TWI826119B - 影像處理方法、系統以及非暫態電腦可讀取記錄媒體 - Google Patents

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Abstract

一種影像處理方法包含以下操作：由一處理器接收來自一相機的一輸入影像；由處理器執行一俯視校正程序以依據輸入影像產生一俯視校正影像；由處理器對俯視校正影像執行一物件擷取程序以產生至少一目標物件方框；由處理器對至少一目標物件方框執行一置中程序以產生一置中影像；以及由處理器輸出置中影像以供一顯示面板進行顯示。

Description

影像處理方法、系統以及非暫態電腦可讀取記錄媒體
本揭示是有關於一種影像技術，特別關於一種可執行俯視校正程序且可將目標物件置中的影像處理方法、系統以及非暫態電腦可讀取記錄媒體。
隨著科技的進步，現今已發展出各式搭載有相機的電子裝置。舉例而言，筆記型電腦、桌上型電腦、平板電腦、智慧型手機、穿戴式電子裝置以及車載裝置等裝置皆可搭載有相機。而使用者可利用這些電子裝置中的相機拍攝動態影像或靜態影像且即時地傳送給其他電子裝置以與另一使用者進行互動或溝通。
本揭示之一些實施方式是關於一種影像處理方法。影像處理方法包含以下操作：由一處理器接收來自一相機的一輸入影像；由處理器執行一俯視校正程序以依據輸入影像產生一俯視校正影像；由處理器對俯視校正影像執行一物件擷取程序以產生至少一目標物件方框；由處理器對至少一目標物件方框執行一置中程序以產生一置中影像；以及由處理器輸出置中影像以供一顯示面板進行顯示。
本揭示之一些實施方式是關於一種影像處理系統。影像處理系統包含一相機、一記憶體以及一處理器。相機用以拍攝一輸入影像。記憶體用以儲存包含複數指令的一程式。處理器用以執行該些指令以執行以下操作：接收來自相機的輸入影像；一俯視校正程序以依據輸入影像產生一俯視校正影像；對俯視校正影像執行一物件擷取程序以產生至少一目標物件方框；對至少一目標物件方框執行一置中程序以產生一置中影像；以及輸出置中影像以供一顯示面板進行顯示。
本揭示之一些實施方式是關於一種非暫態電腦可讀取記錄媒體。非暫態電腦可讀取記錄媒體用以儲存包含複數指令的一程式。當一處理器執行該些指令時，處理器執行以下操作：接收來自一相機的一輸入影像；執行一俯視校正程序以依據輸入影像產生一俯視校正影像；對俯視校正影像執行一物件擷取程序以產生至少一目標物件方框；對至少一目標物件方框執行一置中程序以產生一置中影像；以及輸出置中影像以供一顯示面板進行顯示。
綜上所述，本揭示的影像處理方法以及影像處理系統，可對影像執行俯視校正程序且可將影像中的目標物件置中以達到追蹤目標物件的功效。
在本文中所使用的用詞『耦接』亦可指『電性耦接』，且用詞『連接』亦可指『電性連接』。『耦接』及『連接』亦可指二個或多個元件相互配合或相互互動。
參考第1圖。第1圖是依照本揭示一些實施例所繪示的影像處理系統100的示意圖。
以第1圖示例而言，影像處理系統100包含傳輸裝置110以及接收裝置120。在一些實施例中，傳輸裝置110或接收裝置120可為筆記型電腦、桌上型電腦、平板電腦、智慧型手機、穿戴式電子裝置、車載裝置或其他具有相似功能的電子裝置。
以第1圖示例而言，傳輸裝置110包含處理器111、記憶體112、輸入介面113、相機114以及顯示面板115。處理器111分別與記憶體112、輸入介面113、相機114以及顯示面板115耦接。
在一些實施例中，處理器111可為中央處理器(central processor)、微處理器(microprocessor)或其他具有相似功能的電路。
在一些實施例中，記憶體112可為非暫態電腦可讀取記錄媒體，例如唯讀記憶體、快閃記憶體、軟碟、硬碟、光碟、快閃碟、隨身碟、磁帶、可從網路讀取的資料庫，或任何本揭示內容所屬技術領域中具通常知識者所能想到具有相同功能的記錄媒體。記憶體112中可儲存程式CP1，且程式CP1包含複數指令。舉例而言，程式CP1包含用以執行視訊會議以及影像處理方法(例如：第2圖中的影像處理方法200)的複數指令。
在一些實施例中，輸入介面113可為與傳輸裝置110有線連接或無線配對的滑鼠、鍵盤、觸控板(touch pad)或觸控面板(touch panel)。
在一些實施例中，相機114可為設置於傳輸裝置110當中的內嵌式相機(例如：智慧型手機所搭載的相機)。在一些實施例中，相機114可為與傳輸裝置110有線連接或無線配對的外接式相機(例如：與桌上型電腦有線連接的網路攝影機)。
在一些實施例中，顯示面板115可為傳輸裝置110中的顯示面板。在一些實施例中，顯示面板115可與輸入介面113整合成單一元件以形成傳輸裝置110中的觸控顯示面板。
相似地，接收裝置120包含處理器121、記憶體122、輸入介面123、相機124以及顯示面板125。
由於處理器121、記憶體122、輸入介面123、相機124以及顯示面板125的實現方式、耦接關係以及功能分別相似於處理器111、記憶體112、輸入介面113、相機114以及顯示面板115，故於此不再贅述。記憶體122中亦可儲存程式CP2，且程式CP2包含複數指令。舉例而言，程式CP2包含用以執行視訊會議的複數指令。
在實際應用上，傳輸裝置110與接收裝置120之間可透過網路彼此連線以傳輸各種資料。舉例而言，一使用者(主講者)可操作傳輸裝置110且另一使用者(與會者)可操作接收裝置120以透過網路與視訊會議伺服器共同參與一視訊會議進而傳輸影像資料、聲音資料或其他各種資料。
於此特別說明的是，影像處理系統100中裝置的數量僅用於示例，其他各種合適的數量皆在本揭示的範圍中。舉例而言，可以有三個或超過三個裝置共同參與該視訊會議。
參考第2圖。第2圖是依照本揭示一些實施例所繪示的影像處理方法200的流程圖。影像處理方法200包含操作S210、操作S220、操作S230、操作S240以及操作S250。
在一些實施例中，影像處理方法200可應用於第1圖的影像處理系統100。也就是說，處理器111可執行程式CP1以執行影像處理方法200。
為了易於理解，以下段落將搭配第1圖的影像處理系統100以及第3圖至第5圖對影像處理方法200進行描述。第3圖是依照本揭示一些實施例所繪示的一俯視校正程序的示意圖。第4圖是依照本揭示一些實施例所繪示的一物件擷取程序的示意圖。第5圖是依照本揭示一些實施例所繪示的一置中程序的示意圖。
一併參考第2圖以及第3圖。在操作S210中，處理器111接收來自相機114的輸入影像310。輸入影像310可為動態影像或靜態影像。
舉例而言，當主講者操作傳輸裝置110以進行視訊會議時，主講者可能會利用相機114的鏡頭對著桌面拍攝以對桌面上的物件(例如：晶片)進行講解。然而，在大多數的情況下，主講者並不會特別將相機114以正上方的視角對著桌面拍攝。也就是說，在大多數的情況下，相機114的鏡頭的光軸方向與水平面(桌面)之間的角度並非直角。
需特別說明的是，本揭示並不以晶片與桌面為限制。其他各種合適的前景物件與背景環境皆在本揭示的範圍中。在實際應用上，當背景環境為平整且色彩單調的環境時，可更有利後續的影像處理。
如前所述，在大多數的情況下，主講者並不會特別將相機114以正上方的視角對著桌面拍攝。
在操作S220中，處理器111執行俯視校正程序以依據輸入影像310產生俯視校正影像320。
一般而言，基於相機114的鏡頭特性，輸入影像310將可能存在形變。形變例如為桶狀形變、枕狀形變或其他各種形變。舉例而言，若相機114的鏡頭為一廣角鏡頭，由於廣角鏡頭具有短焦距的特性，輸入影像310將可能存在廣角形變。廣角形變會使得俯視校正程序發生更嚴重的歪曲現象。據此，在這些實施例中，處理器111會在俯視校正程序之前先對輸入影像310執行形變校正程序以產生形變校正影像。接著，處理器111再對形變校正影像執行俯視校正程序以產生俯視校正影像320。
關於形變校正程序，使用者或處理器111可控制相機114以不同視角對黑白相間的棋盤格(可定義為一世界座標)進行拍攝以得到棋盤格角點在影像中的座標。各張影像的角點座標可被儲存於記憶體112中。接著，處理器111可依據相機的特性以及鏡頭的特性分別假設未知的內部參數、未知的形變參數以及未知的相機外部參數(例如：相對於棋盤格的座標位置以及旋轉角度)。接著，處理器111可對上述未知的外部參數、未知的內部參數以及未知的形變參數所構成的矩陣，藉由已知的棋盤格世界座標和影像中棋盤格角點的對應關係，進行求解以得到用於形變校正程序的校正參數。接著，處理器111可利用這些校正參數對輸入影像310進行形變校正以改善輸入影像310的形變問題。
