TWI623914B

TWI623914B - Image processing method applied to circular texture segmentation

Info

Publication number: TWI623914B
Application number: TW105144016A
Authority: TW
Inventors: Bing-Guo Weng; Ying-Yi Wu; Yi-Fu Tang; Lan-Rong Dong
Original assignee: Nat Chung Shan Inst Science & Tech
Priority date: 2016-12-30
Filing date: 2016-12-30
Publication date: 2018-05-11
Also published as: TW201824184A

Abstract

一種應用於圓形紋路分割之影像處理方法，步驟包括：(A)讀取一二維影像，進行邊緣像素點標定；(B)取一邊緣像素點進行一圓形累加演算法取得複數三維座標值，將該複數三維座標值存於一累加器；(C)對其他邊緣像素點重複步驟(B)，以獲得一三維陣列表；(D)取該三維陣列表最大值而得一圓心資料，並以該圓心資料分割出圓形紋路而建構出包含有圓形紋路之影像；其中，該圓形累加演算法係以該邊緣像素點為圓心，變動一已知半徑來獲得包含有已知半徑的複數三維座標值。藉此，可進行圓形物的位置偵測，以圓形紋路將原影像上圓形物的位置標示出來。

Description

一種應用於圓形紋路分割之影像處理方法

本發明係關於一種影像處理方法，特別是關於一種分割出圓形紋路並建構圓形紋路於原影像上之影像處理方法。

影像處理的相關研究一直是學界、業界所重視的研究課題，尤其是半導體、面板等缺陷檢測，及生物、生態、農業及醫學等影像的各種應用中，檢測目標的形態及形狀大都以類似橢圓(或類圓)或不規則團狀物體的形式來呈現，即使檢測目標為非圓形，最後影像處理常以圓形圖案、圓形紋路在原影像上標示出檢測目標在原影像上的位置；另外在醫學影像處理應用中，常常需要對於特定器官或組織進行影像切割與分類，特別是圓形紋路的影像切割，但傳統圓形紋路的切割方式需要大量的運算量與記憶體需求。

目前許多的影像處理技術一般常以霍夫轉換為基礎(HT-based)的方法來偵測幾何形狀，霍夫轉換應用在二維影像的形狀偵測(shape detection)，主要原理是利用影像中分散的點位置找出特定形狀(例如直線或圓)的參數值，每一個點藉由一對多的映射(由影像空間映射到參數空間)產生參數的所有可能值，再累計全部點所產生的參數值，最後在得以在參數空間決定表現最明顯的形狀參數；其實際偵測圓形的操作如下：1.利用圓的一個特性，使用圓周的法向量為圓周到圓心的方向，以這個準則來判斷是否為圓心，進而由圓心再去找最有可能的半徑、2.使用霍夫梯度法，首先對二維影像做canny邊緣檢測，對邊緣圖像中的每個非零點，考慮其局部梯度，即用Sobel filter來算出梯度，理論上邊緣點到圓心的方向應與算出來的梯度相同，但因我們不知道圓心在哪裡，因此以error=Gx*y’-Gy*x’來判斷，若error等於0的話，符合此算式，即代表此方向為邊緣點通過圓心的方向，再將此方向的假想直線上每一點在對應的累加器上加1，(此累加器為二維陣列，即對應的x與y座標)，累加完成後，找出累加器上的最大值，代表最多假想直線通過此點，即為圓心；但上述霍夫轉換需要大量梯度計算，降低執行效能，且易受邊緣點密集最後造成錯誤結果，分割出錯誤位置的圓形紋路，此錯誤發生在醫學應用上，將造成危害生命的損害發生。

因此目前業界極需發展出一種應用於圓形紋路分割之影像處理方法，來增加分割出圓形紋路之影像處理速度，及避免分割出錯誤的圓形紋路，如此一來，方能同時兼效率與準確度，避免分割出錯誤位置的圓形紋路，而造成於醫學領域的應用上產生不可回復的損害。

鑒於上述悉知技術之缺點，本發明之主要目的在於提供一種應用於圓形紋路分割之影像處理方法，整合一二維影像、一圓形累加演算法、一累加器及一三維陣列表，以分割出圓形紋路並建構出包含有圓形紋路之影像，標示出影像上圓形物的位置。

