图像处理设备和图像处理方法技术

二值化处理单元通过将输入图像的每个像素的视觉特征与预定的二值化阈值进行比较并且基于比较结果对输入图像的每个像素的值进行二值化来生成二进制图像。二值化处理单元在改变二值化阈值时执行该处理，从而生成多个二进制图像。轮廓检测单元计算在多个二进制图像之间具有重叠部分的封闭区域的面积，并且基于通过改变二值化阈值所引起的相应封闭区域的面积变化率来确定待用于检测相应封闭区域的边界作为对象的轮廓的二值化阈值。

【技术实现步骤摘要】

在本文中讨论的实施方式涉及。
技术介绍
农业生产者在早期阶段预测农产品的收获时间和产量，以实现在与农产品的购买商的合同中提前指定的交付时间和交付量是理想的。进行这样的收获预测的一种方式是定期检查农产品在其生长期间的重量分布。重量分布是如下频数分布:其是通过测量每个农产品的重量而获得的，并以通过横轴表示重量和纵轴表示农产品的数量的曲线图来表示。然而，为了进行这样的收获预测，需要单独测量大量农产品的重量。 鉴于该问题，已经提出了如下方法:基于由数码相机捕获的收获的土豆的图像来计算每个土豆的面积，以及基于计算出的面积来估计每个土豆的重量。可以基于在图像中捕获的每个土豆的轮廓来计算每个土豆的面积。 另外，关于从被捕获图像中提取对象例如农产品等的轮廓的方法，存在如下方法:通过将基于被捕获图像的每个像素的视觉特征与阈值进行比较来对图像进行二值化。该视觉特征可以是例如通过对在被捕获图像中的像素值的直方图进行反向投影而获得的直方图图像的数据。 另外，关于与轮廓检测相关的技术，存在如下技术:其从输入图像提取椭圆的轮廓点，估计针对每个轮廓点的椭圆的参数，以及重复用于将参数更新为在轮廓点之间一致的值的处理。然后，将重叠的椭圆分开，计算参数。 在以下文献中公开了相关技术的示例:日本特开平7-200774号公报；日本特开 2001-344607 号公报；Bruce Marshall 和 Mark ff.Yong 的“Automated on-farmassessment of tuber size distribut1n，，，Decis1n Support Systems in PotatoProduct1n:Bringing Models to Practice,Wageningen Pers, 2004年 6 月 30 日，101-117页；以及 Gary Bradski 和 Adrian Kaehler 的 “Learning OpenCV，，，日本 O，Reilly 公司，2009 年 8 月 24 日，561-562 页。 为了基于表示大量农产品例如土豆等的图像来计算每个农产品的面积、从而基于面积估计每个农产品的重量，需要检测每个农产品的轮廓。假设针对该轮廓检测使用上述方法，即通过将基于被捕获图像的每个像素的视觉特征与阈值进行比较来对图像进行二值化。 通过该方法，在具有相似外表的多个对象例如农产品在图像中彼此相邻的情况下，根据阈值的值，可能存在相邻对象的轮廓相连的问题，或可能存在在实际的轮廓内检测到轮廓、导致轮廓向内移动的问题。难以同时解决这两个问题。例如，如果使用单个阈值，则相邻对象的轮廓可能在一个位置相连，而可能在另一个位置存在轮廓的向内移动。
技术实现思路
根据一个方面，本专利技术旨在提供能够准确检测多个对象中的每一个的轮廓的。 根据一个实施方式，提供了一种图像处理设备，该图像处理设备包括处理器，该处理器被配置成执行包括以下步骤的程序:通过在改变预定的二值化阈值时执行二进制图像生成处理来生成多个二进制图像，该二进制图像生成处理为通过将表示多个对象的图像的每个像素的视觉特征与二值化阈值进行比较并且基于该比较的结果对图像的每个像素的值进行二值化来生成二进制图像的处理；计算相应封闭区域的面积，该相应封闭区域为在多个二进制图像的每一个中表示的封闭区域，并且在多个二进制图像之间具有重叠部分；以及基于通过改变二值化阈值所引起的相应封闭区域的面积变化率，来确定待用于检测相应封闭区域的边界作为对象的轮廓的二值化阈值。 