TWI520095B - 影像索引方法、影像索引裝置及電腦可讀取媒體 - Google Patents

影像索引方法、影像索引裝置及電腦可讀取媒體 Download PDF

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Description

影像索引方法、影像索引裝置及電腦可讀取媒體
本發明是有關於一種影像索引方法、影像索引裝置及電腦可讀取媒體。
隨著硬體價格的不斷降低以及影像擷取技術的快速發展，智慧型手機、數位攝影機、數位相機等等可以產生、儲存、觀看影像資料的行動裝置可說是人手一台，幾乎每個人都成了多媒體資料的製造者與使用者。「行車記錄器」為近年來新興的行動攝影裝置，其主要用途是當事故發生之時，可以作為釐清肇事責任之有效證據，逐漸成為車輛必備裝置。
由於駕駛行程中路上所遭遇的各種人事物皆會記錄於影片之中，所以當有交通事故發生之時，警政單位常會需要收集事發當日有經過該路段附近之行車記錄器影片以利調查之進行。一般而言，交通監控攝影機大多設置於路口。因此，行車記錄器影片將可提供非路口交通事故調查之依據。然而，原始行車記錄器的影像相鄰畫面的「重覆性」(redundancy)很高，且資料量龐大。如未經整理，將需耗費大量人力與時間去檢視影片找出相關片段。
基於行動裝置影像分析之街景圖重建方法主要有兩種建構方式。第一種建構方式是利用休旅車、房車、三輪車、雪車等多種交通工具裝載多重攝影機、雷射、GPS等設備，拍攝收集影像與相關資料，以重建街景圖。第二種建構方式是架設於車輛側面之攝影機連續截取影像畫面中一縱切條來建構街景圖，須基於車輛以固定速度移動。
本發明係有關於一種影像索引方法、影像索引裝置及電腦可讀取媒體。
根據本發明，提出一種影像索引方法。影像索引方法包括：根據錄影檔案之複數個視訊畫面所對應之複數個分析點產生畫面動向分析圖；根據畫面動向分析圖計算該些視訊畫面所對應之複數個畫面移動速度；以及根據該些畫面移動速度建構錄影檔案之索引圖。
根據本發明，提出一種影像索引裝置。影像索引裝置包括產生模組、計算模組及建構模組。產生模組用以根據錄影檔案之複數個視訊畫面所對應之複數個分析點產生畫面動向分析圖。計算模組用以根據畫面動向分析圖計算該些視訊畫面所對應之複數個畫面移動速度。建構模組根據該些畫面移動速度建構錄影檔案之索引圖。
根據本發明，提出一種電腦可讀取媒體。電腦可讀取媒體具有數個指令。當前述指令被執行時，用以執行影像索引 方法。影像索引方法包括：根據錄影檔案之複數個視訊畫面所對應之複數個分析點產生畫面動向分析圖；根據畫面動向分析圖計算該些視訊畫面所對應之複數個畫面移動速度；以及根據該些畫面移動速度建構錄影檔案之索引圖。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
1‧‧‧影像索引裝置
4(t)‧‧‧視訊畫面
8‧‧‧畫面動向分析圖
9‧‧‧索引圖
11‧‧‧產生模組
12‧‧‧計算模組
13‧‧‧建構模組
21~23、211~214、221~224、231~232、2111~2113‧‧‧步驟
41a~41e‧‧‧直線
42(t)‧‧‧分析點
43‧‧‧區域影像
44‧‧‧基準線
45‧‧‧縱向影像
81‧‧‧橫條影像
82‧‧‧觀察窗
xi‧‧‧水平座標
t、ti‧‧‧畫面時間
W(t)‧‧‧擷取寬度
第1圖繪示係為依照實施例之一種影像索引裝置之方塊圖。
第2圖繪示係為依照實施例之一種影像索引方法之流程圖。
第3圖繪示係為步驟21之細部流程圖。
第4圖繪示係為視訊畫面之示意圖。
第5圖繪示係為視訊畫面之線資訊及分析點之示意圖。
第6圖繪示係為於分析點上方選擇區域影像之示意圖。
第7圖繪示係為將區域影像轉換為橫條影像之示意圖。
第8圖繪示係為畫面動向分析圖之示意圖。
第9圖繪示係為步驟211之細部流程圖。
第10圖繪示係為步驟22之細部流程圖。
第11圖繪示係為基準線之示意圖。
第12圖繪示係為觀察窗之示意圖。
第13圖繪示係為步驟23之細部流程圖。
第14圖繪示係為擷取縱向影像之示意圖。
第15圖繪示係為索引圖之示意圖。
第16圖繪示係為不考慮畫面移動速度建構街景圖之示意圖。
第17圖繪示係為考慮畫面移動速度建構街景圖之示意圖。