為了達到上述目的，根據本發明所提出之一方案，提供一種應用於圓形紋路分割之影像處理方法，步驟包括：(A)讀取一二維影像，進行邊緣像素點標定；(B)取一邊緣像素點進行一圓形累加演算法取得複數三維座標值，將該複數三維座標值存於一累加器；(C)對其他邊緣像素點重複步驟(B)，以獲得一三維陣列表；(D)取該三維陣列表最大值而得一圓心資料，並以該圓心資料分割出圓形紋路而建構出包含有圓形紋路之影像；其中，該圓形累加演算法係以該邊緣像素點為圓中心，變動一已知半徑來獲得包含有已知半徑的複數三維座標值。

步驟(B)中三維座標值可設計為包含一x座標值、一y值座標值、一半徑座標值(x,y,r)的參考座標系統，每次以某一點邊緣像素點為圓心進行圓形累加演算法就可取得一組三維座標值。

上述的圓形累加演算法中的已知半徑包含一初始半徑，本發明的有關圓的半徑皆設計為已知值，其功效為減少運算的負擔，可加速影像處理速度；本發明的圓形累加演算法包含下列步驟：(a)取一邊緣像素點為圓心，以該初始半徑為圓半徑畫圓，取得該圓圓周上每一點座標值而獲得一組三維座標值；(b)變動圓半徑重複步驟(a)而獲得不同組三維座標值，其中，以一固定值每次增加圓半徑，該固定值可以是1(但不以此為限)。

步驟(D)中圓心資料可包含有圓形紋路之圓心座標及圓形紋路之圓半徑，本發明的圓形紋路是以該圓形紋路之圓心座標為圓心及以該圓形紋路之圓半徑為圓半徑繪製而成，因此可從原二維影像分割出圓形紋路，再將分割出的圓形紋路繪製於該二維影像上就可建構出包含有圓形紋路之影像。

以上之概述與接下來的詳細說明及附圖，皆是為了能進一步說明本創作達到預定目的所採取的方式、手段及功效。而有關本創作的其他目的及優點，將在後續的說明及圖式中加以闡述。

S101-S104‧‧‧步驟

第一圖係為本發明一種應用於圓形紋路分割之影像處理方法流程圖；第二圖係為本發明一種實施例工作步驟流程圖；第三圖係為本發明實施例第二步驟示意圖；第四圖係為本發明實施例圓形紋路建構示意圖。

以下係藉由特定的具體實例說明本創作之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地了解本創作之優點及功效。

本發明提出的應用於圓形紋路分割之影像處理方法，係利用三維陣列表格累加填表方式，統計出最適當的圓形紋路，可改善傳統圓形紋路的切割方式需要大量的運算量與記憶體需求，本發明可確實降低運算量與記憶體的需求同時提高準確度。

請參閱第一圖，為本發明一種應用於圓形紋路分割之影像處理方法流程圖。如圖所示，本發明所提供一種應用於圓形紋路分割之影像處理方法，步驟包括：(A)讀取一二維影像，進行邊緣像素點標定S101；(B)取一邊緣像素點進行一圓形累加演算法取得複數三維座標值，將該複數三維座標值存於一累加器S102，上述的圓形累加演算法中包含一已知半徑且包含一初始半徑，本發明的有關圓的半徑皆設計為已知值，其功效為減少運算的負擔，可加速影像處理速度；(C)對其他邊緣像素點重複步驟(B)，以獲得一三維陣列表S103，其中上述三維座標值放入累加器後，以二維座標值(x,y)為統計標的，每當三維座標值中的二維座標值(x,y)出現相同者，累加器則累加記錄一次，最後形成三維陣列表，因此，三維陣列表包含有三維座標值中的二維座標值(x,y)為統計標的統計數字表；(D)取該三維陣列表最大值而得一圓心資料，並以該圓心資料分割出圓形紋路而建構出包含有圓形紋路之影像S104；其中，該圓形累加演算法係以該邊緣像素點為圓中心，變動已知半徑來獲得包含有已知半徑的複數三維座標值。