【附图说明】 图1示出了根据第一实施方式的图像处理设备的示例性配置以及示例性处理； 图2示出了根据第二实施方式的图像处理设备的示例性硬件配置； 图3示出了表示多个对象的被捕获图像的示例； 图4示出了用于通过对直方图进行反向投影而生成灰度图像的示例性处理； 图5示出了用于对灰度图像进行二值化的示例性处理； 图6示出了根据第二实施方式的图像处理设备的示例性功能配置； 图7示出了提取参考点的示例； 图8示出了响应于阈值的改变、封闭区域的面积的变化的示例； 图9是示出了由根据第二实施方式的图像处理设备执行的示例性处理的流程图； 图10示出了根据第三实施方式的图像处理设备的示例性功能配置； 图11示出了设置子区域的方法的示例； 图12示出了响应于阈值的改变而改变每个部分封闭区域的面积的示例； 图13示出了在照射光从前面入射到对象上的情况下的封闭区域的示例； 图14示出了在照射光倾斜地入射到对象上的情况下的封闭区域的示例；以及 图15是示出了由根据第三实施方式的图像处理设备执行的示例性处理的流程图。 【具体实施方式】 以下将参照附图来描述若干个实施方式，在附图中相同的附图标记指相同的元件。 (a)第一实施方式 图1示出了根据第一实施方式的图像处理设备I的示例性配置以及示例性处理。图像处理设备I执行用于从表示多个对象的输入图像来检测对象中的每一个的轮廓的处理。特别地，图像处理设备I能够准确地检测对象的轮廓，即使该对象与附近的另外的对象接触。 图像处理设备I包括二值化处理单元2和轮廓检测单元3。当例如图像处理设备I的处理器(未示出)执行预定程序时实现由二值化处理单元2和轮廓检测单元3进行的操作。 二值化处理单元2通过将输入图像的每个像素的视觉特征与预定的二值化阈值进行比较、并基于比较结果对输入图像的每个像素的值进行二值化来生成二进制图像。另夕卜，二值化处理单元2在改变二值化阈值时执行该二进制图像生成处理，从而生成多个二进制图像。 可以将基于输入图像的像素值的亮度信息或颜色信息用作视觉特征。在另一个示例中，可以使用以下方法。二值化处理单元2计算在输入图像中的基于像素值的亮度信息、颜色信息等的频数密度，并将计算出的频数密度反向投影到输入图像的相应像素上。因此，二值化处理单元2生成视觉特征图像。还可以将这样的视觉特征图像的像素值(频数密度)用作上述视觉特征。 轮廓检测单元3计算如下相应封闭区域的面积:该封闭区域是在多个二进制图像的每一个中表示、且在多个二进制图像之间具有重叠部分的封闭区域。然后，轮廓检测单元3基于通过改变二值化阈值所引起的相应封闭区域的面积变化率来确定要用于检测相应封闭区域的边界作为对象的轮廓的二值化阈值。 通过检测使用所确定的二值化阈值而形成的相应封闭区域的边界作为对象的轮廓，准确地检测出对象的轮廓。另外，以上处理是针对表示在每个二进制图像中的多个相应封闭区域中的每一个来执行的，使得准确地检测出输入图像中表示的多个对象中的每一个的边界。 以下描述用于检测对象的轮廓的处理的示例。在该示例性处理中，在输入图像中存在彼此相邻并接触的对象11和12。然后，如下所述检测对象11的轮廓。 二值化处理单元2分别使用二值化阈值TH1、TH2和TH3来生成二进制图像P1、P2和P3 (步骤SI)。应当注意，在图1的二进制图像Pl至P3中，阴影区域是具有一个像素值(例如值“I”)的区域，而除了阴影区域之外的区域是具有另一个像素值(例如值“O”)的区域。 在该示例性处理中，当使用二值化阈值THl时，在二进制图像Pl中出现了封闭本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像处理设备，包括：二值化处理装置，所述二值化处理装置用于通过在改变预定的二值化阈值的同时执行二进制图像生成处理、来生成多个二进制图像，所述二进制图像生成处理为以下处理：通过将表示多个对象的图像的每个像素的视觉特征与二值化阈值进行比较，并且基于比较的结果对所述图像的每个像素的值进行二值化来生成二进制图像；以及轮廓检测装置，所述轮廓检测装置用于：计算相应封闭区域的面积，所述相应封闭区域是在所述多个二进制图像的每一个中表示的、并且在所述多个二进制图像之间具有重叠部分的封闭区域；以及基于通过改变所述二值化阈值所导致的所述相应封闭区域的面积变化率来确定要用于将相应封闭区域的边界检测为对象的轮廓的二值化阈值。