請同時參照第1圖及第2圖，第1圖繪示係為依照實施例之一種影像索引裝置之方塊圖，第2圖繪示係為依照實施例之一種影像索引方法之流程圖。影像索引裝置1包括產生模組11、計算模組12及建構模組13。產生模組11、計算模組12及建構模組13於一實施例中可由積體電路所實現。或者，於另一實施例中，產生模組11、計算模組12及建構模組13係由處理單元自至少一記憶體裝置讀取至少一可讀取程式碼所實現。
影像索引方法適用於影像索引裝置1，且包括如下如步驟。如步驟21所示，產生模組11根據錄影檔案之視訊畫面之分析點產生畫面動向分析圖。錄影檔案例如係來自於行動視訊裝置、網路串流或街景車之多個視訊畫面，且多個視訊畫面分別對應多個分析點。分析點例如為消失點，而消失點例如視訊畫面之中心點。如步驟22所示，計算模組12根據畫面動向分析圖計算視訊畫面所對應之畫面移動速度。多個視訊畫面對應至多個畫面移動速度。如步驟23所示，建構模組13根據畫面移動速度建構錄影檔案之索引圖。舉例來說，當錄影檔案係拍攝室外環境而得，則索引圖為街景圖。當錄影檔案係拍攝室內環境而得，則索引圖為室 內景觀圖。前述索引圖將有助於使用者於錄影檔案中找出所要的資訊。
請同時參照第1圖、第3圖、第4圖、第5圖、第6圖、第7圖及第8圖，第3圖繪示係為步驟21之細部流程圖，第4圖繪示係為視訊畫面之示意圖，第5圖繪示係為視訊畫面之線資訊及分析點之示意圖，第6圖繪示係為於分析點上方選擇區域影像之示意圖，第7圖繪示係為將區域影像轉換為橫條影像之示意圖，第8圖繪示係為畫面動向分析圖之示意圖。前述步驟21進一步包括步驟211至214。如步驟211所示，產生模組11擷取視訊畫面4(t)之線資訊，且視訊畫面4(t)係隨畫面時間t改變。以第5圖為例，視訊畫面4(t)之線資訊例如包括直線41a至41e。如步驟212所示，產生模組11根據視訊畫面4(t)之線資訊決定分析點。以第5圖為例，分析點例如為分析點42(t)。分析點42(t)與直線41a至41e之距離和最小。如步驟213所示，產生模組11於視訊畫面4(t)選擇分析點42(t)上方之區域影像43做垂直方向平均以產生橫條影像81(如第6圖及第7圖所示)。需說明的是，視訊畫面4(t)係隨畫面時間t而改變，因此產生模組11將隨畫面時間t改變而選擇不同區域影像43。區域影像43的高度例如為60個畫素，經由步驟213的平滑處理能進一步濾除雜訊。如步驟214所示，產生模組11依畫面時間t順序堆疊橫條影像81以產生畫面動向分析圖8(如第8圖所示)。由於不同畫面時間t對應至不同橫條影像81，因此依畫面時間t順序堆疊橫條影像81能 產生如第8圖繪示之畫面動向分析圖8。畫面動向分析圖8之紋理越接近水平時，表示畫面移動速度越快。相反地，畫面動向分析圖8之紋理越接近垂直時，表示畫面移動速度越慢。除此之外，畫面動向分析圖還可以藉由移動預測(motion estimation)或光流量(optical flow)來產生。
請同時參照第1圖及第9圖，第9圖繪示係為步驟211之細部流程圖。前述步驟211進一步包括步驟2111至2113。如步驟2111所示，產生模組11將視訊畫面4(t)轉換為灰階畫面。需說明的是，視訊畫面4(t)係隨畫面時間t而改變，因此產生模組11將隨畫面時間t改變而產生不同灰階畫面。
灰階畫面的亮度Y產生方式有許多種。舉例來說，灰階圖中的亮度Y=0.212671×R+0.715160×G+0.072169×B。其中，R為紅色灰階值，G為綠色灰階值，B為藍色灰階值。另一種計算方式則是亮度Y=0.299×R+0.587×G+0.114×B。或者，亮度Y=(R+G+B)/3等。
如步驟2112所示，產生模組11偵測灰階畫面之邊緣像素。需說明的是，灰階畫面係隨畫面時間t而改變，因此產生模組11將隨畫面時間t改變而偵測不同邊緣像素。如步驟2113所示，產生模組11根據邊緣像素進行直線偵測以取得線資訊。舉例來說，產生模組11係於灰階畫面執行Sobel邊緣偵測、Canny邊緣偵測或Laplace邊緣偵測以找出邊緣像素。產生模組11將邊緣像素二值化後執行霍夫轉換(Hough transform)、隨機抽樣一致 算法(Random Sample Consensus,RANSAC)、最小平方和誤差(Minimize Sum of Squared Errors)或模型擬合(Model fitting)、等以取得線資訊。