接著，關於俯視校正程序，處理器111可依據真實相機114的外部參數以及一虛擬相機(正上方視角)的外部參數計算出平移參數或旋轉參數。這些平移參數或旋轉參數可被儲存於記憶體112中且可用以將影像校正為正上方視角的影像，如第3圖中的俯視校正影像320。如前所述，當背景環境為越平整時，俯視校正的效果會越好。
然而，在形變校正以及俯視校正的過程中，一些物件會自然地被校正於視野範圍外。以第3圖示例而言，輸入影像310中包含有主講者的衣服與主講者的整個右手，但俯視校正影像320的視野範圍中已不存在主講者的衣服且僅存在主講者的部分右手。
一併參考第2圖以及第4圖。在操作S230中，處理器111對俯視校正影像320執行物件擷取程序以產生至少一目標物件方框(第4圖中以兩個目標物件方框TO1-TO2為例，但本揭示不以此數量為限)。
首先，處理器111對俯視校正影像320執行濾波程序以濾除雜訊且產生經濾波影像。濾波程序可例如為高斯濾波(Gaussian filtering)程序、均值濾波(Mean filtering)程序、雙邊濾波(Bilateral filtering)程序或其他各種濾波程序，其中雙邊濾波程序可同時達到雜訊濾除以及增強物件邊界的效果。接著，處理器111對經濾波影像執行強化(Sharpen)程序以產生經處理影像330。相較於第3圖中的俯視校正影像320，第4圖中經處理影像330的物件邊緣較清楚。各種合適的強化程序皆在本揭示的範圍中。
接著，處理器111對經處理影像330執行顏色分割程序。舉例而言，處理器111利用K平均演算法(KMeans)將經處理影像330中各像素的顏色進行分類以將前景物件與背景環境分離。如前所述，當背景環境為色彩單調的環境時，可更有利前景物件與背景環境之間的分離。接著，處理器111對前景物件執行邊緣偵測程序以決定各前景物件的輪廓。當決定出各前景物件的輪廓後，處理器111可決定且定位出物件方框O1-O3。
於此特別說明的是，雖然第4圖繪示出了三個物件方框O1-O3，但本揭示不以此數量為限。其他各種合適的數量皆在本揭示的範圍中。另外，本揭示亦不以K平均演算法為限，其他各種合適的將前景物件與背景環境分離的演算法皆在本揭示的範圍中。
接著，處理器111對物件方框O1-O3執行物件偵測(Object detection)程序以判斷出該些物件方框O1-O3中的物件種類。以第4圖示例而言，物件方框O1以及物件方框O2中的物件為晶片，而物件方框O3中的物件為手。
接著，處理器111執行物件排除程序以自物件方框O1-O3決定出目標物件方框。
在一些實施例中，處理器111可設定哪些物件為常見物件(例如：手或滑鼠)。處理器111可將這些常見物件列為需排除的物件。以第4圖為例，處理器111會排除物件方框O3(手)，且將剩餘的物件方框O1-O2選擇為目標物件方框TO1-TO2。雖然第4圖中目標物件方框TO1-TO2中的物件皆為晶片，但本揭示不以此為限。舉例而言，在其他實施例中，目標物件方框TO1中的物件可為晶片，而目標物件方框TO2中的物件可為使用說明光碟。也就是說，目標物件方框TO1-TO2中的物件可為相同種類或為不同種類。
在一些實施例中，使用者可預先透過輸入介面113設定目標物件的種類。處理器111可依據使用者所設定的目標物件種類建立欲被追蹤的目標物件清單。目標物件清單中可記載一種目標物件或多種目標物件種類。舉例而言，使用者可將晶片設定為目標物件以產生目標物件清單。接著，處理器111會將包含此種類目標物件(晶片)的物件方框O1-O2選擇為目標物件方框TO1-TO2，且排除剩餘的物件方框O3。在其他實施例中，目標物件清單可包含不同種類的目標物件。這些不同種類的目標物件可屬於同一主題，以達到主題式追蹤。舉例而言，目標物件清單可包含晶片以及使用說明光碟。如此，晶片的物件方框以及使用說明光碟的物件方框皆會被選擇為目標物件方框。
一併參考第2圖以及第5圖。在操作S240中，處理器111對目標物件方框TO1-TO2執行置中程序以產生置中影像340。首先，處理器111依據目標物件方框TO1-TO2決定出整合目標物件方框MO。換句話說，整合目標物件方框MO可涵蓋所有目標物件方框TO1-TO2。接著，處理器111會依據整合目標物件方框MO對經處理影像330進行裁切以將整合目標物件方框MO放大且置中以產生置中影像340。在一些實施例中，經放大的整合目標物件方框LMO的中心點C會與置中影像340的中心點C對齊。在一些實施例中，經放大的整合目標物件方框LMO的長寬比會相同於整合目標物件方框MO的長寬比。
在一些實施例中，主講者可透過輸入介面113設定經放大的整合目標物件方框LMO與置中影像340的上邊界、下邊界、左邊界以及右邊界之間的距離以達到其所欲達到的顯示效果。在一些實施例中，主講者亦可透過輸入介面113設定影像的調整速度以及調整時間以達到其所欲達到的效果。
在操作S250中，處理器111輸出置中影像340以供顯示面板115進行顯示。在一些實施例中，處理器111更將置中影像340(例如：透過視訊會議伺服器)輸出至接收裝置120的處理器121以供顯示面板125進行顯示。如此，與會者可透過顯示面板125觀看到最終的置中影像340。由於置中影像340已校正為正上方視角且目標物件被放大且置中，因此與會者可更專注觀看置中影像340中的目標物件且同步聆聽主講者對此目標物件的講解內容。據此，整個視訊會議的溝通可更有效率。
在一些相關技術中，需要多台相機才能達到追蹤目標物件的功效。在一些相關技術中，僅追蹤單一目標物件或是在多個不同的畫面追蹤單一目標物件。
相較於上述該些相關技術，本揭示僅須單一相機114即可達到俯視校正且追蹤目標物件的功效。另外，本揭示可在同一畫面同時追蹤多個目標物件。
在一些實施例中，輸入影像310為動態影像。也就是說，輸入影像310包含複數幀(frame)。在實際應用上，主講者可能會在講解過程中改變目標物件的位置、改變目標物件的形狀、將目標物件移出相機114的拍攝範圍或將新的目標物件移入相機114的拍攝範圍。當主講者進行上述操作時，下一幀的整合目標物件方框MO的位置或範圍可能會與目前這一幀的整合目標物件方框MO的位置或範圍不相同。而處理器111會依據前後兩幀的整合目標物件方框MO的位置或範圍計算出方框位移量或方框範圍改變量，且利用平滑曲線程序(例如：平滑曲線公式)決定前後兩幀的整合目標物件方框MO的縮放比例以及調整對前後兩幀的經處理影像330的裁切方式。由於平滑曲線程序可使前後兩幀的變化較不劇烈，因此可讓觀看者擁有較佳且較平順的觀看體驗。在一些實施例中，主講者亦可透過輸入介面113設定前後兩幀的調整速度以及調整時間以達到其所欲達到的效果。
綜上所述，本揭示的影像處理方法以及影像處理系統，可對影像執行俯視校正程序且可將影像中的目標物件置中以達到追蹤目標物件的功效。
雖然本揭示已以實施方式揭示如上，然其並非用以限定本揭示，任何本領域具通常知識者，在不脫離本揭示之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:影像處理系統 110:傳輸裝置 111:處理器 112:記憶體 113:輸入介面 114:相機 115:顯示面板 120:接收裝置 121:處理器 122:記憶體 123:輸入介面 124:相機 125:顯示面板 200:影像處理方法 310:輸入影像 320:俯視校正影像 330:經處理影像 340:置中影像 S210,S220,S230,S240,S250:操作 O1,O2,O3:物件方框 TO1,TO2:目標物件方框 MO:整合目標物件方框 LMO:經放大的整合目標物件方框 C:中心點
為讓本揭示之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能夠更明顯易懂，所附圖式之說明如下： 第1圖是依照本揭示一些實施例所繪示的一影像處理系統的示意圖； 第2圖是依照本揭示一些實施例所繪示的一影像處理方法的流程圖； 第3圖是依照本揭示一些實施例所繪示的一俯視校正程序的示意圖； 第4圖是依照本揭示一些實施例所繪示的一物件擷取程序的示意圖；以及 第5圖是依照本揭示一些實施例所繪示的一置中程序的示意圖。