【技术特征摘要】
2013.08.28 JP 2013-1762171.一种图像处理设备，包括: 二值化处理装置，所述二值化处理装置用于通过在改变预定的二值化阈值的同时执行二进制图像生成处理、来生成多个二进制图像，所述二进制图像生成处理为以下处理:通过将表示多个对象的图像的每个像素的视觉特征与二值化阈值进行比较，并且基于比较的结果对所述图像的每个像素的值进行二值化来生成二进制图像；以及 轮廓检测装置，所述轮廓检测装置用于:计算相应封闭区域的面积，所述相应封闭区域是在所述多个二进制图像的每一个中表示的、并且在所述多个二进制图像之间具有重叠部分的封闭区域；以及基于通过改变所述二值化阈值所导致的所述相应封闭区域的面积变化率来确定要用于将相应封闭区域的边界检测为对象的轮廓的二值化阈值。2.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中: 所述二值化处理装置改变所述二值化阈值、使得相应封闭区域逐渐扩大；以及 当相应封闭区域的面积变化率变得等于或大于在改变所述二值化阈值时连续生成的两个二进制图像之间的预定最大阈值时，所述轮廓检测装置检测在所述两个二进制图像中的在先一个二进制图像中的相应封闭区域的边界作为所述对象的轮廓。3.根据权利要求2所述的图像处理设备，其中，当相应封闭区域的面积变化率变得小于所述两个二进制图像之间的预定最小阈值时，所述轮廓检测装置检测在所述两个二进制图像中的任一个中的相应封闭区域的边界作为所述对象的轮廓，其中所述最小阈值小于所述最大阈值。4.根据权利要求1至3中任一项所述的图像处理设备，所述二值化处理装置通过将基于所述图像的每个像素的像素值的值的频数反向投影到所述图像的像素上来生成视觉特征图像，并且通过将所述视觉特征图像的每个像素的值与所述二值化阈值进行比较来生成所述二进制图像。5.根据权利要求4所述的图像处理设备，其中，所述轮廓检测装置对所述视觉特征图像执行距离转换，提取在通过所述距离转换获得的图像中的最大点作为各个对象的参考点，并且计算在多个二进制图像各自中表示、且包括所述参考点中的同一个参考点的封闭区域的面积作为相应封闭区域的面积。6.根据权利要求1至3中任一项所述的图像处理设备，其中，所述轮廓检测装置基于所述图像中的每个像素的所述视觉特征来提取各个对象的参考点，并且计算在多个二进制图像各自中表示的、且包括所述参考点中的同一个参考点的封闭区域的面积作为相应封闭区域的面积。7.根据权利要求6所述的图像处理设备，其中，所述轮廓检测装置将所述参考点的周围区域划分成多个子区域，并且所述轮廓检测装置计算部分封闭区域的面积，所述部分封闭区域被表示在所述子区域的每一个中并且形成相应封闭区域的一部分，以及所述轮廓检测装置基于通过改变所述二值化阈值所引起的所述部分封闭区域的面积变化率、针对每个子区域确...

【专利技术属性】
技术研发人员：石原正树，杉村昌彦，远藤进，马场孝之，上原祐介，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP