提取圖像的背景亮度圖的裝置和方法、去陰影裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及圖像處理領(lǐng)域，具體地涉及計算機視覺，更具體地，涉及一種用于提取 圖像的背景亮度圖的裝置和方法、自動去除圖像中的陰影的去陰影裝置和方法以及包括該 去陰影裝置的掃描儀或數(shù)碼相機。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，可以通過掃描儀或數(shù)碼相機等設(shè)備獲取待掃描對象比如紙質(zhì)書籍或雜志的 圖像，從而將其數(shù)字化。但是，由于光線影響以及待掃描對象比如書籍的表面本身的彎曲， 所獲得的圖像通常存在陰影，如圖1所示。因此，為了改善成像效果，期望自動地去除這些 陰影。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 在下文中給出了關(guān)于本發(fā)明的簡要概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明的某些方面的基本 理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個概述并不是關(guān)于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的 關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概 念，以此作為稍后論述的更詳細描述的前序。
[0004] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于提取圖像的背景亮度圖的裝置，包括：亮 度提取單元，被配置為提取圖像中各處的亮度值以獲得亮度圖；分離單元，被配置為基于亮 度圖將圖像的背景和前景分離，以獲得初始背景亮度圖；頂部和底部亮度獲取單元，被配置 為提取初始背景亮度圖中的最上一行和最下一行的值分別作為頂部亮度和底部亮度，并且 在頂部亮度和/或底部亮度存在部分缺失的情況下，分別利用頂部亮度和/或底部亮度中 的已有數(shù)據(jù)對缺失的部分進行補充以獲得完整的頂部亮度和底部亮度；以及插值單元，被 配置為基于頂部和底部亮度獲取單元獲得的完整的頂部亮度和底部亮度對整幅圖像進行 插值，以獲得圖像的背景亮度圖。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種去除圖像中的陰影的去陰影裝置，包括上 述用于提取圖像的背景亮度圖的裝置，該去陰影裝置還包括消除單元，被配置為從亮度圖 中去除背景亮度圖的影響。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還提供了一種用于提取圖像的背景亮度圖的方法，包 括：提取圖像中各處的亮度值以獲得亮度圖；基于亮度圖將圖像的背景和前景分離，以獲 得初始背景亮度圖；提取初始背景亮度圖中的最上一行和最下一行的值分別作為頂部亮度 和底部亮度，并且在頂部亮度和/或底部亮度存在部分缺失的情況下，分別利用頂部亮度 和/或底部亮度中的已有數(shù)據(jù)對缺失的部分進行補充以獲得完整的頂部亮度和底部亮度； 以及基于所獲得的完整的頂部亮度和底部亮度對整幅圖像進行插值，以獲得圖像的背景亮 度圖。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，還提供一種去除圖像中的陰影的去陰影方法，包括上 述用于提取圖像的背景亮度圖的方法，該去陰影方法還包括從亮度圖中去除背景亮度圖的 影響。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還提供了一種掃描儀和數(shù)碼相機，包括上述去陰影裝 置。
[0009] 依據(jù)本發(fā)明的其它方面，還提供了相應(yīng)的計算機程序代碼、計算機可讀存儲介質(zhì) 和計算機程序產(chǎn)品。
[0010] 通過以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例的詳細說明，本發(fā)明的這些以及其他優(yōu) 點將更加明顯。
【附圖說明】
[0011] 為了進一步闡述本發(fā)明的以上和其它優(yōu)點和特征，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體 實施方式作進一步詳細的說明。所述附圖連同下面的詳細說明一起包含在本說明書中并且 形成本說明書的一部分。具有相同的功能和結(jié)構(gòu)的元件用相同的參考標(biāo)號表示。應(yīng)當(dāng)理解， 這些附圖僅描述本發(fā)明的典型示例，而不應(yīng)看作是對本發(fā)明的范圍的限定。在附圖中：
[0012] 圖1示出了具有陰影的圖像的示例；
[0013] 圖2示出了根據(jù)本申請的一個實施例的用于提取圖像的背景亮度圖的裝置的結(jié) 構(gòu)框圖；
[0014] 圖3示出了根據(jù)本申請的一個實施例的分離單元的結(jié)構(gòu)框圖；
[0015] 圖4示出了根據(jù)本申請的一個實施例的背景部分提取模塊的結(jié)構(gòu)框圖；
[0016] 圖5示出了圖1中的圖像對應(yīng)的梯度圖的示例；
[0017] 圖6示出了對圖5進行二值化后獲得的圖的示例；
[0018] 圖7示出了對圖6進行標(biāo)記之后獲得的圖的示例；
[0019] 圖8示出了對圖7進行填充之后獲得的初始背景亮度圖的示例；
[0020] 圖9示出了對缺失部分進行補充時使用的模型的示意圖；
[0021] 圖10 出了最終獲得的背景殼度圖的例；
[0022] 圖11示出了根據(jù)本申請的另一個實施例的用于提取圖像的背景亮度圖的裝置的 結(jié)構(gòu)框圖；
[0023] 圖12示出了根據(jù)本申請的一個實施例的去除圖像中的陰影的去陰影裝置的結(jié)構(gòu) 框圖；
[0024] 圖13示出了圖1去除陰影之后的圖像的示例；
[0025] 圖14示出了根據(jù)本申請的實施例的用于提取圖像的背景亮度圖的方法和去除圖 像中的陰影的去陰影方法的流程圖；
[0026] 圖15示出了圖14中的步驟S12的子步驟的流程圖；
[0027] 圖16示出了圖15中的步驟S201的子步驟的流程圖；以及
[0028] 圖17是其中可以實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的實施例的方法和/或裝置的通用個人計算機 的示例性結(jié)構(gòu)的框圖。
【具體實施方式】
[0029] 在下文中將結(jié)合附圖對本發(fā)明的示范性實施例進行描述。為了清楚和簡明起見， 在說明書中并未描述實際實施方式的所有特征。然而，應(yīng)該了解，在開發(fā)任何這種實際實施 例的過程中必須做出很多特定于實施方式的決定，以便實現(xiàn)開發(fā)人員的具體目標(biāo)，例如，符 合與系統(tǒng)及業(yè)務(wù)相關(guān)的那些限制條件，并且這些限制條件可能會隨著實施方式的不同而有 所改變。此外，還應(yīng)該了解，雖然開發(fā)工作有可能是非常復(fù)雜和費時的，但對得益于本公開 內(nèi)容的本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，這種開發(fā)工作僅僅是例行的任務(wù)。
[0030] 在此，還需要說明的一點是，為了避免因不必要的細節(jié)而模糊了本發(fā)明，在附圖中 僅僅示出了與根據(jù)本發(fā)明的方案密切相關(guān)的設(shè)備結(jié)構(gòu)和/或處理步驟，而省略了與本發(fā)明 關(guān)系不大的其他細節(jié)。
[0031] 如上所述，期望提供一種裝置和方法來實現(xiàn)對待掃描對象比如書籍成像獲得的圖 像中的陰影的自動去除。為了解決該問題，關(guān)鍵在于準確地獲得圖像的背景亮度圖，在版面 復(fù)雜的情況下更是如此。
[0032] 下面參照圖2來描述根據(jù)本申請的一個實施例的用于提取圖像的背景亮度圖的 裝置100的結(jié)構(gòu)，如圖2所示，裝置100包括：亮度提取單元101，被配置為提取圖像中各處 的亮度值以獲得亮度圖；分離單元102,被配置為基于亮度圖將圖像的背景和前景分離，以 獲得初始背景亮度圖；頂部和底部亮度獲取單元103,被配置為提取初始背景亮度圖中的 最上一行和最下一行的值分別作為頂部亮度和底部亮度，并且在頂部亮度和/或底部亮度 存在部分缺失的情況下，分別利用頂部亮度和/或底部亮度中的已有數(shù)據(jù)對缺失的部分進 行補充以獲得完整的頂部亮度和底部亮度；以及插值單元104,被配置為基于頂部和底部 亮度獲取單元獲得的完整的頂部亮度和底部亮度對整幅圖像進行插值，以獲得圖像的背景 亮度圖。
[0033] 為了獲取圖像的背景亮度圖，裝置100首先從圖像中分離出背景，并且利用頂部 亮度和底部亮度中的已有數(shù)據(jù)對缺失的部分進行補充，然后利用獲得的完整的頂部亮度和 底部亮度對整個圖像進行插值。
[0034]這里所述的圖像可以是彩色圖像，也可以是灰度圖像。圖像的示例如圖1所示。
[0035] 亮度提取單元101可以針對各個像素提取其亮度值從而獲得亮度圖。作為一個示 例，當(dāng)圖像為彩色圖像時，亮度提取單元101可以將彩色圖像轉(zhuǎn)換到Y(jié)UV彩色空間并將其中 的Y圖像作為亮度圖。而當(dāng)圖像為灰度圖像時，可以使用灰度值來作為亮度值。
[0036] 然后，分離單元102基于亮度圖根據(jù)圖像的背景和前景在亮度方面的特征的不同 來對二者進行分離，即利用了圖像的內(nèi)容信息。下面參照圖3給出分離單元102的一個示 例。如圖3所示，分離單元102包括：背景部分提取模塊201，被配置為提取亮度圖中作為 背景的部分；以及填充模塊202,被配置為使用前景周圍的背景部分的像素的值來對前景 進行一定程度的填充，并將填充后獲得的亮度圖作為初始背景亮度圖。
[0037] 其中，設(shè)置填充模塊202是為了去除前景中面積較小的區(qū)域，從而降低噪聲。這 里所述的填充可以是用背景部分的像素值來代替前景中的至少一部分像素的值，填充的程 度、即每次填充的像素數(shù)量可以事先設(shè)定。
[0038] 圖4示出了根據(jù)本申請的一個實施例的背景部分提取模塊201的結(jié)構(gòu)框圖。背景 部分提取模塊201包括：轉(zhuǎn)換部2011，被配置為將亮度圖轉(zhuǎn)換為梯度圖并進