專利名稱：檢測(cè)及修細(xì)目標(biāo)的輪廓圖象的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于檢測(cè)及修細(xì)(thinning)視頻幀中的目標(biāo)的輪廓圖象，從而有可能用少量數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)來表示該輪廓圖象的方法與裝置。
在諸如電視電話、電視會(huì)議及高清晰度電視系統(tǒng)等數(shù)字電視系統(tǒng)中，由于視頻幀信號(hào)中的一個(gè)視頻行信號(hào)包括一序列稱作象素值的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，因此需要大量的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)來定義各視頻幀信號(hào)。然而，由于一條傳統(tǒng)的傳輸信道可資利用的頻帶寬度是有限的，為了通過它來傳輸可觀數(shù)量的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，不可避免地要通過采用各種數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)來壓縮或減少數(shù)據(jù)量，尤其是在諸如電視電話及電視會(huì)議系統(tǒng)等低比特率視頻信號(hào)編碼器的情況中。
用于編碼低比特率編碼系統(tǒng)的視頻信號(hào)的方法之一便是所謂的面向目標(biāo)的分析綜合編碼技術(shù)(見Michael Hotter的“基于運(yùn)動(dòng)二維目標(biāo)的面向目標(biāo)的分析綜合編碼”，信號(hào)處理圖象通訊2，409-428(1990))。
按照面向目標(biāo)的分析綜合編碼技術(shù)，將一個(gè)輸入視頻圖象分成目標(biāo)；并通過不同的編碼信道處理用于定義各目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)、輪廓及象素?cái)?shù)據(jù)的三組參數(shù)。
不用說，在處理一個(gè)目標(biāo)的輪廓圖象中，輪廓信息對(duì)于目標(biāo)形狀的分析與綜合是重要的。在基于特征點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)估算技術(shù)中，輪廓信息對(duì)于特征點(diǎn)的選擇也是必要的，其中定義為能夠代表目標(biāo)在幀中的運(yùn)動(dòng)的象素的特征點(diǎn)是根據(jù)輪廓信息選擇的。
表示輪廓圖象的方法之一為應(yīng)用諸如中和(sobel)算子等梯度算子的邊緣檢測(cè)技術(shù)。在這一方案中，用sobel算子計(jì)算視頻幀中所有象素的象素亮度方向梯度，并通過采用方向梯度得出它們的梯度大小。通過將視頻幀中各象素的梯度大小與一個(gè)預(yù)定的閾值進(jìn)行比較，便能檢測(cè)出該視頻幀中的邊緣點(diǎn)。(其梯度大小超過預(yù)定的閾值的象素點(diǎn)稱作邊緣點(diǎn))。檢測(cè)到的這些邊緣點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)輪廓圖象。然而，用傳統(tǒng)的邊緣檢測(cè)技術(shù)表示的輪廓圖象通常具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的象素寬度，而需要大量的數(shù)據(jù)來表示。
因此，本發(fā)明的主要目的為提供一種用于檢測(cè)及修細(xì)視頻幀中的一個(gè)目標(biāo)的輪廓圖象的改進(jìn)的方法與裝置，從而提供帶有減少了的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的輪廓圖象的經(jīng)濟(jì)表示。
按照本發(fā)明，提供了一種用在視頻信號(hào)編碼器中的裝置，用于檢測(cè)及修細(xì)視頻幀中的一個(gè)目標(biāo)的輪廓圖象，該裝置包括用于計(jì)算視頻幀中的象素的邊緣值及檢測(cè)邊緣點(diǎn)的裝置，其中各該邊緣點(diǎn)表示其邊緣值大于一個(gè)預(yù)定的閾值的一個(gè)象素位置，并且各所述邊緣值表示視頻幀中的一個(gè)象素與包圍該象素的相鄰象素之間的一個(gè)象素差；用于生成由檢測(cè)到的邊緣點(diǎn)構(gòu)成的輪廓圖象的裝置，其中該輪廓圖象提供用于描繪視頻幀中的目標(biāo)邊界的邊界信息，所述邊界信息包含沿視頻幀中的目標(biāo)的邊界的象素的位置數(shù)據(jù)及對(duì)應(yīng)于各象素位置的邊緣值；以及通過將各該邊緣點(diǎn)的邊緣值與包含在多個(gè)邊緣值組中的各邊緣值進(jìn)行比較而修細(xì)輪廓圖象的裝置，各該邊緣值組具有選自對(duì)應(yīng)于包圍所述各邊緣點(diǎn)的相鄰象素的邊緣值的三個(gè)邊緣值的一個(gè)系列。
從下述結(jié)合附圖給出的較佳實(shí)施例的描述中，本發(fā)明的上述及其它目的與特征將是顯而易見的，附圖中

圖1描述按照本發(fā)明的輪廓圖象檢測(cè)及修細(xì)裝置的方框圖；圖2示出本發(fā)明中所采用的邊緣點(diǎn)檢測(cè)方法的說明圖；圖3描繪一個(gè)示例性目標(biāo)邊緣值及其相鄰邊緣值；及圖4示出說明按照本發(fā)明的輪廓圖象修細(xì)過程的示例性幀。
參見圖1，其中示出了按照本發(fā)明的輪廓圖象檢測(cè)及修細(xì)裝置的方框圖。將一個(gè)輸入數(shù)字視頻信號(hào)作為一個(gè)當(dāng)前的或前面的幀信號(hào)存儲(chǔ)在一個(gè)第一幀存儲(chǔ)器100中，該幀存儲(chǔ)器與一個(gè)輪廓檢測(cè)單元200相連。將來自第一幀存儲(chǔ)器100的幀信號(hào)輸入到輪廓檢測(cè)單元200，供檢測(cè)視頻幀中目標(biāo)邊界上的邊緣點(diǎn)及生成該目標(biāo)的輪廓圖象。
輪廓檢測(cè)單元200用諸如下面給出的式1計(jì)算視頻幀中所有象素的邊緣值；并通過將計(jì)算出的邊緣值分配給它們各目的象素位置而提供輪廓圖象。式1表示在一個(gè)象素位置(x，y)上的邊緣值，該值定義為E(x，y)＝max{I(x，y)－I(x＋i，y＋i)}(其中-1≤i，j≤1)式1其中I(x，y)及I(x＋i，y＋i)表示圖象在象素位置(x，y)及(x＋i，y＋i)上的象素值。
更具體地，為了確定視頻幀中的一個(gè)象素(“目標(biāo)象素”)的邊緣值，從第一幀存儲(chǔ)器100中檢索出該目標(biāo)象素并將其提供給一個(gè)最大值檢測(cè)器210。此后，在一個(gè)系統(tǒng)控制器(未示出)的控制下順序地從第一幀存儲(chǔ)器100中檢索出包圍該目標(biāo)象素的8個(gè)相鄰象素并將它們提供給最大值檢測(cè)器210。最大值檢測(cè)器210從目標(biāo)象素中減去各該相鄰的8個(gè)象素，并將具有最大值的一個(gè)最大象素差提供給一個(gè)比較器220。在比較器220中，將來自最大值檢測(cè)器210的最大象素差與一個(gè)預(yù)定的閾值TH進(jìn)行比較以檢測(cè)邊緣點(diǎn)。通常，該預(yù)定的閾值TH為6，所述值6為消除噪聲影響的一個(gè)適當(dāng)?shù)闹?。如果最大象素差大于TH，便將其饋送到一個(gè)第二幀存儲(chǔ)器230并作為該目標(biāo)象素的邊緣值存儲(chǔ)在其中；否則將“零”饋送給第二幀存儲(chǔ)器230并作為該目標(biāo)象素的邊緣值存儲(chǔ)在其中。如果最大象素差超過TH，該象素位置表示一個(gè)邊緣點(diǎn)。以這一方式，確定視頻幀中所有象素的邊緣值并將它們存儲(chǔ)在第二幀存儲(chǔ)器230中，其中，檢測(cè)到的邊緣點(diǎn)的位置構(gòu)成了輪廓圖象。該輪廓圖象提供了描繪圖象中的目標(biāo)邊界的邊界信息，基中的邊界信息包含沿視頻幀中的目標(biāo)的邊界的象素的位置數(shù)據(jù)及對(duì)應(yīng)于各象素位置的邊緣值。
參見圖2，其中示出本發(fā)明中所采用的邊緣點(diǎn)檢測(cè)方法的說明圖。假定有兩個(gè)一維象素A與B，它們的象素值為15與55，并采用應(yīng)用sobel算子的已知邊緣檢測(cè)技術(shù)，用象素位置上的一個(gè)方向梯度的絕對(duì)值來定義該象素位置上的梯度大小，其中一個(gè)邊緣點(diǎn)表示其梯度大小超過該預(yù)定的閾值TH的一個(gè)象素位置。相應(yīng)地，如果TH值小于A與B之間的絕對(duì)象素差，則A與B都作為邊緣點(diǎn)檢測(cè)出來。
另一方面，按照本發(fā)明，選擇B而不是A作為一個(gè)邊緣點(diǎn)，因?yàn)橄笏夭預(yù)-B，即-40，小于預(yù)定的閾值TH，即6。
參見圖1，將輪廓檢測(cè)單元200所生成的輪廓圖象數(shù)據(jù)提供給一個(gè)輪廓修細(xì)單元300供進(jìn)一步處理。該輪廓修細(xì)單元300將輪廓圖象中的邊緣點(diǎn)的各邊緣值與若干個(gè)邊緣值組進(jìn)行比較，借此修細(xì)輪廓圖象，各該邊緣組具有選自對(duì)應(yīng)于包圍所述各邊緣點(diǎn)的8個(gè)相鄰象素的邊緣值的三個(gè)邊緣值的一個(gè)系列。
按照本發(fā)明，系統(tǒng)控制器(未示出)從第二幀存儲(chǔ)器230中檢索一個(gè)邊緣值(“目標(biāo)邊緣值”)及包圍該目標(biāo)邊緣值的8個(gè)相鄰的邊緣值，將它們提供給一個(gè)寄存器組310，其中的目標(biāo)邊緣值代表對(duì)應(yīng)于輪廓圖象中的邊緣點(diǎn)的邊緣值之一。寄存器組310由傳統(tǒng)的寄存器構(gòu)成，并連接到若干比較器320至350上。
具體地，目標(biāo)邊緣值存儲(chǔ)在寄存器REG.1中，而8個(gè)相鄰的邊緣值則分別存儲(chǔ)在寄存器REG.2至REG.9中。在圖3中，示出了一個(gè)示例性目標(biāo)邊緣值a1及其8個(gè)相鄰的邊緣值a2至a9。所述a1存儲(chǔ)在REG.1中，而a2至a9則分別存儲(chǔ)在REG.2至9中。
在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，將來自REG.1的目標(biāo)邊緣值a1通過一條線10饋送給四個(gè)比較器320至350的每一個(gè)并與四個(gè)邊緣值組，即(a2、a3、a5)，(a3、a4、a6)，(a6，a8，a9)及(a5，a7，a8)，中的每一個(gè)邊緣值進(jìn)行比較，各邊緣值組具有選自包圍該目標(biāo)邊緣值a1的8個(gè)相鄰的邊緣值a2至a9的三個(gè)邊緣值的一個(gè)系列。四個(gè)比較器中的每一個(gè)具有四個(gè)邊緣值組中的任何一組作為其輸入。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，將目標(biāo)邊緣值a1饋送給8個(gè)比較器供與8個(gè)邊緣值組，即(a2，a3，a4)，(a3，a4，a6)，(a4，a6，a9)，(a6，a8，a9)，(a7，a8，a9)，(a5，a7，a8)，(a2，a5，a7)及(a2，a3，a5)，中的每一個(gè)邊緣值進(jìn)行比較，各該8個(gè)比較器也具有這8個(gè)邊緣值組中之一作為其輸入。
