專(zhuān)利名稱(chēng)：基于顏色直方圖來(lái)描述圖像區(qū)域的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理，更具體地，涉及一種基于顏色直方圖來(lái)描述圖像區(qū)域的方法和系統(tǒng)、一種用于登記一個(gè)或多個(gè)圖像中的圖像區(qū)域的方法和系統(tǒng)、以及一種基于所述登記從圖像中檢測(cè)對(duì)象的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
圖像描述技術(shù)是基于內(nèi)容的圖像檢測(cè)或基于內(nèi)容的圖像檢索的基礎(chǔ)。由于由計(jì)算機(jī)自動(dòng)提取的圖像的視覺(jué)特征與由人感知的圖像內(nèi)容顯著不同，需要一種圖像描述技術(shù)用于供計(jì)算機(jī)從圖像提取特征，所述特征可被計(jì)算機(jī)處理并用來(lái)區(qū)分圖像。在現(xiàn)有技術(shù)中，可以使用傳統(tǒng)的諸如顏色、紋理、形狀等的低級(jí)視覺(jué)特征進(jìn)行圖像描述。然而，本發(fā)明主要關(guān)注于基于顏色信息的圖像描述。在諸如其中圖像描述被用作圖像索引和檢索的基礎(chǔ)的數(shù)字圖像庫(kù)的許多應(yīng)用中，基于顏色信息的圖像描述是有用的。為了使圖像描述實(shí)用和有效，從圖像提取特征(顏色信息)的結(jié)果應(yīng)該:(1)足以區(qū)分不同的圖像；(2)對(duì)于圖像的某些類(lèi)型的變換是不變的，(3)對(duì)噪聲不敏感；(4)易于計(jì)
笪 然而，基于顏色信息的圖像描述很少被應(yīng)用于對(duì)象檢測(cè)，這是因?yàn)轭伾卣魍ǔＪ艿街T如光源、照相機(jī)的感光器件等的許`多因素的干擾。例如，在作為US6850639公布的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中所公開(kāi)的使用顏色信息作為圖像特征的圖像描述方法中，顏色特征受到光照和照相機(jī)的參數(shù)設(shè)置(白平衡、焦距等)的干擾?？赡軣o(wú)法把在不同的光照下或者利用不同的照相機(jī)設(shè)置所拍攝的圖像中的相同對(duì)象進(jìn)行相互區(qū)分。因此，需要一種能夠在不會(huì)受到光照、照相機(jī)設(shè)置等的大幅影響的情況下基于顏色信息精確地描述圖像區(qū)域的技術(shù)。基于較少受到光照、照相機(jī)設(shè)置等的影響的本發(fā)明的圖像描述技術(shù)，自然地，將會(huì)獲得高檢測(cè)精度。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到前述的現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，提供了一種基于顏色直方圖來(lái)描述圖像區(qū)域的新穎的方法和系統(tǒng)，其不僅能夠解決上述技術(shù)問(wèn)題，還能夠帶來(lái)其它期望的技術(shù)效果，諸如對(duì)象姿態(tài)魯棒性、色像差魯棒性以及旋轉(zhuǎn)不變性。在根據(jù)基于顏色信息的圖像描述技術(shù)的圖像檢測(cè)中，除了高檢測(cè)精度之外，還期望具有良好的對(duì)象姿態(tài)魯棒性、色像差魯棒性以及旋轉(zhuǎn)不變性。也就是說(shuō)，不管要描述的圖像區(qū)域中的對(duì)象的姿態(tài)如何、光照和照相機(jī)設(shè)置如何以及圖像區(qū)域的如何旋轉(zhuǎn)，都期望確保高檢測(cè)精度。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，顏色特征通常受到諸如光源、照相機(jī)的感光器件等的許多因素的干擾的原因在于:白色、黑色和灰色沒(méi)有被特別地對(duì)待。在當(dāng)前的基于顏色信息的圖像描述技術(shù)中，這些顏色的信息被隱藏在除了黑色、灰色和白色以外的顏色中。正是這些顏色的信息受到光照和照相機(jī)的參數(shù)設(shè)置(白平衡、焦距等)的大幅影響?；谠撔掳l(fā)現(xiàn)，本發(fā)明提出了在圖像區(qū)域描述中不同地處理黑色、灰色和白色、以及除了黑色、灰色和白色以外的顏色。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種基于顏色直方圖來(lái)描述圖像區(qū)域的方法，包括:顏色量化步驟，用于將所述圖像區(qū)域量化為量化后顏色區(qū)域，其中在所述量化中不同地處理特定顏色范圍和該特定顏色范圍之外的顏色；顏色直方圖計(jì)算步驟，用于根據(jù)所述量化后顏色區(qū)域來(lái)計(jì)算一個(gè)或多個(gè)顏色直方圖；以及直方圖組裝步驟，用于通過(guò)使用所述一個(gè)或多個(gè)顏色直方圖來(lái)產(chǎn)生唯一矢量。