TWI751460B - 增強藉由熱像儀捕獲之影像之變化的方法、裝置及系統 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種用於增強由一熱像儀(102)捕獲之一影像序列(103)之一影像(103a)之變化的方法、裝置(104)及系統(100)。接收(S02)為該影像序列(103)之部分的一影像(103a)且識別(S04)已相對於該序列中之另一影像(103b)改變之該影像中之像素(408)。基於該等經識別像素之強度值來判定(S06)用於重佈該影像中之經改變及未改變像素之強度值的一函數(212、212a、212b、212c、212d、212e)。該函數具有該等經識別像素之該等強度值之一範圍(514)內之一第一強度值(602)之一最大值(601)，且隨與該第一強度值之距離增大而衰減。

Description

增強藉由熱像儀捕獲之影像之變化的方法、裝置及系統
本發明係關於處理熱成像之領域。具體而言，本發明係關於一種用於增強由一熱像儀捕獲之一影像序列之一影像之變化的方法、裝置及系統。
熱像儀現常用於監視目的。熱像儀係可用於長距離且在困難情境下偵測及分類物體之大型偵測器，其通常比一可見光攝影機好很多。然而，歸因於熱像儀之解析度一般低於可見光攝影機，此偵測潛力難以用於諸如自動運動偵測系統之自動系統中。由於較低解析度，場景中之一小或較遠物體僅可覆蓋所捕獲之熱成像之一或若干像素。當自熱成像偵測場景中之運動時，小或較遠物體因此會易被誤認為雜訊而非偵測為一移動物體。另外，大多數運動偵測引擎係針對可見攝影機影像而非熱像儀影像來最佳化。
EP3016383 A1中意識到此等問題。在該專利中，提出增強已自一影像序列中之先前影像改變之影像序列中之一影像之像素。依此方式，場景中之一小或較遠移動物體將在影像中顯得較大。即，物體將覆蓋影像中之增加像素量。因此，其不太可能被誤認為雜訊，而是更可能被偵測為一移動物體。
EP3016383 A1採用藉由增加或添加一偏移至像素值來增強已自先前圖框改變之像素的過於簡單方法。然而，為進一步增加自一熱成像序列正確偵測移動物體之機會，需要用於甚至進一步增強熱成像序列之變化的方法。
因此，鑑於上文，本發明之一目的係減輕上述問題且進一步改良一熱成像序列之變化之增強。
根據一第一態樣，上述目的由一種用於增強由一熱像儀捕獲之一影像序列之一影像之變化的方法達成。該方法包括： 接收一影像，該影像係由一熱像儀捕獲之一影像序列之部分； 藉由比較該影像與該影像序列中之另一影像來識別已相對於該影像序列中之該另一影像改變之該影像中之像素； 基於該等經識別像素之強度值來判定用於重佈該影像中之像素之強度值的一函數，其中該函數具有該等經識別像素之該等強度值之一範圍內之一第一強度值之一最大值，且隨與該第一強度值之距離增大而衰減，使得該函數將較低值賦予該範圍外之強度值而非該第一強度值；及 藉由使用該判定函數來重佈已相對於該另一影像改變之該影像中之像素之強度值及未相對於該另一影像改變之該影像中之像素之強度值以藉此增強該影像之變化。
使用此方法來識別已自序列中之另一影像改變之像素。基於經識別像素之強度值來判定稍後在重佈影像中之強度值時使用之一函數。藉此，可在影像中之經改變像素之強度值之後調適函數，使得在執行重佈動作之後依一期望方式在影像中突顯此等強度值。
函數用於重佈影像中之經改變及未改變像素之強度值。換言之，重佈已相對於另一影像改變之像素及未相對於另一影像改變之像素兩者之強度值。此可包含影像中之所有像素或影像中之至少大多數像素。歸因於其形狀及經改變像素之強度值之範圍內之最大值及隨與最大值之距離增大而衰減，函數用於若干目的。更具體而言，函數不僅趨向於將較高權重給予對應於經改變像素之像素強度的像素強度，且其亦趨向於抑制不在經改變像素之強度範圍內之像素強度。依此方式，具有經改變像素之強度範圍內之強度值的像素與具有強度範圍外之強度值的像素之間的對比度增大。因此，藉由(例如)使用隨後應用於影像之處理中之一運動偵測器，增強影像中之移動物體將比原始影像更易於區分及偵測。
經識別像素之強度值之範圍一般意謂經識別像素之最小強度值與最大強度值之間的強度值之間隔。
用於重佈影像中之像素之強度值的函數係將一像素中之一強度值映射至一加權因數之一函數。因此，函數亦可被視為用於使影像中之像素之強度值加權之一函數。函數可用於藉由使影像中之各像素之強度值加權由函數賦予強度值之加權因數來重佈影像中之所有像素之強度值。
函數隨距離增大衰減意謂函數隨距離增大而減小。減小可嚴格或不嚴格。然而，由於函數將較低值賦予範圍外之強度值而非範圍內之第一強度值，所以至少在經識別像素之強度值之範圍之一部分內，函數隨距離嚴格減小。
