矩陣中設定一預定數量的圖元點；
    一圖元點獲取模組，用於在圖元點設定模組設定的預定數量個圖元點中獲取一圖元點；
    一鄰域定義模組，用於以該圖元點獲取模組獲取的圖元點為中心定義一鄰域；
    一判斷模組，用於判斷該圖元點獲取模組獲取的圖元點的圖元值與在該圖元點鄰域內該圖元點相鄰的各個圖元點的圖元值之差的絕對值是否都大於一預設值，當該圖元點的圖元值與在該圖元點鄰域內該圖元點相鄰的各個圖元點的圖元值之差的絕對值都大於該預設值時，還用於確定該圖元點為一物體的邊界點及判斷該確定的邊界點是否已記錄在圖像處理裝置中；
    一記錄模組，用於當該確定的邊界點沒有記錄在圖像處理裝置中時，記錄下該邊界點及該圖元點獲取模組還用於按一預定規則獲取該邊界點的一相鄰圖元點；及
    一輪廓輸出模組，用於當該確定的邊界點已記錄在圖像處理裝置中時，獲取記錄下的所有邊界點及確定該物體由所有邊界點組成的輪廓。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的圖像處理裝置，其中，該判斷模組還用於當該圖元點的圖元值與在該圖元點鄰域內該圖元點相鄰的圖元點的圖元值之差的絕對值不大於該預設值時，確定該圖元點為一非邊界點。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的圖像處理裝置，其中，該預設值為一可調值。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的圖像處理裝置，其中，還包括一用於存儲一蒙特卡洛演算法的存儲單元，該圖元點設定模組用於在圖像處理單元獲得的圖元矩陣中根據該蒙特卡洛演算法設定該預定數量的圖元點。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的圖像處理裝置，其中，還包括一用於存儲一鄰域擾動演算法的存儲單元，該鄰域定義模組用於根據該鄰域擾動演算法以該獲取的圖元點為中心定義該鄰域。
  6. 一種圖像處理裝置的物體輪廓的提取方法，該圖像處理裝置對圖像進行處理獲得圖像的圖元矩陣，其改良在於，該方法包括如下步驟:
    在一圖像的圖元矩陣中設定一預定數量的圖元點；
    獲取設定的該預定數量圖元點中的一圖元點；
    以該圖元點為中心定義一鄰域；
    判斷該圖元點的圖元值與在該圖元點鄰域內該圖元點相鄰的各個圖元點的圖元值之差的絕對值是否都大於該預設值；
    如果該圖元點的圖元值與在該圖元點鄰域內該圖元點相鄰的各個圖元點的圖元值之差的絕對值都大於該預設值，確定該圖元點為一物體的邊界點；
    判斷該確定的邊界點是否已記錄於圖像處理裝置中；
    如果該確定的邊界點沒有記錄於圖像處理裝置中，記錄下該邊界點及按一預定規則獲取該邊界點的一相鄰圖元點；及
    如果該確定的邊界點已記錄於圖像處理裝置中，獲取記錄下的所有邊界點及確定該物體由所有邊界點組成的輪廓。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的圖像處理裝置的物體輪廓的提取方法，其中，還包括步驟：
    如果該圖元點的圖元值與在該圖元點鄰域內該圖元點相鄰的圖元點的圖元值之差的絕對值不大於該預設值，確定該圖元點為一非邊界點。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的圖像處理裝置的物體輪廓的提取方法，其中，該預設值為一可調值。
  9. 如申請專利範圍第6項所述的圖像處理裝置的物體輪廓的提取方法，其中，該圖像處理裝置存儲有一蒙特卡洛演算法，步驟“在一圖像的圖元矩陣中設定一預定數量的圖元點”具體為“在一圖像的圖元矩陣中根據該蒙特卡洛演算法設定一預定數量的圖元點”。
  10. 如申請專利範圍第6項所述的圖像處理裝置的物體輪廓的提取方法，其中，該圖像處理裝置存儲有一鄰域擾動演算法，步驟“以該圖元點為中心定義一鄰域”具體為“根據該鄰域擾動演算法以該圖元點為中心定義一鄰域”。
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