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種基于顏色直方圖來(lái)描述圖像區(qū)域的系統(tǒng)，包括:顏色量化單元，被配置為將所述圖像區(qū)域量化為量化后顏色區(qū)域，其中在所述量化中不同地處理特定顏色范圍和該特定顏色范圍之外的顏色；顏色直方圖計(jì)算單元，被配置為根據(jù)所述量化后顏色區(qū)域來(lái)計(jì)算一個(gè)或多個(gè)顏色直方圖；以及直方圖組裝單元，被配置為通過(guò)使用所述一個(gè)或多個(gè)顏色直方圖來(lái)產(chǎn)生唯一矢量。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種用于登記一個(gè)或多個(gè)圖像中的對(duì)象的方法，包括:在所述一個(gè)或多個(gè)圖像上指定要登記的一個(gè)或多個(gè)對(duì)象區(qū)域；對(duì)于所述一個(gè)或多個(gè)對(duì)象區(qū)域中的每一個(gè)，把該對(duì)象區(qū)域量化為量化后顏色區(qū)域，其中在所述量化中不同地處理特定顏色范圍和所述特定顏色范圍之外的顏色，根據(jù)所述量化后顏色區(qū)域計(jì)算一個(gè)或多個(gè)顏色直方圖，通過(guò)使用所述一個(gè)或多個(gè)顏色直方圖產(chǎn)生唯一矢量；如果產(chǎn)生了多個(gè)矢量，則從所述多個(gè)矢量計(jì)算最終特征矢量；以及針對(duì)所述對(duì)象，登記所述最終特征矢量。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種用于登記一個(gè)或多個(gè)圖像中的對(duì)象的系統(tǒng)，包括:被配置為在所述一個(gè)或多個(gè)圖像上指定要登記的一個(gè)或多個(gè)對(duì)象區(qū)域的單元；被配置為對(duì)于所述一個(gè)或多個(gè)對(duì)象區(qū)域中的每一個(gè)執(zhí)行以下處理的單元:把該對(duì)象區(qū)域量化為量化后顏色區(qū)域，其中在所述量化中不同地處理特定顏色范圍和所述特定顏色范圍之外的顏色，根據(jù)所述量化后顏色區(qū)域計(jì)算一個(gè)或多個(gè)顏色直方圖，通過(guò)使用所述一個(gè)或多個(gè)顏色直方圖產(chǎn)生唯一矢量；被配置為如果產(chǎn)生了多個(gè)矢量，則從所述多個(gè)矢量計(jì)算最終特征矢量的單元；以及被配置為針對(duì)所述對(duì)象，登記所述最終特征矢量的單元。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種基于根據(jù)上述方法登記的對(duì)象的第一矢量，從圖像中檢測(cè)該對(duì)象的方法，包括:從所述圖像裁剪任意的部分區(qū)域；對(duì)于每個(gè)部分區(qū)域，把該部分區(qū)域量化為量化后顏色區(qū)域，其中在所述量化中不同地處理特定顏色范圍和所述特定顏色范圍之外的顏色，根據(jù)所述量化后顏色區(qū)域計(jì)算一個(gè)或多個(gè)顏色直方圖，通過(guò)使用所述一個(gè)或多個(gè)顏色直方圖產(chǎn)生第二矢量，以及比較所述第一矢量和所述第二矢量以確定在所述部分區(qū)域中是否存在所述對(duì)象。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種基于由所述用于登記對(duì)象的系統(tǒng)登記的對(duì)象的第一矢量，從圖像中檢測(cè)該對(duì)象的系統(tǒng)，包括:被配置為從所述圖像裁剪任意的部分區(qū)域的單元；被配置為對(duì)于每個(gè)部分區(qū)域執(zhí)行以下處理的單元:把該部分區(qū)域量化為量化后顏色區(qū)域，其中在所述量化中不同地處理特定顏色范圍和所述特定顏色范圍之外的顏色，根據(jù)所述量化后顏色區(qū)域計(jì)算一個(gè)或多個(gè)顏色直方圖；通過(guò)使用所述一個(gè)或多個(gè)顏色直方圖產(chǎn)生第二矢量，以及比較所述第一矢量和所述第二矢量以確定在所述部分區(qū)域中是否存在所述對(duì)象。