在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，如果目標(biāo)邊緣值a1小于各邊緣值組內(nèi)所有邊緣值，比較器320至350中的各個(gè)便生成一個(gè)邏輯低信號(hào)到一個(gè)“與”門360；否則便生成一個(gè)邏輯高信號(hào)到“與”門360。換言之，比較器320將來自REG.1的線10上的目標(biāo)邊緣值a1與來自REG.2、REG.3及REG.5的線20，30及50上的邊緣值a2，a3及a5進(jìn)行比較，如果a1小于a2，a3及a5便生成一個(gè)邏輯低信號(hào)到“與”門360；否則便生成一個(gè)邏輯高信號(hào)到“與”門360。類似地，比較器320至350相對(duì)于它們的輸入執(zhí)行與比較器320相同的功能，借此生成邏輯低或高信號(hào)到“與”門360?！芭c”門360執(zhí)行其四個(gè)輸入的邏輯“與”運(yùn)算，并生成一個(gè)邏輯低或高信號(hào)到一個(gè)第三幀存儲(chǔ)器370。只有當(dāng)其所有輸入都是邏輯高時(shí)，“與”門360才生成邏輯高信號(hào)。來自“與”門360的邏輯信號(hào)更新被系統(tǒng)控制器(未示出)預(yù)置為“零”的第三幀存儲(chǔ)器370。以此方式，通過本發(fā)明的輪廓修細(xì)單元300處理輪廓圖象中的所有邊緣點(diǎn)的邊緣值。
參見圖4，其中示出了10×10個(gè)象素的一個(gè)示例性幀。如果輪廓檢測(cè)單元200檢測(cè)到的邊緣點(diǎn)及它們的邊緣值和圖4中所示的相同，則通過輪廓修細(xì)單元300消除了帶有X標(biāo)記的邊緣點(diǎn)。這便是通過應(yīng)用輪廓修細(xì)單元300消除帶X標(biāo)記的邊緣點(diǎn)，輪廓圖象35得到了修細(xì)，并將修細(xì)后的輪廓圖象存儲(chǔ)在第三幀存儲(chǔ)器370中。因此，來自幀存儲(chǔ)器370的修細(xì)后的輪廓圖象能以減少的邊緣點(diǎn)數(shù)目表示視頻幀中的目標(biāo)邊界。
雖然相對(duì)于特定的實(shí)施例示出與描述了本發(fā)明，但對(duì)于熟悉本技術(shù)的人員而言顯然可以在不脫離所附的權(quán)利要求書中所定義的發(fā)明精神與范圍的情況下作出許多改變與修正。
權(quán)利要求
1.一種用在視頻信號(hào)編碼器中的裝置，用于檢測(cè)與修細(xì)視頻幀中一個(gè)目標(biāo)的輪廓圖象，該裝置包括用于計(jì)算視頻幀中的象素的邊緣值及檢測(cè)邊緣點(diǎn)的裝置，其中各該邊緣點(diǎn)表示其邊緣值大于一個(gè)預(yù)定的閾值的一個(gè)象素位置，以及各所述邊緣值表示該視頻幀中的一個(gè)象素與包圍該象素的相鄰象素之間的一個(gè)象素差；用于生成由檢測(cè)到的邊緣點(diǎn)所構(gòu)成的輪廓圖象的裝置，其中該輪廓圖象提供用于描繪該視頻幀中的目標(biāo)的邊界的邊界信息，所述邊界信息包含沿該視頻幀中的目標(biāo)的邊界的象素的位置數(shù)據(jù)及對(duì)應(yīng)于各象素位置的邊緣值；以及用于通過將各該邊緣點(diǎn)的邊緣值與包含在多個(gè)邊緣值組中的各邊緣值進(jìn)行比較的裝置，各該邊緣值組具有選自對(duì)應(yīng)于包圍所述各邊緣點(diǎn)的相鄰象素的邊緣值的三個(gè)邊緣值的一個(gè)系列。