請同時參照第1圖、第10圖、第11圖及第12圖，第10圖繪示係為步驟22之細部流程圖，第11圖繪示係為基準線之示意圖，第12圖繪示係為觀察窗之示意圖。前述步驟22進一步包括步驟221至224。如步驟221所示，如步驟221所示，計算模組12根據至少一分析點設定基準線44(如第11圖所示)。基準線44位於分析點42(t)右方或左方一定比例之畫面處。舉例來說，基準線44位於分析點42(t)右方三分之一畫面處，即第11圖繪示之水平座標xi。如步驟222所示，計算模組12根據基準線44及畫面時間ti於畫面動向分析圖8設置觀察窗82(如第12圖所示)。如步驟223所示，計算模組12計算觀察窗82內之動向線斜率。動向線斜率例如為觀察窗82內數個直線斜率之平均值或中位數。觀察窗82內所有直線可類似前述先於灰階畫面執行Sobel邊緣偵測、Canny邊緣偵測或Laplace邊緣偵測以找出邊緣像素，再將邊緣像素二值化後執行霍夫轉換(Hough transform)、隨機抽樣一致算法(Random Sample Consensus,RANSAC)、最小平方和誤差(Minimize Sum of Squared Errors)或模型擬合(Model fitting)、等來取得。如步驟224所示，計算模組12根據動向線斜率計算畫面移動速度。當動向線斜率為觀察窗82內數個直線斜率之平均值，則畫面移動速度等於觀察窗82內數個直線斜率之平均值。
請同時參照第1圖、第13圖、第14圖及第15圖，第13圖繪示係為步驟23之細部流程圖，第14圖繪示係為擷取縱向影像之示意圖，第15圖繪示係為索引圖之示意圖。如步驟231所示，建構模組13根據畫面移動速度決定擷取寬度W(t)，並根據擷取寬度W(t)於視訊畫面4(t)擷取縱向影像45。當畫面移動速度較快時，建構模組13設定較大的擷取寬度W(t)。相反地，當畫面移動速度較慢時，建構模組13設定較小的擷取寬度W(t)。換言之，建構模組13根據數個畫面移動速度決定數個擷取寬度W(t)。此外，建構模組13根據數個擷取寬度W(t)擷取數個縱向影像。如步驟232所示，建構模組13依畫面時間t順序堆疊縱向影像45以建構索引圖9，並建立時間索引。
進一步來說，由於不同畫面時間t對應至不同縱向影像45，因此依畫面時間t順序堆疊縱向影像45能產生如第15圖繪示之索引圖9。
請同時參照第16圖及第17圖，第16圖繪示係為不考慮畫面移動速度建構街景圖之示意圖，第17圖繪示係為考慮畫面移動速度建構街景圖之示意圖。若不考慮畫面移動速度來建構街景圖，則當移動速度較慢或較慢時，街景圖都無法被正確地重新建構(如第16圖所示)。相對地，若考慮畫面移動速度來動態調整視訊畫面的擷取寬度，則不論移動速度較慢或較慢，街景圖都能被正確地重新建構(如第17圖所示)。
前述影像索引方法可由電腦可讀取媒體之指令來實 現。當電腦讀取電腦可讀取媒體之指令時，能執行前述影像索引方法。電腦可讀取媒體例如為軟碟、硬碟、光碟、光碟-唯讀記憶體(CD-ROM)、光碟可覆寫式(CD-RW)、唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、可抹除可規劃唯讀記憶體(EPROM)、可電氣抹除可規劃唯讀記憶體(EEPROM)或快閃記憶體。電腦可包括任何合宜的處理平台、裝置或系統、運算平台、裝置或系統。
綜上所述，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。本發明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。
21~23‧‧‧步驟

Claims (20)

  1. 一種影像索引方法，包括：根據一錄影檔案之複數個視訊畫面所對應之複數個分析點產生一畫面動向分析圖；根據該畫面動向分析圖計算該些視訊畫面所對應之複數個畫面移動速度；以及根據該些畫面移動速度建構該錄影檔案之一索引圖。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之影像索引方法，其中該產生步驟包括：擷取該些視訊畫面之線資訊；根據該些視訊畫面之該線資訊決定該些分析點；於該些視訊畫面選擇該些分析點上方所對應之複數個區域影像做垂直方向平均以產生複數個橫條影像；以及依畫面時間順序堆疊該些橫條影像以產生該畫面動向分析圖。