根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)，除了高檢測(cè)精度之外，還獲得了良好的對(duì)象姿態(tài)魯棒性、色像差魯棒性以及旋轉(zhuǎn)不變性。圖17至圖20示出了關(guān)于檢測(cè)精度、對(duì)象姿態(tài)魯棒性、色像差魯棒性以及旋轉(zhuǎn)不變性的有益效果，這將在稍后詳細(xì)描述。通過(guò)參照附圖的以下說(shuō)明，本發(fā)明的另外的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。


包含在說(shuō)明書(shū)中并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖例示了本發(fā)明的實(shí)施例，并且與說(shuō)明一起用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。圖1是例示了根據(jù)本發(fā)明的基于顏色直方圖來(lái)描述圖像區(qū)域的計(jì)算裝置的布置的框圖。圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的基于顏色直方圖來(lái)描述圖像區(qū)域的系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)的功能框圖。圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的基于顏色直方圖來(lái)描述圖像區(qū)域的方法的流程圖。圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖3中的步驟SlOO中的顏色量化處理的流程圖。圖5示出了 HSV顏色空間的倒錐體的示意圖，其中由虛線(xiàn)指示特定顏色范圍。圖6示出了 HSL空間的雙錐體的示意圖,其中由虛線(xiàn)指示特定顏色范圍。圖7示出了 HSL顏色空間中的特定顏色范圍的量化的例子。圖8示出了 HSV顏色空間中的某普通顏色范圍的量化的例子。圖9示出了通過(guò)分割量化后圖像區(qū)域而產(chǎn)生的環(huán)形塊的例子。圖10示出了直方圖區(qū)間(histogram bin)的順序。圖11示出了顏色直方圖區(qū)間平滑化的效果。圖12示出了用于針對(duì)從量化后顏色區(qū)域的對(duì)應(yīng)分割塊計(jì)算的各個(gè)直方圖計(jì)算最終顏色直方圖的方法的流程圖。圖13示出了用于將來(lái)自量化后顏色區(qū)域的每個(gè)分割塊的顏色直方圖收集到一個(gè)唯一矢量中的方法的流程圖。圖14示出了塊的加權(quán)的例子。圖15示出了根據(jù)本發(fā)明的用于登記一個(gè)或多個(gè)圖像中的對(duì)象的方法的流程圖。圖16示出了基于圖15中的方法登記的對(duì)象的特征矢量從圖像中檢測(cè)該對(duì)象的方法的流程圖。圖17示出了根據(jù)本發(fā)明的對(duì)象檢測(cè)方法獲得的檢測(cè)結(jié)果的例子。圖18示出了不管對(duì)象姿態(tài)如何都能夠正確檢測(cè)對(duì)象(狗的面部)的事實(shí)。圖19示出了不管色像差如何都能夠正確檢測(cè)對(duì)象(狗的面部)的事實(shí)。圖20示出了不管對(duì)象如何旋轉(zhuǎn)都能夠正確檢測(cè)對(duì)象(狗的面部)的事實(shí)。
具體實(shí)施例方式
在下面將參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。在本說(shuō)明書(shū)中，術(shù)語(yǔ)“圖像區(qū)域”指的是圖像中的選擇的部分。不必說(shuō)的是，可以選擇整個(gè)圖像作為圖像區(qū)域。在此情況下，術(shù)語(yǔ)“圖像區(qū)域”也表示整個(gè)圖像。在本說(shuō)明書(shū)中，術(shù)語(yǔ)“特定顏色范圍”指的是HSL或HSV顏色空間中的顏色范圍(立體)，其不是僅僅指示純的黑色、灰色和白色，而是包括被人的視覺(jué)感知為黑色、灰色和白色的顏色。為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，在本說(shuō)明書(shū)中，HSL或HSV顏色空間中的位于特定顏色范圍之外的各個(gè)顏色被稱(chēng)為“普通顏色”并且屬于一個(gè)對(duì)應(yīng)的“普通顏色范圍(立體)”，該普通顏色范圍是一個(gè)位于HSL或HSV顏色空間中但位于所述特定顏色范圍之外的立體。圖1是例示了用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的基于顏色直方圖來(lái)描述圖像區(qū)域的系統(tǒng)的計(jì)算裝置的布置的框圖。為了簡(jiǎn)明起見(jiàn)，該系統(tǒng)被示出為建立在單個(gè)計(jì)算裝置中。然而，無(wú)論該系統(tǒng)是建立在單個(gè)計(jì)算裝置中還是建立在作為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的多個(gè)計(jì)算裝置中，該系統(tǒng)都是有效的。如圖1中所示，計(jì)算裝置100用于實(shí)現(xiàn)基于顏色直方圖來(lái)描述圖像區(qū)域的處理。計(jì)算裝置100可以包含CPU 101、芯片組102、RAM103、存儲(chǔ)控制器104、顯示控制器105、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器106、⑶-ROM驅(qū)動(dòng)器107、以及顯示器108。計(jì)算裝置100還可以包括連接在CPU 101和芯片組102之間的信號(hào)線(xiàn)111、連接在芯片組102和RAM 103之間的信號(hào)線(xiàn)112、連接在芯片組102和各種外圍裝置之間的外圍裝置總線(xiàn)113、連接在存儲(chǔ)控制器104和硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器106之間的信號(hào)線(xiàn)114、連接在存儲(chǔ)控制器104和⑶-ROM驅(qū)動(dòng)器107之間的信號(hào)線(xiàn)115、以及連接在顯示控制器105和顯示器108之間的信號(hào)線(xiàn)116?？蛻?hù)端120可以直接或經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)130連接到計(jì)算裝置100?？蛻?hù)端120可以將圖像區(qū)域描述任務(wù)發(fā)送給計(jì)算裝置100，并且計(jì)算裝置100可以將用于描述圖像區(qū)域的特征矢量返回給客戶(hù)端120。圖2是示出了由各個(gè)模塊單元構(gòu)成的基于顏色直方圖來(lái)描述圖像區(qū)域的系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)的框圖。如圖2中所示，基于顏色直方圖來(lái)描述圖像區(qū)域的圖像區(qū)域描述系統(tǒng)200包括:顏色量化單元201，被配置為將所述圖像區(qū)域量化為量化后顏色區(qū)域，其中在所述量化中不同地處理特定顏色范圍和該特定顏色范圍之外的顏色；顏色直方圖計(jì)算單元203，被配置為根據(jù)所述量化后顏色區(qū)域計(jì)算一個(gè)或多個(gè)顏色直方圖；以及直方圖組裝單元205，被配置為通過(guò)使用所述一個(gè)或多個(gè)顏色直方圖來(lái)產(chǎn)生唯一矢量。在另一個(gè)實(shí)施例中，圖像區(qū)域描述系統(tǒng)200還可以包括塊分割單元，該塊分割單元被配置為將所述量化后顏色區(qū)域分割為多個(gè)圖像塊。在此情況下，所述顏色直方圖計(jì)算單元203被配置為針對(duì)所述多個(gè)圖像塊中的每一個(gè)計(jì)算一個(gè)顏色直方圖，并且所述直方圖組裝單元205被配置為通過(guò)使用計(jì)算出的多個(gè)顏色直方圖產(chǎn)生所述唯一矢量。在另一個(gè)實(shí)施例中，圖像區(qū)域描述系統(tǒng)200還可以包括塊分割單元，該塊分割單元被配置為將所述圖像區(qū)域分割為多個(gè)圖像塊。在此情況下，所述顏色量化單元201被配置為針對(duì)所述多個(gè)圖像塊中的每一個(gè)執(zhí)行所述量化，形成包含多個(gè)圖像塊的量化后顏色區(qū)域，所述顏色直方圖計(jì)算單元203被配置為針對(duì)所述多個(gè)圖像塊中的每一個(gè)計(jì)算一個(gè)顏色直方圖，并且所述直方圖組裝單元205被配置為通過(guò)使用計(jì)算出的多個(gè)顏色直方圖產(chǎn)生所述唯一矢量。上述單元是用于實(shí)現(xiàn)下面要描述的處理的示例性?xún)?yōu)選模塊，可以通過(guò)硬件或軟件實(shí)現(xiàn)。以上并未窮盡地描述用于實(shí)現(xiàn)各步驟的模塊。然而，當(dāng)存在執(zhí)行特定處理的步驟時(shí)，就存在用于實(shí)現(xiàn)該處理的對(duì)應(yīng)的功能模塊或單元。圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的基于顏色直方圖來(lái)描述圖像區(qū)域的方法的流程圖。