可基於經識別像素之強度值之一變動來判定函數之衰減率，其中一較高變動給出一較低衰減率。依此方式，函數可適應於經改變像素之強度值之變動。更具體而言，吾人可避免衰減率相對於經識別像素之強度值之變動變得太快，因為此將引起一些經改變像素不當增強。相反地，吾人可避免衰減率相對於經識別像素之強度值之變動變得太慢，因為此將引起具有經改變像素之強度範圍內之強度值的像素與具有該強度範圍外之強度值的像素之間的一不佳對比度。舉例而言，若經識別像素之強度值展示為一直方圖中之一窄峰值，則可使用比經改變像素之強度值展示為直方圖中之一較快峰值更快之一衰減函數。
可基於經識別像素之強度值之範圍之寬度來判定經識別像素之強度值之變動。替代地，可基於經識別像素之強度值之一標準偏差來計算經識別像素之強度值之變動。
函數之衰減率可進一步基於未識別為已相對於另一影像改變之影像中之像素之強度值之一變動，其中未識別為已相對於另一影像改變之影像中之像素之強度值之一較高變動給出一較低衰減率。亦在此情況中，可基於相關像素之強度值之一範圍之一寬度或一標準偏差來計算變動。依此方式，不僅考量經改變像素之強度值之變動，且亦考量未改變像素之強度值之變動。例如，可在設定函數之衰減率時考量未改變像素及經改變像素之強度值之變動之間的關係。若未改變像素之強度值之變動相對大於經改變像素之變動，則可(例如)有益地使一函數具有一較低衰減率。此一情形可發生於僅若干像素已被識別為已相對於另一影像改變時。吾人已發現，其可藉由自該等若干經改變像素(若存在)估計變動來達成太快以致不允許適當增強影像之變化的一衰減率。藉由亦考量未改變像素之變動，吾人可代以達成具有一較低衰減率之一函數，藉此改良影像之變化之增強。
可採用不同方法來選擇經判定函數具有其之一最大值之第一強度值。
在一方法中，第一強度值對應於經識別像素之強度值之一眾數。眾數係經識別像素之最常見強度值。眾數可自強度值之一直方圖提取。
在另一方法中，第一強度值對應於經識別像素之強度值之範圍之一中點。此係設定第一強度值之一簡單方式，其無需計算一直方圖。
在又一方法中，第一強度值對應於經識別像素之強度值之一平均值。此亦提供設定第一強度值之一簡單方式。
進一步方法包含經識別像素之強度值之分佈之中值或重心。
在一特定情形中選擇哪種方法可(例如)取決於經識別像素之強度值之分佈之形狀。針對分佈之一對稱形狀，可選擇平均值，而針對分佈之更複雜形狀，眾數或範圍之中點可較佳。在一些情況中，選擇可取決於經識別像素之強度值定位於一強度標上之位置。例如，若經改變像素之強度值之範圍位於強度標之高端處，則可有益地將第一強度值設定為在經改變像素之強度值之範圍之低端處，且反之亦然。
函數可圍繞第一強度值對稱。此可在經識別像素之強度值之分佈近似對稱時為適當的。
替代地，函數可圍繞第一強度值偏斜。函數偏斜意謂其尾部之一者比另一尾部重。使用一偏斜函數之一原因係其允許將更多重點放在高於第一強度之強度值而非低於第一強度之強度值上，或反之亦然。
例如，函數可經偏斜以使一較重尾部用於較高強度值而較低強度值。此可(例如)用於應對在比人或動物之體溫冷之一環境中偵測人類或動物之一應用中。接著，使一較重尾部用於較高強度值將允許更多重點放在與人類而非背景相關聯之強度值上。
在其中將偵測一較暖環境中之人類或動物的相反情形中，可代以針對較低強度值來定位較重尾部。
實際上，位於(例如)熱像儀中之一溫度感測器可用於判定周圍溫度且可基於所量測之周圍溫度來判定偏斜之側。若周圍溫度低於所關注之物體之一典型溫度，則函數之偏斜度可經設定為使一較重尾部用於較高強度值而非較低強度值，且反之亦然。可使用熱像儀中之一輻射熱計型熱偵測器來量測周圍溫度。
函數可為一參數函數。例如，函數可為一高斯(Gaussian)函數(在一對稱情況中)或一偏斜高斯函數(在一非對稱情況中)。此係有利的，因為函數可易於自自經識別像素之強度值提取之若干參數判定。
識別已相對於影像序列中之另一影像改變之影像中之像素的步驟可包含識別具有與影像序列中之另一影像之一對應像素之一強度值相差超過一臨限值之一強度值之影像中之像素。可藉由應用一臨限值來排除小及微小變化(諸如雜訊)。
根據一第二態樣，提供一種用於增強由一熱像儀捕獲之一影像序列之一影像之變化的裝置，其包括： 一接收器，其經組態以接收一影像，該影像係由一熱像儀捕獲之一影像序列之部分； 一變化偵測器，其經組態以藉由比較該影像與該影像序列中之另一影像來識別已相對於該影像序列中之該另一影像改變之該影像中之像素； 一重佈函數判定器，其經組態以基於該等經識別像素之強度值來判定用於重佈該影像中之像素之強度值的一函數，其中該函數具有該等經識別像素之該等強度值之一範圍內之一第一強度值之一最大值，且隨與該第一強度值之距離增大而衰減，使得該函數將較低值賦予該範圍外之強度值而非該第一強度值；及 一強度值重佈器，其經組態以藉由使用該判定函數來重佈已相對於該另一影像改變之該影像中之像素之強度值及未相對於該另一影像改變之該影像中之像素之強度值以藉此增強該影像之變化。
