[發明專利]圖像處理設備和圖像處理方法

有效

• 申請號: 200810089949.8
• 申請日: 2008-04-11
• 公開（公告）號: CN101286230A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發明（設計）人: 池田和世
• 申請（專利權）人: 佳能株式會社
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06K9/46;G06F17/30
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所
• 代理人: 劉新宇;陳立航

技術領域

本發明涉及一種從圖像提取邊緣特征的圖像處理設備和圖像處理方法。

背景技術

迄今為止，已經提出了使用邊緣特征的各種圖像檢索方法和識別方法。典型的邊緣提取方法涉及使用差分濾波器對包括鄰近像素的范圍進行每像素的計算。所使用的濾波器包括Prewitt濾波器、Sobel濾波器、Robison濾波器、以及Kirsch濾波器。在將邊緣特征用于圖像檢索等的情況下，在許多情況下，使用圖像的部分區域中的邊緣分布作為特征量。

在“MPEG-7邊緣直方圖描述符的高效使用(Efficient?Use?ofMPEG-7?Edge?Histogram?Descriptor)”(Chee?Sun?Won?et?al.，ETRI?Journal，Vol.24，Feb.2002，下文中稱為文獻1)中公開的邊緣直方圖使用如下邊緣提取方法：與使用Sobel濾波器等的方法相比，該邊緣提取方法需要以較低的計算成本來獲得邊緣分布。現在將說明在文獻1中公開的邊緣提取方法。

首先，將輸入圖像10分割為4×4個子圖像11，如在圖12中所示。將各子圖像進一步分割為正方形圖像塊12以便近似規定數。接著，將圖像塊進一步分割為4(2×2)個分區(compartment)13，判斷各分區的平均亮度a(0)～a(3)。接著，使用與圖13A～13D中示出的四個方向，即(a)垂直、(b)水平、(c)45度、和(d)135度以及圖13E中示出的無方向相對應的濾波器來計算各邊緣強度(edge?strength)m_v、m_h、m_d45、m_d135和m_nd。例如，當a(n)表示將圖像塊12分割成的四個分區的每個的平均亮度時，由下面的表達式來表示m_v(注意，n＝0～3，并且表示附給四個分區中每個的數字)。

m_v＝|1×a(0)+(-1)×a(1)+1×a(2)+(-1)×a(3)|??????(1)

當邊緣強度m_v、m_h、m_d45、m_d135和m_nd中的最大值大于或等于規定閾值A時，將最大值的方向確定為目標圖像塊的邊緣的方向。閾值A是認為存在邊緣的最小強度值。通過計數子圖像11中包括的每個圖像塊12的方向來計算邊緣直方圖Eij。注意，i＝0～4對應于圖13A～13E中示出的濾波器，j＝0～15對應于子圖像11。使用這樣獲得的邊緣直方圖Eij作為特征量。

然而，盡管與使用Sobel濾波器等的邊緣提取方法相比，文獻1中示出的邊緣提取方法具有小的計算成本的優勢，但是該邊緣提取方法并不總是能夠滿意地獲得邊緣特征。將作為例子說明將該邊緣提取方法應用于以二值圖像的線為目標的圖像檢索的情況，在這種情況下，該問題更顯著。

在圖14A中，四個等距離線21重疊通過將寬度為2d的四個圖像塊分割成四個所分別獲得的總共16個區域。對于二值圖像的線，經常使用以等距離分區的直線構成的陰影來表示特定濃度的區域，例如對應于線21的區域等。對于這些陰影區域，根據圖像塊12的大小和線21的分區之間的關系，不總是可以提取陰影。例如，考慮圖像塊12的大小和線21的分區同步的情況，如在圖14A中所示。假定圖像塊12的大小(寬度和高度)是2d，線21的厚度(寬度)是b，線21之間的分區為g。例如，當這些值處于下面的等式(2)中示出的關系時，等式(1)中的a(n)值將全部相同。因此，m_v值將為0，使得盡管垂直線明顯地存在，也不可能檢測到該垂直線。

d＝b+g??????(2)

在進行使用邊緣直方圖的圖像檢索的情況下，如果查詢提供的圖像的邊緣直方圖與數據庫中存儲的圖像的邊緣直方圖類似，則能夠檢索到圖像。因此，即使線21存在，如圖14A所示，如果總是不可能到檢測邊緣，則數據庫和查詢中的邊緣直方圖的特征量也將類似。然而，在圖像塊12的大小和線21的分區略微不同步的情況下，如圖14B，根據偏移的程度，可能或者不可能檢測到邊緣。例如，考慮將圖像塊12和陰影線21布置在如圖14B的關系中的情況。當圖像塊12的大小(寬度和高度)為2d、線21的左邊緣偏移圖像塊12的左邊緣a、線21的厚度為b、線21之間的分區為g、線21的亮度為0、并且白色背景的亮度是255時，等式(1)中的值將為如下所示。

a(0)＝a(2)＝(d-(b-a)×255)/d

a(1)＝a(3)＝((d-b)×255)/d

m_v＝(a×255)/d?????????????????(3)