該方法包括:顏色量化步驟，用于將所述圖像區(qū)域量化為量化后顏色區(qū)域，其中在所述量化中不同地處理特定顏色范圍和該特定顏色范圍之外的顏色(Sioo);顏色直方圖計(jì)算步驟，用于根據(jù)所述量化后顏色區(qū)域計(jì)算顏色直方圖(S300);以及直方圖組裝步驟，用于通過(guò)使用所述顏色直方圖來(lái)產(chǎn)生唯一矢量(S400)。在步驟SlOO中，由用戶(hù)選擇或者由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)選擇的圖像區(qū)域被輸入。例如，輸入的圖像區(qū)域可以是具有30X30像素的區(qū)域。也就是說(shuō)，該圖像區(qū)域具有30行及30列的像素。該圖像區(qū)域的尺寸可以是任意的，諸如40X60像素或者100X 100像素，而30X30像素的尺寸僅僅是一個(gè)例子。輸入的圖像區(qū)域?qū)⒈涣炕癁榱炕箢伾珔^(qū)域。在量化的處理中，特定顏色范圍和該特定顏色范圍之外的顏色被不同地處理。具體地，從HSV或HSL顏色空間中提取包括被人的視覺(jué)感知為黑色、灰色和白色的顏色的特定顏色范圍?；卺槍?duì)所提取的特定顏色范圍和該特定顏色范圍之外的顏色的不同量化，輸入的圖像區(qū)域被量化為量化后顏色區(qū)域。圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖3中的步驟SlOO中的顏色量化處理的流程圖。首先，在步驟SllO中，將所述圖像區(qū)域中的像素的在RGB顏色空間中的顏色變換到HSV或HSL顏色空間中。HSL和HSV是RGB顏色模型中的點(diǎn)的兩種最常用的圓柱坐標(biāo)表示，其重新布置RGB的幾何形狀以試圖與RGB模型的笛卡爾坐標(biāo)表示相比在感覺(jué)上更為相關(guān)，同時(shí)具有較低的計(jì)算復(fù)雜性。HSL代表色相(Hue)、飽和度(Saturation)和光度(Lightness)，并且也常被稱(chēng)為HSI(I代表強(qiáng)度Intensity)。HSV代表色相、飽和度和明度(Value)，并且也常被稱(chēng)為HSB (B代表亮度Brightness)。不幸的是，這些定義沒(méi)有被標(biāo)準(zhǔn)化，HSI和HSB通常被解釋為與HSL和HSV同義。這些模型的定義是眾所周知的并且能夠在下述出版物中找至丨J ,Digital Image Processing”，Gonzalez Rafael C., Richard Eugene Woods,Prentice Hall,pp.407-413,ISBN 013168728X，2007 ; " The HSB/HLS Color Model-ColorModels-Technical Guides " , Adobe ； " Colors:HSB " , Tom Jewett, http://www.tomjewett.com /colors/hsb.html, 2009年6 月 29 日檢索;“Adobe Photoshop CS2:studiotechniques”，Ben ffillmore, Adobe Press, pp.280,ISBN 0321321898,2005。在下面的說(shuō)明中，盡管HSL和HSV被用作例子，但是本發(fā)明同樣適用于HSI和HSB模型。HSL和HSV都可以被認(rèn)為是將顏色描述為圓柱體(稱(chēng)為顏色立體)中的點(diǎn)，該圓柱體的中心軸從底部處的黑色漸變?yōu)轫敳刻幍陌咨?在頂部和底部之間為中間色。繞中心垂直軸的角度對(duì)應(yīng)于“色相”，距該軸的距離對(duì)應(yīng)于“飽和度”，并且沿著該軸的距離對(duì)應(yīng)于“光度”、“明度”或“亮度”。這兩種表示在目的上是相似的，但是方法有些不同。這兩種表示在數(shù)學(xué)上都是圓柱的，但是HSV(hue, saturation, value)在概念上可被認(rèn)為是在底部具有黑色點(diǎn)的顏色的倒錐體(參見(jiàn)圖5),并且全飽和色處于頂部的外圓處；而HSL(hue, saturation, lightness)在概念上表示一個(gè)白色位于頂部且黑色位于底部的雙錐體或球體，全飽和色位于水平截面的邊緣處且中灰色位于該水平截面的中心(參見(jiàn)圖6)。圖5示出了 HSV顏色空間的倒錐體的示意圖。圖6示出了 HSL顏色空間的雙錐體的示意圖。要注意的是，雖然“色相”在HSL和HSV中是指相同的屬性，但是它們的“飽和度”的定義顯著不同。因?yàn)镠SL和HSV是依賴(lài)于裝置的RGB模型的簡(jiǎn)單變換，通過(guò)(h，s, I)或(h，s, v)三元組定義的物理顏色取決于裝置的或特定RGB空間的紅色、綠色和藍(lán)色原色以及用于表示這些原色的量的伽瑪校正。