根據一第三態樣，提供一種用於增強由一熱像儀捕獲之一影像序列之一影像之變化的系統，其包括： 一熱像儀，其經組態以捕獲一影像序列； 根據第二態樣之一裝置，其經配置以接收由該熱像儀捕獲之該影像序列之影像。
根據一第四態樣，提供一種電腦可讀儲存媒體，其上儲存有電腦碼指令，該等電腦碼指令在由一處理器執行時引起該處理器實施第一態樣之方法。該電腦可讀儲存媒體可為一非暫時性電腦可讀儲存媒體。
第二態樣、第三態樣及第四態樣可大體上具有相同於第一態樣之特徵及優點。應進一步注意，除非另有明確說明，否則本發明係關於特徵之所有可能組合。
現將在下文中參考附圖來更完全描述本發明，附圖中展示之本發明之實施例。
圖1繪示一系統100。系統100可用於增強由一熱像儀102捕獲之一影像序列之一影像之變化。系統100包括熱像儀102及一影像增強裝置104。系統100亦可包括一運動偵測器106。影像增強裝置104可為熱像儀102之一整合部分。例如，影像增強裝置104可整合於熱像儀102之一影像處理管線中。因而，其無需熱像儀之一隔離組件，而是可與熱像儀之其他部分共用組件，例如一處理器。替代地且如圖1中所展示，影像增強裝置104可與熱像儀102分開提供。
系統100可用於監測或監視目的。因此，熱像儀可為一監測攝影機。系統100可(例如)用於大多數時間為靜態之場景中之運動偵測，諸如用於周邊監視。當用於此等目的時，系統100用於藉由增強影像之變化來提高運動偵測之效能，藉此使其更可見且更易於由運動偵測器106偵測。
熱像儀102利用一熱感測器來視覺化場景內之熱差。如本技術中所知，一熱感測器偵測由場景中之物體發射之熱能且將所偵測之熱能轉換為電信號以產生一熱成像或一熱視訊，即，一熱成像序列103。因此，如此產生之影像之像素之強度值指示由場景中之物體發射之熱能，其繼而取決於發射物體之溫度。因此，熱像儀102可提供一熱成像序列103，其中一溫暖物體(諸如一人類或一動物)在一周圍較冷背景中顯得很突出，或反之亦然。可使用本發明之其他物體之實例係不同類型之機動載具，諸如汽車或無人機。舉例而言，圖5a示意性繪示描繪一較冷背景中之人類之一熱成像之強度值之一直方圖500。人類展示為直方圖500中之一峰值502。
系統100能夠增強影像序列103之影像之變化，不管熱像儀102是否經絕對校準。針對一經絕對校準熱像儀，熱成像103之強度值相對於溫標校準。此隱含溫度可直接自熱成像103之強度值讀出。
熱像儀102經配置以將熱成像序列103提供至影像增強裝置104。若影像增強裝置104與熱像儀102分離，則熱成像序列103可自熱像儀102經由一電纜或通過一網路無線傳輸至裝置104。影像增強裝置104繼而處理序列103之影像以產生其中增強影像之變化的一增強影像序列105。由於處理，影像之變化將增強以自周圍背景更清楚地突出。例如，處理引起影像中之經改變像素與背景之間的對比度增大。影像增強裝置104可位於熱像儀102之處理鏈或管線早期中。在一些實施例中，影像增強裝置104甚至操作影像原始資料。在處理鏈早期中，通常以一高解析度(諸如以一高空間解析度及/或一高位元解析度(每像素更多位元))表示影像資料。在處理鏈後期中(諸如在運動偵測之前)，可藉由(例如)降低空間解析度及/或位元解析度來按比例縮小影像資料之解析度。亦可藉由在一早期階段以較高解析度增強變化來偵測及增強原本將因按比例縮小而損失之變化。依此方式，若在處理鏈早期使變化增強，則變化之增強具有一較高影響。
在一些情況中，此可用於改良由熱像儀102捕獲之影像序列103中之移動物體之偵測。更詳細而言，增強影像序列105可輸入一運動偵測器106。運動偵測器106可為實施一已知運動偵測演算法之一標準市售運動偵測器。運動偵測器106無需要經特別調適以處理熱成像。確切而言，在通常情況下，運動偵測器106可經設計以偵測由可見光攝影機捕獲之影像中之運動。由於在增強影像序列105中增強影像之變化，所以其比已代以在其輸入處提供原始影像序列103更易於供運動偵測器106偵測。例如且如上文所描述，增加偵測到僅覆蓋熱成像中之一或若干像素之場景中之小或較遠移動物體的機會。因此，在一些情況中，由影像增強裝置104實施之處理可被視為運動偵測之前的熱成像序列103之一預處理。
在其他情況中，影像之變化之增強可用於(諸如)藉由執行形狀偵測來改良影像序列103中之移動物體之識別。因此，系統100可包含一形狀偵測器來替代運動偵測器106，或除運動偵測器106之外，亦包含一形狀偵測器。藉由使用一形狀偵測器，不僅可偵測運動，且亦可識別哪種物體在移動。
圖2更詳細繪示影像增強裝置104。影像增強裝置104包括一接收器202、一變化偵測器204、一重佈函數判定器206及一強度值重佈器208。
因此，影像增強裝置104包括經組態以實施裝置104之功能之各種組件202、204、206、208。特定言之，各繪示組件對應於裝置104之一功能。裝置104一般可包括經組態以實施組件202、204、206、208 (且更具體而言，實施其等之功能)的電路。
在一硬體實施方案中，組件202、204、206、208之各者可對應於專用於及經特別設計以提供組件之功能的電路。電路可呈一或多個積體電路之形式，諸如一或多個專用積體電路或一或多個場可程式化閘陣列。因此，舉例而言，變化偵測器204可包括在使用時識別已相對於影像序列中之另一影像改變之影像中之像素的電路。
在一軟體實施方案中，電路可代以呈一處理器(諸如一微處理器)之形式，其結合儲存於一(非暫時性)電腦可讀媒體(諸如一非揮發性記憶體)上之電腦碼指令來引起裝置104實施本文所揭示之任何方法。非揮發性記憶體之實例包含唯讀記憶體、快閃記憶體、鐵電RAM、磁性電腦儲存裝置、光碟及其類似者。因此，在一軟體情況中，組件202、204、206、208可各對應於儲存於電腦可讀媒體上之電腦碼指令之一部分，電腦碼指令在由處理器執行時引起裝置104實施組件之功能。
應瞭解，亦可具有一硬體及一軟體實施方案之一組合，其意謂一些組件202、204、206、208之功能實施於硬體中且其他實施於軟體中。
現將參考圖1、圖2及圖3之流程圖來描述增強由熱像儀102捕獲之影像序列103之一影像之變化時之影像增強裝置104之操作。
在圖3之步驟S02中，影像增強裝置104之接收器202接收由熱像儀102捕獲之影像序列103。序列103之影像可在其由熱像儀102捕獲時被依序接收。具體而言，接收器202接收將被增強之一當前影像103a及序列103之另一影像103b。另一影像103b可先於影像序列103中之當前影像103a，或其可晚於影像序列103中之當前影像103a。另一影像103b可相鄰於序列103中之當前影像103a。例如，其可為序列103中之當前影像103a之緊接先前影像。然而，其原則上可為序列103中之任何較早或較晚影像。
舉例說明，圖4繪示序列103中之一當前影像103a及一先前影像103b。先前影像103b及當前影像103a之各者描繪一第一物體402、一第二物體404及背景406。在實例中，物體402、404繪示為人類。第一物體402已在先前影像103b與當前影像103a之間移動，而第二物體404靜止。為繪示此事實，先前影像103b中之第一物體402之位置在當前影像103a中由虛線指示。
將當前影像103a及另一影像103b輸入至變化偵測器204。在步驟S04中，變化偵測器204識別已相對於另一影像103b改變之影像103a中之像素。為此，變化偵測器204可逐像素比較當前影像103a與另一影像103b以查看哪些像素已改變。依此方式，可快速識別影像103a之變化。為判定哪些像素已改變，變化偵測器204可應用一臨限值。可將具有已自先前圖框改變超過臨限值之一強度值之像素識別為已改變之像素。將其他像素識別為未改變之像素。可取決於熱感測器處之雜訊之可變性來設定臨限值之值。具體而言，針對熱像儀，臨限值可與雜訊等效溫差(NETD)(其係熱像儀之一信雜比)有關。例如，可使用等於感測器雜訊之標準偏差之兩倍的一臨限值。依此方式，由變化偵測器204識別之影像103a之大多數變化將對應於場景之變化而非由於雜訊。
替代地或另外，變化偵測器204可自經識別像素組移除隔離像素或小接連像素群組。例如，若群組中之接連像素之數目小於一臨限值，則變化偵測器204可自經識別像素組移除像素群組。依此方式，經識別像素組僅包含其中各群組中之接連像素之數目大於或等於臨限值的接連像素群組。
變化偵測器204亦可比較兩個以上影像，諸如三個影像。已在各對連續影像之間改變之像素可被識別為經改變像素。
變化偵測器204可將當前影像103a中之哪些像素已相對於另一影像103b改變之一指示210發送至重佈函數判定器206。指示可(例如)呈一掩碼之形式，掩碼對被發現已改變之像素採用一值(諸如值「1」)及對未被發現已改變之像素採用另一值(諸如值「0」)。
返回至圖4之實例，變化偵測器204將在步驟S04中發現對應於定位為在當前影像103a中或在先前影像103b中之第一物體402之當前影像103a中之像素已改變。變化偵測器204將進一步發現對應於第二物體404或背景406之當前影像103a中之像素未改變，因為第二物體404及背景靜止。基於其發現且如圖4中所展示，變化偵測器204可產生哪些像素408已自先前影像改變之一指示210。經改變像素408由圖4中之黑色繪示。簡化圖4之實例以繪示本發明之原理。在一真實世界情形中，並非第一物體402內部之所有像素將被識別為已改變，因為物體402內部之諸多像素具有基本上相同溫度且物體內部之一像素之值將因此基本上相同，即使物體已移動。然而，物體402之邊界處之大多數像素將被識別為已改變，因為此等像素表示自背景像素至物體像素之變化，且反之亦然。
在上述實例中，變化偵測器204將已相對於另一影像103b改變超過一臨限值之當前影像103a中之所有像素識別為改變像素。自其他實施例中，變化偵測器204亦可考量變化方向。例如，變化偵測器204可僅將已相對於另一影像103b增大超過一臨限值之當前影像103a中之像素識別為經改變像素。此可適用於關注比背景溫暖之物體時。替代地，變化偵測器204可僅將已相對於另一影像103b減小超過一臨限值之當前影像103a中之像素識別為經改變像素。此可適用於關注比背景冷之物體時。
吾人已發現，在識別經改變像素時未必考量變化方向(強度值增大或減小)。本發明仍滿足於研究圖4中所展示之情形，其中將已改變(不管變化方向如何)之所有像素識別為經改變像素。此可尤其用於已知關注比背景溫暖或冷之物體時。一些此等改變像素原則上將屬於當前影像103a中之背景。然而，事實上，物體之輪廓歸因於繞射而不清晰。此意謂物體之輪廓處之像素將為背景像素及物體像素之一混合。只要兩個圖框之間的移動依相同於繞射之數量級(其通常為在各方向上數個像素，諸如2個至3個像素)，則無需在識別經改變像素時考量變化方向。無論如何，物體之輪廓處之經改變像素將為物體像素及背景像素之一混合且可包含良好結果。
在步驟S06中，重佈函數判定器206著手判定可在重佈當前影像103a中之像素之強度值時使用之一函數212。函數212之判定係基於由變化偵測器204識別之經改變像素408之強度值。為此，重佈函數判定器206可使用由變化偵測器204產生之指示210來自當前影像103a提取改變像素408之強度值。例如，若指示210提供為一掩碼，則此可由一掩蔽程序執行。
圖5a示意性繪示當前影像103a中之所有像素之強度值之一直方圖500。直方圖500展示如何分佈當前影像103a中之像素之強度值。直方圖500具有強度標之一低部分處之一第一峰值501及強度標之一高部分處之一第二峰值502。第一峰值501與由場景中之背景406發射之熱能相關聯，且第二峰值502與由第一物體402及第二物體404發射之熱能相關聯。因此，此係其中物體402及404比背景406溫暖之一實例。然而，應瞭解，可存在相反情形，即，物體比背景冷。圖5b繪示當前影像103a之經改變像素408之強度值之一直方圖510。直方圖510展示如何分佈當前影像103a中之經改變像素408之強度值。在此情況中，直方圖510具有主要對應於由第一移動物體402發射之熱能之一單一峰值512。如自直方圖510可見，經改變像素408之強度值採用一最小強度值「Imin」與一最大強度值「Imax」之間的一範圍514內之值。
重佈函數判定器206可大體上分析經改變像素408之強度值(諸如其強度值或性質之分佈)以判定函數212。圖6藉由五個實例性函數212a、212b、212c、212d、212e來繪示函數212看起來像什麼。直方圖510之形狀亦展示於圖6中僅供參考。其未按比例繪製。
函數212a、212b、212c、212d、212e具有若干共同特性。第一，其等具有經改變像素408之強度值之範圍514內之一第一強度值602之一最大值601。最大值601可採用值1，其意謂函數將值1賦予第一強度值。最大值601可位於範圍514內而非其端點之一者(諸如高端點「Imax」)處。此尤其用於範圍514靠近強度標之高端時，因為否則存在範圍514內之強度在使用函數212重佈之後飽和之一風險。針對函數212c及212e，不是針對一單一第一強度值而是針對範圍514之一子範圍內之強度值達成最大值601。
第二，函數212a、212b、212c、212d、212e隨與第一強度值602之強度距離增大而衰減。函數212a、212b、212d之衰減較為嚴格，而函數212c及212e之衰減在強度之一子範圍內不嚴格。
第三，函數212a、212b、212c、212d、212e將較低值賦予範圍514外之強度值而非第一強度值602。函數212a、212b、212d、212e將較低值賦予範圍514外之強度值而非範圍內之各強度值。然而，函數212d之情況並非如此。
