图像分析方法和系统技术方案

一种用于对由多个像素构成的图像进行分析的方法和系统，包括识别所述像素的子集，并且对于每个所识别的像素定义围绕该识别的像素的像素局部斑块，并且将所述局部斑块中的像素分组成仓格。所述局部斑块被划分为多个子斑块，并且对于每个子斑块，所述方法包括确定每个子斑块中有多少像素落入每个仓格之中以创建中间矢量，并且联接所述中间矢量以形成特征矢量并描述所述局部斑块。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】图像分析方法和系统
技术介绍
表示图像是许多图像/视频分析和合成应用中的基本问题，所述图像/视频分析 和合成应用诸如3D建模、运动追踪、对应匹配、图像识别/分类/检索以及计算机视觉中的 其它应用。图像表示可以被分类为全局方法和局部方法。例如，图像(作为整体)可以通 过全局强度直方图进行全局表示。然而，这样的直方图通常无法充分突出地表征图像的外 观。局部方法的示例是通过稀疏的局部特征进行图像表示，其将图像分解为多个部分或斑 块(patch)，并且所述图像被描述为这些局部特征的群集(constellation)。在图像处理和分析中，特征通常为与特定处理或分析任务相关的一条信息。局部 特征通常具有两个分量，检测符和描述符。所述检测符标识特征以便进行进一步的处理和 分析。正常情况下，所述检测符仅从整个图像中选择高度突出的像素的小子集。所述描述 符使用特征矢量表征以所检测的点为中心的斑块的局部图像内容。因此，所述特征检测符 试图选择提供与图像内容有关的信息的稳定且可靠的图像位置，并且所述描述符利用特征 矢量(通常尺寸远小于原始斑块)以突出的方式来描述所述局部斑块。局部特征的整体有 效性受到检测(定位)的可靠性和准确性以及描述的突出性的影响。为了实现高级别应用的可靠操作，希望设计局部特征以使得它们针对各种几何和 /或光度改变不发生变化(是鲁棒的)。例如，一些局部特征被设计为不针对相机旋转发生 变化，这意味着即使所述相机被旋转，所检测的特征点连同其描述均保持不变或者仅发生 轻微改变。虽然许多已知的局部特征被设计为针对许多几何改变不发生变化，但是它们当中 几乎没有局部特征被设计为不针对复杂的光度改变(像素亮度改变)发生变化。然而，复 杂的(例如，非线性和空间变化的)亮度变化在许多实际场景中经常出现。例如，图像像素 强度受到照明源位置、对象表面反射属性、对象表面法线以及相机捕捉参数的影响。这些中 任一个的变化都会导致帧之间相应斑块中复杂的像素强度变化。而且，对象关于照明源的 相对位置的变化，或者甚至是对象自身的形变都会导致相应的图像强度变化。像素强度变化会在假设恒定强度的高级视觉应用中导致问题。许多类型的已知运 动估计算法通常需要像素强度保持不变或者仅在帧之间经历简单变化。然而，在实际中，捕 捉参数的变化会导致像素值的显著变化。一些已知的局部特征方法声称针对线性亮度变化 是不变的。然而，亮度变化通常更加复杂并且线性模型在许多应用中是不充分的。例如，在 多帧计算摄影的应用中，可以利用明显变化的捕捉参数来捕捉多个图像帧。出于这些和其它原因，需要本专利技术。
技术实现思路
公开了用于对由多个像素构成的图像进行分析的方法和系统的实施例。识别所述 像素的子集，并且对于每个识别的像素定义围绕该识别的像素的像素局部斑块，并且将所 述局部斑块中的像素分组为若干仓格(bin)。所述局部斑块被划分为多个子斑块，并且对于 每个子斑块，所述方法包括确定每个子斑块中有多少像素落入每个仓格之中以创建中间矢量，联接所述中间矢量以形成特征矢量并描述所述局部斑块。此外，通过将对于亮度变化而言不变的(所检测的)局部特征相匹配，可能估计帧 之间的运动，并且准确且可靠地配准它们。一旦已经准确配准了图像帧，就能够实现诸如图 像稳定化、图像抠图(matting)和动态范围增强之类的许多应用。附图说明参考以下附图更好地理解本专利技术的实施例。附图的要素不一定相对于彼此成比例 绘制。相似的附图标记指示相应的类似部分。图1是在概念上图示依据本专利技术实施例的图像分析系统的框图。图2是图示依据本专利技术实施例的图像分析方法的流程图。图3是图示图2所示的方法的其他方面的流程图。图4是图示图2所示的方法的其他方面的流程图。图5图示了依据本专利技术实施例的图像局部斑块和子斑块。图6图示了依据本专利技术实施例的另一个图像局部斑块和子斑块。图7图示了依据本专利技术实施例的另一个图像局部斑块和子斑块。具体实施例方式在以下详细描述中参考附图，所述附图形成所述描述的一部分，并且其中通过图 示示出了其中可以实践本专利技术的特定实施例。在此方面，诸如“顶部”、“底部”、“前”、“后”、 “前面的”、“后面的”等之类的方向术语参见所描述的附图的方位来使用。由于本专利技术实施 例的组件可以沿若干不同的方位定位，所以所述方向术语出于说明的目的来使用而绝非进 行限制。所要理解的是，可以利用其它实施例并且可以进行结构或逻辑变化而并不背离本 专利技术的范围。因此，以下详细描述不应以限制的意义来理解，并且本专利技术的范围由所附权利 要求书限定。图1是在概念上图示依据所公开实施例的用于分析图像的系统10的框图。所述系 统可以通过包括适当编程的处理器12的计算机系统来实现。可以使用任意适当的计算或 数据处理环境，包括数字电子电路(例如，专用集成电路(ASIC)或数字信号处理器(DSP))， 或者计算机硬件、固件、设备驱动器或软件中的环境。在一些实施例中，模块的功能被组合 至单个数据处理组件中。在一些实施例中，一个或多个模块中每一个的相应功能通过多个 数据处理组件的相应集合来执行。实施所公开的图像分析方法的软件程序14能够由处理器12所访问。例如，程序 14包含在存储介质中，所述存储介质可以是系统10的组成部分或者被远程定位并可以通 过网络进行访问。适于有形地包含程序指令和数据的存储介质包括所有形式的计算机可读 存储器，例如包括RAM，诸如EPR0M、EEPR0M和闪存设备的半导体存储器设备，诸如内部硬盘 和可移除硬盘的磁盘，磁-光盘、DVD-ROM/RAM和CD-ROM/RAM。处理器12进一步能够访问图像16，所述图像可以存储在存储器中，或者通过相机 或某个其它成像设备来提供。图像16由多个像素构成，并且系统10可操作以执行一种分析 方法，所述分析方法针对其中仅有的约束是单调增加或减少的亮度变化通常是不变的。在 此公开中，单调增加意味着输出的像素强度随着更高的输入像素强度而变得更亮。换句话说，如果ia> ib，则f(ia) > f(ib)，其中f()为亮度变化函数(即，Iout = f (IJ) ο该类别 的若干示例是平方亮度变化(I。ut = I2in)和平方根亮度变化二‘)。当亮度变化模型是单调时像素强度等级以及像素强度的空间极值的位置保持不变。图2非常宽泛地图示了所公开的分析方法的实施例中所包括的主要过程，包括检 测图像16中的特征(框100)以及描述所述特征(框200)。在示例性实施例中，特征位于 局部强度极值处。因此，检测特征100包括识别作为亮度强度极值的构成图像16的像素的 子集。在本公开中，强度极值是这样的点其中强度表面的导数在该点处为零。因此，检查图像中的每个像素以看其强度是否为极值。在一些实施例中，对像素进 行检查以确定它们是否为某个图像部分(例如候选像素的邻域)内的强度最大值或最小 值。这可以包括将所检查的像素与该图像部分中的其它像素进行比较。例如，所述部分可 以是以候选点为中心的窗口。在特定实施例中，所述部分为3X3或5X5的像素窗口。所 述窗口大小是能够由用户根据特定应用而选择的参数。通常，较小的窗口将比较大的窗口 产生更多的检测。像素强度极值的位置对于亮度的任何单调变化都是不变的。在一些实施 例中，为了处本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于对由多个像素构成的图像进行分析的方法，每个像素具有亮度强度，所述方法包括：识别所述像素的子集；对于每个所识别的像素：定义围绕该识别的像素的像素局部斑块；并且将所述局部斑块中的像素分组成若干仓格；将所述局部斑块划分为多个子斑块，对于每个子斑块：确定每个子斑块中有多少像素落入每个仓格之中以创建中间矢量；并且联接所述中间矢量以形成特征矢量并描述所述局部斑块。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2008.08.22 US 61/0910851.一种用于对由多个像素构成的图像进行分析的方法，每个像素具有亮度强度，所述 方法包括识别所述像素的子集； 对于每个所识别的像素 定义围绕该识别的像素的像素局部斑块； 并且将所述局部斑块中的像素分组成若干仓格； 将所述局部斑块划分为多个子斑块，对于每个子斑块 确定每个子斑块中有多少像素落入每个仓格之中以创建中间矢量；并且 联接所述中间矢量以形成特征矢量并描述所述局部斑块。2.如权利要求1所述的方法，其中识别所述像素的子集包括识别作为亮度强度中的空 间局部极值的像素。3.如权利要求2所述的方法，其中识别作为亮度强度中的空间局部极值的像素包括识 别作为候选像素的邻域内的亮度强度最大值或最小值的像素。4.如权利要求3所述的方法，其中所述候选像素的邻域包括围绕所检查的候选像素的 预定像素阵列。5.如权利要求1所述的方法，其中所述局部斑块包括围绕所识别的像素的预定数目的像素。6.如权利要求1所述的方法，其中所述局部斑块为矩形。7.如权利要求6所述的方法，其中所述矩形局部斑块具有预定高度和宽度。8.如权利要求6所述的方法，其中所述局部斑块被划分为子矩形以创建所述子斑块。9.如权利要求1所述的方法，其中所述局部斑块为圆形。10.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·唐，S·H·林，
申请(专利权)人：惠普开发有限公司，
类型：发明
国别省市：US