每個(gè)獨(dú)特的RGB裝置因此伴有獨(dú)特的HSL和HSV空間，因此，(h，s，I)或(h，s，v)三元組當(dāng)被綁定到諸如sRGB的特定RGB顏色空間時(shí)就變得明確了。這兩種模型在1978年被Alvy Ray Smith首次正式說(shuō)明，但是以三維描述顏色的概念可以追朔到18世紀(jì)。例如，在以下的出版物中正式說(shuō)明了這些模型:"ColorGamut Transform Pairs " , Alvy Ray Smith, Computer Graphics 12(3):12, doi:10.1145/965139.807361,1978 年 8 月；"The early development of the Munsellsystem " , Kuehni, Rolf G., Color Research and Application 27(1):20-27, doi:10.1002/col.10002，2002 年 2 月。在步驟SllO中，令r，g, b e [O, I]分別為RGB顏色空間中的顏色的紅色、綠色和藍(lán)色坐標(biāo)。令max為r, g和b中的最大的一個(gè),并且令min為r, g和b中的最小的一個(gè)。對(duì)于HSL或HSV空間，根據(jù)下面的式(I)計(jì)算色相角h e
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權(quán)利要求
1.一種基于顔色直方圖來(lái)描述圖像區(qū)域的方法，包括 顔色量化步驟，用于將所述圖像區(qū)域量化為量化后顔色區(qū)域，其中在所述量化中不同地處理特定顏色范圍和該特定顔色范圍之外的顔色； 顔色直方圖計(jì)算步驟，用于根據(jù)所述量化后顔色區(qū)域來(lái)計(jì)算ー個(gè)或多個(gè)顏色直方圖；以及 直方圖組裝步驟，用于通過(guò)使用所述ー個(gè)或多個(gè)顏色直方圖來(lái)產(chǎn)生唯一矢量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述顏色量化步驟包括以下步驟 將所述圖像區(qū)域變換到HSV或HSL顏色空間； 從所述HSV或HSL顏色空間提取所述特定顏色范圍，所述特定顏色范圍包括被人的視覺(jué)感知為黑色、灰色和白色的顔色； 將所述HSV或HSL顏色空間的其余部分分割為多個(gè)第二顏色范圍；以及 對(duì)所述特定顔色范圍和所述多個(gè)第二顔色范圍進(jìn)行量化。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括把所述量化后顔色區(qū)域分割成多個(gè)圖像塊的塊分割步驟， 其中，在所述顏色直方圖計(jì)算步驟中，針對(duì)所述多個(gè)圖像塊中的每ー個(gè)計(jì)算ー個(gè)顏色直方圖，并且 其中，在所述直方圖組裝步驟中，通過(guò)使用計(jì)算的多個(gè)顏色直方圖產(chǎn)生所述唯一矢量。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括把所述圖像區(qū)域分割成多個(gè)圖像塊的塊分割步驟， 其中，在所述顏色量化步驟中，針對(duì)所述多個(gè)圖像塊中的每ー個(gè)執(zhí)行所述量化，形成包含多個(gè)圖像塊的量化后顔色區(qū)域， 其中，在所述顏色直方圖計(jì)算步驟中，針對(duì)所述多個(gè)圖像塊中的每ー個(gè)計(jì)算ー個(gè)顏色直方圖，并且 其中，在所述直方圖組裝步驟中，通過(guò)使用計(jì)算出的多個(gè)顏色直方圖產(chǎn)生所述唯一矢量。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其中，所述多個(gè)圖像塊中的ー些是重疊的。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其中，所述多個(gè)圖像塊是環(huán)形的，具有相同的圓心和不同的半徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其中，所述多個(gè)圖像塊是網(wǎng)格形的或放射形的。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述顏色直方圖計(jì)算步驟包括 針對(duì)所述量化后顔色區(qū)域計(jì)算直方圖；以及 對(duì)來(lái)自除了所述特定顔色范圍之外的所有第二顔色范圍的直方圖區(qū)間進(jìn)行平滑化。
9.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其中，所述顏色直方圖計(jì)算步驟包括 針對(duì)所述量化后顔色區(qū)域中的每個(gè)圖像塊計(jì)算ー個(gè)直方圖； 對(duì)來(lái)自除了所述特定顔色范圍之外的所有第二顔色范圍的直方圖區(qū)間進(jìn)行平滑化；以及 把每個(gè)圖像塊的直方圖歸ー化為最終顔色直方圖。
10.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其中，所述直方圖組裝步驟包括 為來(lái)自不同圖像塊的顔色直方圖設(shè)置不同的權(quán)重；把所述多個(gè)圖像塊的加權(quán)的顏色直方圖收集到一個(gè)唯一矢量中；以及 對(duì)所述唯一矢量進(jìn)行歸一化。
11.一種用于登記一個(gè)或多個(gè)圖像中的對(duì)象的方法，包括: 在所述一個(gè)或多個(gè)圖像上指定要登記的一個(gè)或多個(gè)對(duì)象區(qū)域； 對(duì)于所述一個(gè)或多個(gè)對(duì)象區(qū)域中的每一個(gè)， 把該對(duì)象區(qū)域量化為量化后顏色區(qū)域，其中在所述量化中不同地處理特定顏色范圍和所述特定顏色范圍之外的顏色； 根據(jù)所述量化后顏色區(qū)域計(jì)算一個(gè)或多個(gè)顏色直方圖； 通過(guò)使用所述一個(gè)或多個(gè)顏色直方圖產(chǎn)生唯一矢量； 如果產(chǎn)生了多個(gè)矢量，則從所述多個(gè)矢量計(jì)算最終特征矢量；以及 針對(duì)所述對(duì)象，登記所述最終特征矢量。
12.一種基于根據(jù)權(quán)利要求11登記的對(duì)象的第一矢量，從圖像中檢測(cè)該對(duì)象的方法，包括: 從所述圖像裁剪任意的部分區(qū)域； 對(duì)于每個(gè)部分區(qū)域， 把該部分區(qū)域量化為量化后顏色區(qū)域，其中在所述量化中不同地處理特定顏色范圍和所述特定顏色范圍之外的顏色； 根據(jù)所述量化后顏色區(qū)域計(jì)算一個(gè)或多個(gè)顏色直方圖； 通過(guò)使用所述一個(gè)或多個(gè)顏色直方圖產(chǎn)生第二矢量；以及 比較所述第一矢量和所述第二矢量以確定在所述部分區(qū)域中是否存在所述對(duì)象。
13.一種基于顏色直方圖來(lái)描述圖像區(qū)域的系統(tǒng)，包括: 顏色量化單元，被配置為將所述圖像區(qū)域量化為量化后顏色區(qū)域，其中在所述量化中不同地處理特定顏色范圍和該特定顏色范圍之外的顏色； 顏色直方圖計(jì)算單元，被配置為根據(jù)所述量化后顏色區(qū)域來(lái)計(jì)算一個(gè)或多個(gè)顏色直方圖；以及 直方圖組裝單元，被配置為通過(guò)使用所述一個(gè)或多個(gè)顏色直方圖來(lái)產(chǎn)生唯一矢量。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述顏色量化單元包括: 被配置為將所述圖像區(qū)域變換到HSV或HSL顏色空間的單元； 被配置為從所述HSV或HSL顏色空間提取所述特定顏色范圍的單元，所述特定顏色范圍包括被人的視覺(jué)感知為黑色、灰色和白色的顏色； 被配置為將所述HSV或HSL顏色空間的其余部分分割為多個(gè)第二顏色范圍的單元；以及 被配置為對(duì)所述特定顏色范圍和所述多個(gè)第二顏色范圍進(jìn)行量化的單元。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，還包括把所述量化后顏色區(qū)域分割成多個(gè)圖像塊的塊分割單元， 其中，所述顏色直方圖計(jì)算單元被配置為針對(duì)所述多個(gè)圖像塊中的每一個(gè)計(jì)算一個(gè)顏色直方圖，并且 其中， 所述直方圖組裝單元被配置為通過(guò)使用計(jì)算的多個(gè)顏色直方圖產(chǎn)生所述唯一矢量。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，還包括把所述圖像區(qū)域分割成多個(gè)圖像塊的塊分割單元， 其中，所述顏色量化單元被配置為針對(duì)所述多個(gè)圖像塊中的每一個(gè)執(zhí)行所述量化，形成包含多個(gè)圖像塊的量化后顏色區(qū)域， 其中，所述顏色直方圖計(jì)算單元被配置為針對(duì)所述多個(gè)圖像塊中的每一個(gè)計(jì)算一個(gè)顏色直方圖，并且 其中，所述直方圖組裝單元被配置為通過(guò)使用計(jì)算出的多個(gè)顏色直方圖產(chǎn)生所述唯一矢量。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)圖像塊中的一些是重疊的。
18.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)圖像塊是環(huán)形的，具有相同的圓心和不同的半徑。
19.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)圖像塊是網(wǎng)格形的或放射形的。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述顏色直方圖計(jì)算單元包括: 被配置為針對(duì)所述量化后顏色區(qū)域計(jì)算直方圖的單元；以及 被配置為對(duì)來(lái)自除了所述特定顏色范圍之外的所有第二顏色范圍的直方圖區(qū)間進(jìn)行平滑化的單元。
21.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的系統(tǒng)，其中，所述顏色直方圖計(jì)算單元包括: 被配置為針對(duì)所述量化顏色區(qū)域中的每個(gè)圖像塊計(jì)算一個(gè)直方圖的單元； 被配置為對(duì)來(lái)自除了所述特定顏色范圍之外的所有第二顏色范圍的直方圖區(qū)間進(jìn)行平滑化的單元；以及 被配置為把每個(gè)圖像塊的直方圖歸一化為最終顏色直方圖的單元。
22.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的系統(tǒng)，其中，所述直方圖組裝單元包括: 被配置為為來(lái)自不同圖像塊的顏色直方圖設(shè)置不同的權(quán)重的單元； 被配置為把所述多個(gè)圖像塊的加權(quán)的顏色直方圖收集到一個(gè)唯一矢量中的單元；以及 被配置為對(duì)所述唯一矢量進(jìn)行歸一化的單元。
23.一種用于登記一個(gè)或多個(gè)圖像中的對(duì)象的系統(tǒng)，包括: 被配置為在所述一個(gè)或多個(gè)圖像上指定要登記的一個(gè)或多個(gè)對(duì)象區(qū)域的單元； 被配置為對(duì)于所述一個(gè)或多個(gè)對(duì)象區(qū)域中的每一個(gè)執(zhí)行以下處理的單元: 把該對(duì)象區(qū)域量化為量化后顏色區(qū)域，其中在所述量化中不同地處理特定顏色范圍和所述特定顏色范圍之外的顏色； 根據(jù)所述量化后顏色區(qū)域計(jì)算一個(gè)或多個(gè)顏色直方圖； 通過(guò)使用所述一個(gè)或多個(gè)顏色直方圖產(chǎn)生唯一矢量； 被配置為如果產(chǎn)生了多個(gè)矢量，則從所述多個(gè)矢量計(jì)算最終特征矢量的單元；以及 被配置為針對(duì)所述對(duì)象，登記所述最終特征矢量的單元。
24.一種基于由根據(jù)權(quán)利要求23的系統(tǒng)登記的對(duì)象的第一矢量，從圖像中檢測(cè)該對(duì)象的系統(tǒng)，包括: 被配置為從所述圖像裁剪任意的部分區(qū)域的單元； 被配置為對(duì)于每個(gè)部分區(qū)域執(zhí)行以下處理的單元: 把該部分區(qū)域量化為量化后顏色區(qū)域，其中在所述量化中不同地處理特定顏色范圍和所述特定顏色范圍之外的顏色； 根據(jù)所述量化后顏色區(qū)域計(jì)算一個(gè)或多個(gè)顏色直方圖； 通過(guò)使用所述一個(gè)或多個(gè)顏色直方圖產(chǎn)生第二矢量；以及 比較所述第一矢量和所述第二矢量以確定在所述部分區(qū)域中是否存在所述對(duì)象。
全文摘要
提供了一種基于顏色直方圖來(lái)描述圖像區(qū)域的方法和系統(tǒng)。所述基于顏色直方圖來(lái)描述圖像區(qū)域的方法包括顏色量化步驟，用于將所述圖像區(qū)域量化為量化后顏色區(qū)域，其中在所述量化中不同地處理特定顏色范圍和該特定顏色范圍之外的顏色；顏色直方圖計(jì)算步驟，用于根據(jù)所述量化后顏色區(qū)域來(lái)計(jì)算一個(gè)或多個(gè)顏色直方圖；以及直方圖組裝步驟，用于通過(guò)使用所述一個(gè)或多個(gè)顏色直方圖來(lái)產(chǎn)生唯一矢量。
文檔編號(hào)G06T7/40GK103106668SQ201110352118
公開(kāi)日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2011年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月9日
發(fā)明者姜涌 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社