TWM622922U - 自動搜尋多灰階感興趣區域的系統 - Google Patents

Abstract

本新型揭露一種自動搜尋多灰階感興趣區域的系統，提出一電腦系統，取得由一影像設備拍攝一標準多階灰階圖產生的數位影像，從數位影像中的亮度資訊決定第一亮度門檻與第二亮度門檻，可根據亮度門檻二值化數位影像以得出一總二值化圖，再從總二值化圖決定數位影像中的一灰階圖區域，接著根據灰階圖區域從數位影像中得出包括多個灰階區塊的感興趣區域，能以此評價產生所述數位影像的影像設備。

Description

自動搜尋多灰階感興趣區域的系統

本新型關於一種搜尋影像中感興趣區域的技術，特別是指一種用於評估影像中灰階資訊的自動搜尋多灰階感興趣區域的系統。

數位照相機主要元件包括光學系統（如鏡頭與光學元件）與電路系統，電路系統主要如影像感測器、影像處理器與控制電路，影像感測器如感光耦合元件（charge-coupled device，CCD）與互補式金屬氧化物半導體（complementary metal-oxide-semiconductor，CMOS），控制電路用於控制光圈、快門、感光參數與拍照程序，影像處理器則是用於處理自影像感測器形成的影像數據，產生最終的影像。

以影像設備為例，形成一張數位影像的過程係由影像感測器根據各種感光參數感應通過鏡頭取得的光線，接著產生影像數據，並經影像處理器產生數位影像，因此可以根據影像設備所產生的數位影像來評價影像設備。

影像設備例如照相機與攝影機，出廠前會評估設備的品質，例如查看影像設備輸出的數位影像是否符合品質的要求，其中檢測項目之一是檢測輸出影像的灰階表現，這是因為人眼視覺上對灰階差異上較為敏感，並在色彩表現過程灰階影像的色偏更是影響影像品質的重要因素，因此影像校正需要參照影像灰階資訊，而習知的檢測方式是以人工搭配檢測儀器判定影像品質，容易產生錯誤或是檢測品質不一致的問題。

有鑑於習知檢測影像中灰階資訊的方式的缺失，本新型揭露書公開一種自動搜尋多灰階感興趣區域的系統。

在一實施方案中，所述自動搜尋多灰階感興趣區域的系統提出一電腦系統，其中運行自動搜尋多灰階感興趣區域的方法，應用於評價影像設備。在電腦系統運行的方法中，先取得影像設備拍攝一標準多階灰階圖產生的數位影像，例如，標準多階灰階圖為一柯達多灰階圖形卡，接著根據數位影像中的亮度資訊取得第一亮度門檻以及第二亮度門檻，較佳地，可以為從數位影像中所取得的最亮值與最暗值。

之後以第一亮度門檻二值化數位影像，以得出第一二值化圖，以及以第二亮度門檻二值化數位影像，以得出第二二值化圖，經合成第一二值化圖與第二二值化圖得出一總二值化圖，接著可以從總二值化圖決定數位影像中的一灰階圖區域，這部分可以先從總二值化圖中判定出具有一寬度與一長度的區域，可定義出灰階圖區域。

再根據灰階圖區域，從數位影像中得出包括多個灰階區塊的感興趣區域，其中方式可採用一圓周劃分法或者級數演算法，以從數位影像中劃分多個灰階區塊，可以根據此多個灰階區塊中每一個灰階區塊的灰階值比對標準多階灰階圖後，評價影像設備。

為使能更進一步瞭解本新型的特徵及技術內容，請參閱以下有關本新型的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本新型加以限制。

為充分瞭解本新型之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本新型做一詳細說明，說明如後：

於本新型中，係使用「一」或「一個」來描述本文所述的單元、元件和組件。此舉只是為了方便說明，並且對本新型之範疇提供一般性的意義。因此，除非很明顯地另指他意，否則此種描述應理解為包括一個、至少一個，且單數也同時包括複數。

於本文中，用語「包含」、「包括」、「具有」、「含有」或其他任何類似用語意欲涵蓋非排他性的包括物。舉例而言，含有複數要件的一元件、結構、製品或裝置不僅限於本文所列出的此等要件而已，而是可以包括未明確列出但卻是該元件、結構、製品或裝置通常固有的其他要件。除此之外，除非有相反的明確說明，用語「或」是指涵括性的「或」，而不是指排他性的「或」。

本創作關於一種自動搜尋多灰階感興趣區域的系統，所應用的情境可參考圖1所示的系統實施例圖，提出電腦系統10，電腦系統10連接一待評價的影像設備100，影像設備100如照相機與攝影機。在所述方法中，影像設備100拍攝一標準多階灰階圖，利用影像設備100輸出的數位影像對照所拍攝的標準多階灰階圖來評價影像設備100，或者是作為校正影像設備100的依據。

電腦系統10設有影像擷取單元101，如一影像擷取卡或是影像擷取裝置，通過其軟硬體的運作接收影像設備100輸出的數位影像，再以處理單元103處理所接收的數位影像，特別取得數位影像中的感興趣區域，可根據搜尋感興趣區域的結果評估影像擷取裝置的取像能力。在所述實施例中，即取得其中多階灰階資訊，比對標準多階灰階圖的影像資訊，通過輸出單元105輸出評價結果。

進一步地，在創作所提出的方法中，影像設備100所拍攝的標準多階灰階圖需要有灰色區域，例如如柯達多灰階圖形卡（Kodak grayscale chart），或者亦可以背景為整個灰色、白色或黑色者，可以取得畫面的特定亮度資訊，如平均亮度，或最亮與最暗值，以此設為門檻值，再使用形態學找出灰階區域，通過影像設備輸出的影像測試出影像設備中感光元件產生的雜訊，可評估其影像穩定性（stability）。所揭示自動搜尋多灰階感興趣區域的方法主要是以影像中多灰階圖形為感興趣區域，其技術目的之一是通過感興趣區域中多階灰階資訊檢視或校正影像設備輸出的數位影像，並可藉以評價此影像裝置，亦可利用上述標準多階灰階圖校正影像設備。

圖2顯示自動搜尋多灰階感興趣區域的方法的實施例流程圖。

預備一影像設備，可以為任何可以拍攝並輸出影像的影像系統，並預備一標準多階灰階圖，如圖3所示的範例。在方法一開始，由影像設備拍攝標準多階灰階圖（步驟S201），產生一數位影像，由一電腦系統取得後，從數位影像中擷取其中感興趣的區域，如灰階影像區域，擷取其中資訊後比對標準多階灰階圖，以此來評估影像設備的取像品質。

利用電腦系統中的影像處理方法取得影像中畫素值，並從畫素值中得出影像的亮度資訊，所述方法即從中決定之後演算二值化（binarization）的門檻，根據實施例之一，根據數位影像中的亮度分布決定第一亮度門檻以及第二亮度門檻，例如可以從畫素值（如0至255）得出影像的平均亮度，以此決定亮度門檻，或是從影像中得出最亮和最暗的值（步驟S203），第一亮度門檻可設為數位影像中的最亮值，而第二亮度門檻可設為數位影像中的最暗值。

之後，使得所述方法以第一亮度門檻二值化數位影像以得出第一二值化圖（步驟S205），可以參考圖4所示以最亮門檻值得出二值化圖的實施例圖，圖中顯示根據亮度門檻經過二值化演算後的影像畫素剩下以0與1分別演示的白色與黑色區域；再以第二亮度門檻二值化數位影像以得出第二二值化圖（步驟S207），可參考圖5所示以最暗門檻值得出二值化圖的實施例圖，圖中同樣顯示出根據亮度門檻經過二值化演算為具有白色與黑色區域的圖形。接著合成兩張二值化圖（步驟S209），可參考圖6所示最亮與最暗門檻值形成的總二值化圖的實施例圖。

根據以上步驟合成得出的總二值化圖，通過影像處理技術從中判斷出圖形中的灰階圖形，例如，在步驟S211中，可以根據從上述步驟設定的亮度門檻定出圖形中長度與寬度。在此一提的是，在此步驟中可利用形態學（Morphology）找影像中有興趣的區域，所述形態學為一種非線性影像分析技術，可用於分析與辨識影像中特定區域與圖形，例如可以通過形態學得出特定邊界與輪廓，而在本創作所揭示的方法中，其主要目的是要從數位影像中得出步驟S201中拍攝標準多階灰階圖所形成的灰階圖區域。舉例來說，可以步驟S209得出的總二值化圖進行形態學處理，針對圖形中最亮與最暗區域的邊緣依序執行侵蝕（erosion）及膨脹（dilation）等運算，可以消除雜訊，以及通過考量各種分散區域的集合後，準確地分析出灰階圖區域的長度與寬度。

通過形態學得出的影像區域可對比出所述方法要得出的感興趣區域，即由總二值化圖決定數位影像中具有一寬度與一長度的灰階圖區域。之後，可採用一圓周劃分法或一級數演算法從數位影像中的灰階圖區域劃分多個灰階區塊，即為所述方法要得出的感興趣區域（region of interest，ROI）（步驟S213）。所述感興趣區域可以參考圖7所示從數位影像中得出包括多個灰階區塊的實施例圖，通過上述圓周劃分法或級數演算法可以進一步地由總二值化圖決定具有一寬度與一長度的灰階圖區域中劃分出多個灰階區塊，相鄰灰階區塊有一定的灰階值差異，因此也可通過影像處理方法計算得出每一區塊灰階值（步驟S215），其目的之一是以每一個灰階區塊的灰階值比對最初（如步驟S201）拍攝的標準多階灰階圖，以評價產生數位影像的影像設備（步驟S217）。

圖8以範例顯示以圓周劃分法從數位影像中劃分多個灰階區塊的示意圖，利用圓周劃分法的目的是，因影像設備拍攝照片時，因為鏡頭會有扭曲失真（distortion），通過圖8示意表示的圓周劃分法可以經由考量鏡頭曲率而正確地根據畫素的灰階資訊劃分出多個灰階區塊，也就是相鄰灰階區塊之間有系統設定的差異，使得可以圓周劃分法以等比法則找出灰階之間的間隔，得出圖示畫出的多個灰階區塊。

更者，所述方法還可以級數演算法從數位影像中的灰階圖區域劃分多個灰階區塊，級數演算法如等比級數、等差級數或泰勒級數等，相關級數可以參考以下函式，同樣地也是考量影像設備的鏡頭的曲率產生的變形失真，可以從鏡頭中心向外以指數修正，藉此劃分出每個灰階區塊。

n = 階數（step）

r = 變形值（distortion）

a = 每一階寬度（width of grayscale）

綜上所述，根據以上實施例所描述的自動搜尋多灰階感興趣區域的系統，相對於現行手動標記感興趣區域的方法，系統中運行的方法提出一種智慧自動搜尋感興趣區域的演算法，配合二值化演算、形態學，以及劃分灰階區塊的演算法，從影像設備拍攝標準多階灰階圖得出的影像自動搜尋影像中感興趣區域，其目的之一可為通過影像中的灰階資訊評價影像設備。

本新型在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本新型，而不應解讀為限制本新型之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本新型之範疇內。因此，本新型之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。

100:影像設備 10:電腦系統 101:影像擷取單元 103:處理單元 105:輸出單元 S201～S217:步驟

圖1顯示實現自動搜尋多灰階感興趣區域的方法的系統實施例示意圖； 圖2顯示自動搜尋多灰階感興趣區域的方法的實施例流程圖； 圖3顯示一標準多階灰階圖； 圖4顯示以最亮門檻值得出二值化圖的實施例圖； 圖5顯示以最暗門檻值得出二值化圖的實施例圖； 圖6顯示最亮與最暗門檻值形成的總二值化圖的實施例圖； 圖7顯示從數位影像中得出包括多個灰階區塊的感興趣區域的實施例圖；以及 圖8顯示以圓周劃分法從數位影像中劃分多個灰階區塊的實施例示意圖。

100:影像設備

10:電腦系統

101:影像擷取單元

103:處理單元

105:輸出單元

Claims (6)

1. 一種自動搜尋多灰階感興趣區域的系統，包括： 一電腦系統，包括一影像擷取單元、一處理單元以及一輸出單元，其中： 通過該影像擷取單元接收由一影像設備拍攝一標準多階灰階圖所產生的一數位影像； 該處理單元處理該數位影像，以根據該數位影像中的亮度資訊取得一第一亮度門檻以及一第二亮度門檻； 該處理單元以該第一亮度門檻二值化該數位影像以得出一第一二值化圖，以及以該第二亮度門檻二值化該數位影像以得出一第二二值化圖； 通過該處理單元合成該第一二值化圖與該第二二值化圖以得出一總二值化圖；以及 通過該處理單元由該總二值化圖決定該數位影像中的一灰階圖區域，並根據該灰階圖區域從該數位影像中得出包括多個灰階區塊的感興趣區域。
2. 如請求項1所述的自動搜尋多灰階感興趣區域的系統，其中該第一亮度門檻為該數位影像中的一最亮值；該第二亮度門檻為該數位影像中的一最暗值。
3. 如請求項1所述的自動搜尋多灰階感興趣區域的系統，其中，由該總二值化圖中判定出具有一寬度與一長度的該灰階圖區域。
4. 如請求項1所述的自動搜尋多灰階感興趣區域的系統，其中根據該多個灰階區塊中每一個灰階區塊的灰階值比對該標準多階灰階圖，用以評價產生該數位影像的一影像設備，通過該輸出單元輸出一評價。
5. 如請求項4所述的自動搜尋多灰階感興趣區域的系統，其中該標準多階灰階圖為一柯達多灰階圖形卡。
6. 如請求項1至5中任一項所述的自動搜尋多灰階感興趣區域的系統，其中係採用一圓周劃分法或一級數演算法從該數位影像中得出的該灰階圖區域劃分該多個灰階區塊。

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