200:影像處理方法
S210,S220,S230,S240,S250:操作

Claims (10)

  1. 一種影像處理方法，包含： 由一處理器接收來自一相機的一輸入影像； 由該處理器執行一俯視校正程序以依據該輸入影像產生一俯視校正影像； 由該處理器對該俯視校正影像執行一物件擷取程序以產生至少一目標物件方框； 由該處理器對該至少一目標物件方框執行一置中程序以產生一置中影像；以及 由該處理器輸出該置中影像以供一顯示面板進行顯示。
  2. 如請求項1所述的影像處理方法，其中由該處理器執行該俯視校正程序包含： 由該處理器對該輸入影像執行一形變校正程序以產生一形變校正影像；以及 由該處理器對該形變校正影像執行該俯視校正程序以產生該俯視校正影像。
  3. 如請求項1所述的影像處理方法，其中由該處理器對該俯視校正影像執行該物件擷取程序包含： 由該處理器對該俯視校正影像執行一濾波程序以及一強化程序以產生一經處理影像； 由該處理器對該經處理影像執行一顏色分割程序以及一邊緣偵測程序以定位出該至少一物件方框；以及 由該處理器對該至少一物件方框執行一物件偵測程序以自該至少一物件方框中決定該至少一目標物件方框。
  4. 如請求項3所述的影像處理方法，其中由該處理器對該至少一物件方框執行該物件偵測程序包含： 由該處理器對該至少一物件方框執行該物件偵測程序以及一物件排除程序以自該至少一物件方框中決定該至少一目標物件方框。
  5. 如請求項3所述的影像處理方法，其中該至少一目標物件方框包含複數目標物件方框，且該些目標物件方框中的複數目標物件屬於一目標物件清單。
  6. 如請求項3所述的影像處理方法，其中由該處理器對該至少一目標物件方框執行該置中程序包含： 由該處理器依據該至少一目標物件方框決定一整合目標物件方框；以及 由該處理器依據該整合目標物件方框對該經處理影像進行裁切以將該整合目標物件方框放大且置中進而產生該置中影像。
  7. 如請求項6所述的影像處理方法，其中該輸入影像為一動態影像且該影像處理方法更包含： 由該處理器對該動態影像中一第一幀的該整合目標物件方框與該動態影像中一第二幀的該整合目標物件方框執行一平滑曲線程序。
  8. 一種影像處理系統，包含： 一相機，用以拍攝一輸入影像； 一記憶體，用以儲存包含複數指令的一程式；以及 一處理器，用以執行該些指令以執行以下操作： 接收來自該相機的該輸入影像； 執行一俯視校正程序以依據該輸入影像產生一俯視校正影像； 對該俯視校正影像執行一物件擷取程序以產生至少一目標物件方框； 對該至少一目標物件方框執行一置中程序以產生一置中影像；以及 輸出該置中影像以供一顯示面板進行顯示。
  9. 如請求項8所述的影像處理系統，其中執行該俯視校正程序包含： 對該輸入影像執行一形變校正程序以產生一形變校正影像；以及 對該形變校正影像執行該俯視校正程序以產生該俯視校正影像。
  10. 一種非暫態電腦可讀取記錄媒體，用以儲存包含複數指令的一程式，其中當一處理器執行該些指令時，該處理器執行以下操作： 接收來自一相機的一輸入影像； 執行一俯視校正程序以依據該輸入影像產生一俯視校正影像； 對該俯視校正影像執行一物件擷取程序以產生至少一目標物件方框； 對該至少一目標物件方框執行一置中程序以產生一置中影像；以及 輸出該置中影像以供一顯示面板進行顯示。
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CN101438590A (zh) * 2006-05-09 2009-05-20 日产自动车株式会社 车辆周围图像提供装置和车辆周围图像提供方法

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CN101438590A (zh) * 2006-05-09 2009-05-20 日产自动车株式会社 车辆周围图像提供装置和车辆周围图像提供方法

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