2.按照權(quán)利要求1的裝置，其中所述修細(xì)裝置包括一個(gè)寄存器組，用于存儲(chǔ)一個(gè)目標(biāo)邊緣值及包圍所述目標(biāo)邊緣值的8個(gè)相鄰的邊緣值，其中該目標(biāo)邊緣值表示對(duì)應(yīng)于該輪廓圖象中的邊緣點(diǎn)之一的一個(gè)邊緣值；用于將該8個(gè)相鄰的邊緣值分成多個(gè)邊緣值組的裝置，各該邊緣值組具有選自對(duì)應(yīng)于包圍所述各邊緣點(diǎn)的相鄰象素的邊緣值的三個(gè)邊緣值的一個(gè)系列；以及用于將該目標(biāo)邊緣值與包含在各邊緣值組中的各邊緣值進(jìn)行比較的裝置，其中所述比較裝置在該目標(biāo)邊緣值小于各邊緣值組中的各該邊緣值時(shí)，生成一個(gè)邏輯低信號(hào)；否則，生成一個(gè)邏輯高信號(hào)。
3.一種方法，用于檢測(cè)及修細(xì)視頻幀中的目標(biāo)的輪廓圖象，該方法包括下述步驟(a)計(jì)算該視頻幀中的象素的邊緣值及檢測(cè)邊緣點(diǎn)，其中各該邊緣點(diǎn)表示其邊緣值大于一個(gè)預(yù)定的閾值的一個(gè)象素位置，以及各所述邊緣值表示該視頻幀中的一個(gè)象素與包圍該象素的相鄰象素之間的一個(gè)象素差；(b)生成由這些檢測(cè)到的邊緣點(diǎn)構(gòu)成的一個(gè)輪廓圖象，其中該輪廓圖象提供用于描繪該視頻幀中的目標(biāo)的邊界的邊界信息，所述邊界信息包含沿該視頻幀中的目標(biāo)的邊界的象素的位置數(shù)據(jù)以及對(duì)應(yīng)于各象素位置的邊緣值；以及(c)通過將各該邊緣點(diǎn)的邊緣值與包含在多個(gè)邊緣值組中的各邊緣值進(jìn)行比較而修細(xì)該輪廓圖象，各該邊緣值組具有選自對(duì)應(yīng)于包圍所述各該邊緣點(diǎn)的相鄰象素的邊緣值的三個(gè)邊緣值的一個(gè)系列。
4.按照權(quán)利要求3的方法，其中所述步驟(c)包括下述步驟(c1)存儲(chǔ)一個(gè)目標(biāo)邊緣值及包圍所述目標(biāo)邊緣值的8個(gè)相鄰的邊緣值，其中該目標(biāo)邊緣值表示對(duì)應(yīng)于該輪廓圖象中的邊緣點(diǎn)之一的一個(gè)邊緣值；(c2)將8個(gè)相鄰的邊緣值分成多個(gè)邊緣值組，各該邊緣值組具有選自對(duì)應(yīng)于包圍所述各邊緣點(diǎn)的相鄰象素的邊緣值的三個(gè)邊緣值的一個(gè)系列；以及(c3)將該目標(biāo)邊緣值與包含在各邊緣值組中的各邊緣值進(jìn)行比較，其中所述比較裝置在該目標(biāo)邊緣值小于對(duì)應(yīng)邊緣值組中的各該邊緣值時(shí)生成一個(gè)邏輯低信號(hào)；否則則生成一個(gè)邏輯高信號(hào)。
全文摘要
一種用于檢測(cè)及修細(xì)視頻幀中的目標(biāo)的輪廓圖象的方法，包括下述步驟(a)計(jì)算該視頻幀中的象素的邊緣值及檢測(cè)邊緣點(diǎn)，(b)生成一個(gè)由檢測(cè)到的邊緣點(diǎn)構(gòu)成的一個(gè)輪廓圖象，以及(c)通過將各該邊緣點(diǎn)的邊緣值與包含在多個(gè)邊緣值組中的各該邊緣值進(jìn)行比較而修細(xì)該輪廓圖象，各該邊緣值組具有選自對(duì)應(yīng)于包圍所述各該邊緣點(diǎn)的邊緣值的三個(gè)邊緣值的一個(gè)系列。
文檔編號(hào)H04N7/26GK1139862SQ9511669
公開日1997年1月8日 申請(qǐng)日期1995年8月31日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月30日
發(fā)明者李敏燮 申請(qǐng)人:大宇電子株式會(huì)社