函數212一般可在由此等共同特性設定之邊界內變動，且可考量比圖6中所展示之實例多很多之實例。舉例說明，函數212可圍繞第一強度值602對稱(參考函數212a、212b、212c、212e)或其可圍繞第一強度值不對稱(參考函數212d)。例如，函數212可圍繞第一強度值602偏斜。如由實例性函數212d所繪示，函數212可使一較重尾部用於較高強度值而非較低強度值。此將用於更突顯較高強度而非較低強度。此可適用於其中影像描繪比背景溫暖之物體的一情形。在其中所關注之物體比背景冷(諸如一熱帶草原上之動物)之相反情形中，較重尾部可代以用於較低強度。函數212可連續(參考函數212a、212b、212c、212d)或不連續(參考函數212e)。此外，函數212可平滑(諸如可微分，參考函數212a、212b、212d)或不平滑(參考函數121e)。
為判定具有上述共同特性之一函數212，重佈函數判定器206可使用一參數函數。參數函數可為(例如)一高斯函數或一偏斜高斯函數。函數212a及212b示意性繪示高斯函數，而函數212d示意性繪示一偏斜高斯函數。一參數函數完全由一組參數界定。重佈函數判定器206可基於經改變像素408之強度值(諸如基於經改變像素408之分佈之各種性質)來判定參數函數之參數。此等性質可包含強度值之一平均值、強度值之一眾數、強度值之範圍之一中點及強度值之可變性之一或多者。例如，可基於強度值之平均值、強度值之眾數或強度值之範圍之中點來判定函數之最大值之位置。此外，函數之寬度(其與函數之衰減率成反比)可取決於經改變像素408之強度值之可變性且在一些情況中亦取決於當前影像103a中之經改變像素之可變性來設定。
舉例說明，一高斯函數具有以下形式：
Figure 02_image001
。 其具有三個參數：一增益參數a、一位置參數b及調節曲線之寬度之一參數c (因此，1/c調節曲線之衰減率)。增益參數a可設定為等於1，但此並非一必要要求。
高斯函數在x=b時具有其最大值。因此，位置參數b對應於第一強度值602。重佈函數判定器206可將位置參數b設定為等於經改變像素408之強度值之一眾數(即，其中直方圖510具有其最大值之強度值)、經改變像素408之強度值之一平均值及範圍514之一中點(即，Imin+(Imax-Imin)/2)之一者。
函數之寬度(即，參數c)可取決於經改變像素408之強度值之變動來設定。一般而言，強度值之變動越高，函數之寬度越寬。經改變像素之強度值之變動可自經改變像素408之強度值之標準偏差或經改變像素408之強度值之範圍514之寬度判定。例如，針對某一因數d，重佈函數判定器206可將寬度參數c設定為c=d(Imax-Imin)。參考圖6之函數212a、212b，函數212b之因數d被設定為大於函數212a。
因數d可具有憑經驗被發現適合於一特定應用之一固定值。替代地，因數d可取決於未被識別為改變之當前影像103a中之像素之強度之一可變性來設定。例如，因數d可與未改變像素之強度值之可變性成比例。可變性亦可藉由計算一標準偏差或藉由計算相關強度值之範圍之寬度來估計。
根據圖3中之步驟S08，一旦已判定函數212，則強度值重佈器208使用函數212來重佈當前影像103a中之像素之強度值以產生序列105之一增強影像。換言之，函數212用於重佈經改變像素408及未改變像素兩者中之強度值。強度值之重佈應用於當前影像103a中之大多數像素，且較佳地應用於當前影像103a中之所有像素。
更詳細而言，函數212可用於計算當前影像103a中之像素之一加權因數。藉由評估一像素中之強度值之函數212來計算像素之加權因數。接著，藉由使像素中之強度值乘以其對應加權因數來判定序列105之增強影像。例如，由I表示一像素中之強度值且由f表示函數212，將序列105之增強影像中之一像素之強度值計算為I∙f(I)。
歸因於上述函數212之性質，函數212一般將一較大加權因數賦予範圍514內之強度值而非範圍514外之強度值。具體而言，一較大加權因數將應用於對應於第一移動物體402之經改變像素之強度值而非背景406之強度值。因此，增大第一物體402與背景406之間的對比度。明顯地，第二物體404 (類似於第一物體402，其係一人類)亦將被給予大於背景406之一加權因數，因為其強度值通常在範圍514內。
因此，應用函數212之效應係重佈影像中之強度值。換言之，強度值之分佈自一第一分佈改變為一第二分佈。此進一步例示於圖5a及圖5c中。圖5a繪示當前影像103a之一直方圖500，而圖5c繪示序列105之增強影像之一直方圖520，即，在重佈當前影像103a中之強度值之後。自圖5c可見，背景(對應於一峰值521)之強度朝向較低強度移位，使得其進一步與物體402、404 (對應於一峰值522)之強度分離。
在上述實例中，場景中僅存在一種類型之物體，即，人類402及404。取決於應用，場景中可存在若干類型之物體。不同類型之物體可與不同溫度相關聯且因此可展示為強度值之直方圖中之不同峰值。特定言之，可存在與經改變像素之強度值相關聯之直方圖中之若干不同峰值。換言之，直方圖可為多模態。在此一情形中，直方圖中之不同峰值可被視為彼此分離。更詳細而言，可依上文所闡釋之方式針對直方圖中之各峰值判定一函數。因此，各函數將具有與峰值之一者相關聯之一範圍內之一強度之一最大值，且隨與該強度之距離增大而衰減，使得其將較低值賦予範圍外之強度值而非達到最大值之強度。不同峰值可被給予相對於彼此之不同權重。權重之間的關係可(例如)表示峰值之間的一強度比。可藉由允許上述增益參數a因不同峰值而不同來實施不同權重。接著，可(例如)藉由採用各強度值之函數之最大值來將判定函數合併成一單一函數。應瞭解，存在將複數個函數合併成一單一函數之其他選項。此包含在強度值重疊時採用強度值之函數之一平均值、採用對應於經改變像素之強度值之函數之一最大值及採用對應於未改變像素之強度值之函數之一最小值。接著，單一函數可用於根據上文來重佈影像中之所有像素之強度值。
應瞭解，熟習技術者可依諸多方式修改上述實施例且仍使用上述實施例中所展示之本發明之優點。因此，本發明不應受限於所展示之實施例，而是僅應由隨附申請專利範圍界定。另外，熟習技術者應瞭解，可組合所展示之實施例。
100:系統 102:熱像儀 103:影像序列 103a:當前影像 103b:另一影像 104:影像增強裝置 105:增強影像序列 106:運動偵測器 202:接收器 204:變化偵測器 206:重佈函數判定器 208:強度值重佈器 210:指示 212:函數 212a:函數 212b:函數 212c:函數 212d:函數 212e:函數 402:第一物體/人類 404:第二物體/人類 406:背景 408:經改變像素 500:直方圖 501:第一峰值 502:第二峰值 510:直方圖 512:峰值 514:範圍 520:直方圖 521:峰值 522:峰值 601:最大值 602:第一強度值 S02:步驟 S04:步驟 S06:步驟 S08:步驟
參考附圖，將透過本發明之實施例之以下繪示性及非限制性詳細描述來較佳理解本發明之上述及額外目的、特徵及優點，其中相同元件符號將用於類似元件，其中：
圖1示意性繪示根據實施例之用於增強由一熱像儀捕獲之一影像序列之變化之一系統。
圖2示意性繪示根據實施例之用於增強由一熱像儀捕獲之一影像序列之變化之一裝置。
圖3係根據實施例之用於增強由一熱像儀捕獲之一影像序列之變化之一方法之一流程圖。
圖4示意性繪示根據實施例之如何識別已相對於另一影像改變之一當前影像中之像素。
圖5a展示一當前影像之強度值之一直方圖之一實例。
圖5b展示已相對於另一影像改變之一當前影像之強度值之一直方圖之一實例。
圖5c展示其中已增強變化之一影像之強度值之一直方圖之一實例。
圖6示意性繪示根據實施例之可用於重佈一影像中之像素之強度值之函數之各種實例。
S02:步驟
S04:步驟
S06:步驟
S08:步驟

Claims (15)

  1. 一種用於增強由一熱像儀(thermal camera)(102)捕獲之一影像序列(103)之一影像(103a)之變化的方法，其包括：接收(S02)一影像(103a)，該影像(103a)係由一熱像儀(102)捕獲之一影像序列(103)之部分；藉由比較該影像(103a)與該影像序列(103)中之另一影像(103b)來識別(S04)已相對於該影像序列(103)中之該另一影像(103b)改變之該影像(103a)中之像素(408)；基於該等經識別像素(408)之強度值(intensity values)來判定(S06)用於重佈(redistributing)該影像(103a)中之像素之強度值的一函數(212、212a、212b、212c、212d、212e)，其中該函數(212、212a、212b、212c、212d、212e)具有該等經識別像素(408)之該等強度值之一範圍(514)內之一第一強度值(602)之一最大值(601)，且隨與該第一強度值(602)之距離增大而衰減(decay)，使得該函數將較低值賦予(assign)該範圍(514)外之強度值而非該第一強度值(602)；及藉由將該影像(103a)中之像素之強度值乘以其對應加權因數(weighting factors)來重佈(S08)已相對於該另一影像(103b)改變之該影像(103a)中之像素之強度值及未相對於該另一影像(103b)改變之該影像(103a)中之像素之強度值，其中該對應加權因數係藉由評估該像素中之強度值之函數(212、212a、212b、212c、212d、212e)來計算，以藉此增強(enhancing)該影像(103a)之變化。
  2. 如請求項1之方法，其中基於該等經識別像素(408)之該等強度值之一變動來判定該函數(212、212a、212b、212c、212d、212e)之一衰減率，其中一較高變動給出一較低衰減率。
  3. 如請求項2之方法，其中基於該等經識別像素(408)之強度值之該範圍(514)之寬度來判定該等經識別像素(408)之該等強度值之該變動。
  4. 如請求項2或3之方法，其中該函數(212、212a、212b、212c、212d、212e)之該衰減率係進一步基於未識別為已相對於該另一影像(103b)改變之該影像(103a)中之像素之強度值之一變動，其中未識別為已相對於該另一影像(103b)改變之該影像(103a)中之像素之強度值之一較高變動給出一較低衰減率。
  5. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該第一強度值(602)對應於該等經識別像素(408)之該等強度值之一眾數。
  6. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該第一強度值(602)對應於該等經識別像素(408)之強度值之該範圍(514)之一中點。
  7. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該第一強度值(602)對應於該等經識別像素(408)之該等強度值之一平均值。
  8. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該函數(212、212a、212b、 212c、212d、212e)圍繞該第一強度值(602)對稱。
  9. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該函數(212、212d)圍繞該第一強度值(602)偏斜。
  10. 如請求項9之方法，其中該函數(212、212d)經偏斜以使一較重尾部用於較高強度值而非較低強度值。
  11. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該函數(212、212a、212b、212d)係一高斯(Gaussian)函數或一偏斜高斯函數。
  12. 如請求項1至3中任一項之方法，其中識別(S04)已相對於該影像序列(103)中之另一影像(103b)改變之該影像(103a)中之像素的步驟包含識別具有與該影像序列(103)中之該另一影像(103b)之一對應像素之一強度值相差超過一臨限值之一強度值之該影像(103a)中之像素。
  13. 一種用於增強由一熱像儀(102)捕獲之一影像序列(103)之一影像(103a)之變化的裝置(104)，其包括：一接收器(202)，其經組態以接收一影像(103a)，該影像(103a)係由一熱像儀(102)捕獲之一影像序列(103)之部分；一變化偵測器(204)，其經組態以藉由比較該影像(103a)與該影像序列(103)中之另一影像(103b)來識別已相對於該影像序列(103)中之該另一影像(103b)改變之該影像(103a)中之像素(408)； 一重佈函數判定器(206)，其經組態以基於該等經識別像素(408)之強度值來判定用於重佈該影像(103a)中之像素之強度值的一函數(212、212a、212b、212c、212d、212e)，其中該函數(212、212a、212b、212c、212d、212e)具有該等經識別像素(408)之該等強度值之一範圍(514)內之一第一強度值(602)之一最大值(601)，且隨與該第一強度值(602)之距離增大而衰減，使得該函數將較低值賦予該範圍(514)外之強度值而非該第一強度值(602)；及一強度值重佈器(208)，其經組態以藉由將該影像(103a)中之像素之強度值乘以其對應加權因數來重佈已相對於該另一影像(103b)改變之該影像(103a)中之像素之強度值及未相對於該另一影像(103b)改變之該影像(103a)中之像素之強度值，其中該對應加權因數係藉由評估該像素中之強度值之函數(212、212a、212b、212c、212d、212e)來計算，以藉此增強該影像(103a)之變化。
  14. 一種用於增強由一熱像儀(102)捕獲之一影像序列(103)之一影像(103a)之變化的系統(100)，其包括：一熱像儀(102)，其經組態以捕獲一影像序列(103)；如請求項13之裝置(104)，其經配置以接收由該熱像儀(102)捕獲之該影像序列(103)之影像(103a、103b)。
  15. 一種電腦可讀儲存媒體，其上儲存有電腦碼指令，該等電腦碼指令在由一處理器執行時引起該處理器實施如請求項1至12中任一項之方法。
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