實施例

本發明首先定義一個三維陣列(三維座標值)，其中兩個維度對應影像二維座標點、一個維度對應圓形紋路之半徑，三維陣列座標值用來記錄可以成為邊緣像素點的相對圓心次數將所有邊緣像素點列入考量來統計出前述之三維陣列表，陣列表中元素值最高的便為最適當的圓形紋路，本發明實施例為每個圓周上的點一次掃一整個圓，r(已知半徑)由最小值開始每次加一同時再掃一個圓，便可省去計算r(已知半徑)的步驟；請參閱第二圖，為本發明一種實施例工作步驟流程圖，如圖所示，實施例步驟如下：第一步：對影像進行邊緣偵測分類出邊緣像素點；第二步：將邊緣像素點視為圓心由最小半徑(初始半徑)開始逐步擴張出不同大小的圓；第三步：由半徑大小r擴張出的圓座標(x,y)於三維陣列索引位置(x,y,r)中的元素值累加進1；第四步：找出三維陣列表中數值最大的位置，以(Cx,Cy,Cr)表示；第五步：將(Cx,Cy,Cr)索引值轉換成分割出的圓形紋路；此圓形紋路是以影像座標(Cx,Cy)為圓心，Cr為半徑描繪而成。

請參閱第三圖，為本發明實施例第二步驟示意圖。如圖所示，實施例第二步驟對圖像做canny邊緣檢測，由邊緣每一點為圓心，從設定的最小值為初始半徑r，每次加1向外掃一整個圓(θ從1開始每次加1度到360度，(x,y)=(x1+rcosθ,y1+rsinθ))，並將對應的座標在累加器上做累加(此累加器為三維陣列(x,y,r))，如此找出累加器上的最大值，其座標即為圓心的座標及半徑。

請參閱第四圖，為本發明實施例圓形紋路建構示意圖。如圖所示，實施例中若初始半徑r由1開始的話，便會出現圖(A)的結果，也就是若遇到同心圓或是圖案較密集的地方時，會先找到更小的那個圓，因此就能將圓形紋路建構在原影像圖案上，如圖(A)所示；若已知半徑r繼續累加變大的話，會先找到較大的那個圓，因此就能將圓形紋路建構在原影像圖案上，如圖(B)所示。

上述之實施例僅為例示性說明本創作之特點及功效，非用以限制本創作之實質技術內容的範圍。任何熟悉此技藝之人士均可在不違背創作之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與變化。因此，本創作之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。

Claims

一種應用於圓形紋路分割之影像處理方法，步驟包括：(A)讀取一二維影像，進行邊緣像素點標定；(B)取一邊緣像素點進行一圓形累加演算法取得複數三維座標值，將該複數三維座標值存於一累加器；(C)對其他邊緣像素點重複步驟(B)，以獲得一三維陣列表；(D)取該三維陣列表最大值而得一圓心資料，並以該圓心資料分割出圓形紋路而建構出包含有圓形紋路之影像；其中，該圓形累加演算法係包含下列步驟：(a)取一邊緣像素點為圓心，以一已知半徑為圓半徑畫圓，取得該圓圓周上每一點座標值而獲得一組三維座標值；(b)變動圓半徑重複步驟(a)而獲得不同組三維座標值，其中，以一固定值每次增加圓半徑。
如申請專利範圍第1項所述之應用於圓形紋路分割之影像處理方法，其中，該三維座標值係包含一x座標值、一y值座標值、一半徑座標值(x,y,r)。
如申請專利範圍第1項所述之應用於圓形紋路分割之影像處理方法，其中，該已知半徑係包含一初始半徑。
如申請專利範圍第1項所述之應用於圓形紋路分割之影像處理方法，其中，該固定值係為1。
如申請專利範圍第1項所述之應用於圓形紋路分割之影像處理方法，其中，該圓心資料係包含圓形紋路之圓心座標及圓形紋路之圓半徑。
如申請專利範圍第5項所述之應用於圓形紋路分割之影像處理方法，其中，該圓形紋路係以該圓形紋路之圓心座標為圓心及以該圓形紋路之圓半徑為圓半徑繪製而成。
如申請專利範圍第6項所述之應用於圓形紋路分割之影像處理方法，其中，步驟(D)中分割出的圓形紋路係繪製於該二維影像上而建構出包含有圓形紋路之影像。