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之影像索引方法，其中該線資訊擷取步驟包括：將該些視訊畫面轉換為複數個灰階畫面；偵測該些灰階畫面之複數個邊緣像素；以及根據該些邊緣像素進行直線偵測以取得該線資訊。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之影像索引方法，其中該計算步驟包括： 根據該些分析點中之至少一分析點設定一基準線；根據該基準線及一畫面時間於該畫面動向分析圖設置一觀察窗；計算該觀察窗內之一動向線斜率；以及根據該動向線斜率計算各該些畫面移動速度。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之影像索引方法，其中該基準線位於該些分析點右方或左方一定比例之畫面處。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之影像索引方法，其中該動向線斜率係為該觀察窗內複數直線斜率之平均值或中位數。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之影像索引方法，其中該建構步驟包括：根據該些畫面移動速度決定複數個擷取寬度，並根據該些擷取寬度擷取複數個縱向影像；以及依畫面時間順序堆疊該些縱向影像以建構該索引圖，並建立時間索引。
  8. 如申請專利範圍第2項所述之影像索引方法，其中該線資訊包括複數條直線，該些分析點與該些直線之距離和最小。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之影像索引方法，其中該些分析點為消失點。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之影像索引方法，其中該些消失點為該些視訊畫面之中心點。
  11. 一種電腦可讀取媒體，具有複數個指令，該些指令用以 執行如申請專利範圍第1項所述之影像索引方法。
  12. 一種影像索引裝置，包括：一產生模組，用以根據一錄影檔案之複數個視訊畫面所對應之複數個分析點產生一畫面動向分析圖；一計算模組，用以根據該畫面動向分析圖計算該些視訊畫面所對應之複數個畫面移動速度；以及一建構模組，用以根據該些畫面移動速度建構該錄影檔案之一索引圖。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之影像索引裝置，其中該產生模組擷取該些視訊畫面之線資訊，並根據該些視訊畫面之該線資訊決定該些分析點，該產生模組於該些視訊畫面選擇該些分析點上方所對應之複數個區域影像做垂直方向平均以產生複數個橫條影像，並依畫面時間順序堆疊該些橫條影像以產生該畫面動向分析圖。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之影像索引裝置，其中該產生模組將該些視訊畫面轉換為複數個灰階畫面，並偵測該些灰階畫面之複數個邊緣像素，該產生模組根據該些邊緣像素進行直線偵測以取得該線資訊。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之影像索引裝置，其中該計算模組根據該些分析點之至少一分析點設定一基準線，並根據該基準線及一畫面時間於該畫面動向分析圖設置一觀察窗，該計算模組計算該觀察窗內之一動向線斜率，並根據該動向線斜率計算 各該些畫面移動速度。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之影像索引裝置，其中該些基準線位於該些分析點右方或左方一定比例之畫面處。
  17. 如申請專利範圍第12項所述之影像索引裝置，其中該建構模組根據該些畫面移動速度決定複數個擷取寬度，並根據該些擷取寬度擷取複數個縱向影像，該建構模組依畫面時間順序堆疊該些縱向影像以建構該索引圖，並建立時間索引。
  18. 如申請專利範圍第13項所述之影像索引裝置，其中該線資訊包括複數條直線，該些分析點與該些直線之距離和最小。
  19. 如申請專利範圍第12項所述之影像索引裝置，其中該產生模組、該計算模組及該建構模組係由至少一處理單元所實現。
  20. 如申請專利範圍第12項所述之影像索引裝置，其中該產生模組、該計算模組及該建構模組係由積體電路所實現。
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