具有伪边缘消除的基于块的边缘像素检测的系统和方法技术方案

本发明专利技术描述了使用基于块的边缘像素技术来提供物体边缘图像表示生成的方法和系统，该基于块的边缘像素技术实施边缘像素检测的后处理来消除伪边缘。实施例细分图像数据(例如，图像点云)以便对图像数据的多个子块进行单独边缘像素检测处理。应用伪边缘消除算法以重组从子块的边缘像素检测处理获得的物体边缘图像表示子块，从而消除与使用基于块的边缘像素检测相关的伪边缘假象。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有伪边缘消除的基于块的边缘像素检测的系统和方法
本专利技术涉及图像处理，特别涉及在图像点云中的基于块的边缘像素检测，实施边缘像素检测的后处理以消除伪边缘。
技术介绍
各种图像，包括诸如由运动或静止图像相机、断层成像装置、磁性成像装置、地震成像装置等拍摄的二维(2D)和三维(3D)图像，通常用于众多领域，包括制造业、医疗、安全、能源和建筑业等。例如，这些图像可用于质量控制分析、医学诊断、面部识别、地质勘探、部件应力和负载分析、和/或其它基于图像的应用。对这些图像进行基于处理器(例如，基于计算机)的处理，可用于提供各种基于图像的应用，例如用于提供机器视觉、物体识别、边缘检测、深度映射等。用于这类基于处理器进行处理的图像可能包含相当大的数据集。例如，表示一个或多个物体的3D图像的点云可能相当大，比如数量级为兆字节或千兆字节。因此，从图像提取相关特征的技术(例如，一个图像内的物体边缘)，常常用于减小图像数据的大小，并提供所示特征的图像表示，从而便于对一个或多个基于图像的应用进行图像处理。已经存在多种技术来识别一个图像的点云内的边缘。例如，Bendels，GerhardH.，RuwenSchnabel和ReinhardKlein的“DetectingHolesinPointSetSurfaces”，WSCG2006InternationalProgrammeCommittee(2006)；Hackel，Timo，JanD.Wegner和KonradSchindler的“Contourdetectioninunstructured3dpointclouds”，ProceedingsoftheIEEEConferenceonComputerVisionandPatternRecognition(2016)；Boulassal，H.，T.Landes和P.Grussenmeyer的“Automaticextractionofplanarclustersandtheircontouronbuildingfacadesbyterrestriallaserscanner”，InternationalJournalofArchitecturalComputing7.1，pp1-20，(2009)；和Ni，Huan等人的“Edgedetectionandfeaturelinetracingin3d-pointcloudsbyanalysesgeometricpropertiesofneighborhoods”，RemoteSensing8.9，p.710(2016)，上述所列的参考文献都引用作为本说明书的揭示内容，通过使用边缘像素(边缘像素edgel，是指图像内被识别为某物体边缘的像素或3D点云里的体素voxel)检测算法，检测图像内的边缘。这些技术用于提取3D点云中的边缘像素点，从而提供一个比原始点云数据量显著减少的图像再现(在此被称为物体边缘图像表示)，但仍然保留图像中所示物体的主要特征。然而，这些边缘像素图像处理技术通常需要可观的处理时间和资源来生成物体边缘图像表示。因此，使用传统的现有边缘像素图像处理技术，在大型或复杂图像内提取物体主要特征，可能需要难以接受的时间量和/或处理资源量，且在某些情况下或使用特定基于处理器的系统下，是不可能的或不切实际的。例如，尽管物体边缘图像表示可以有助于特定的基于图像的应用，例如物体识别和机器视觉，但使用传统边缘像素图像处理技术来生成物体图像表示所需的时间可能使实时实施变得不切实际(例如，对于实时运动图像中的物体识别)。此外，使用传统边缘像素图像处理技术生成物体图像表示所需的处理资源可能使得在任何特定情况下可用系统(例如，部署在高速分类或装配线中的机器人拣取和放置系统)上实施变得不切实际。
技术实现思路
本专利技术涉及的系统和方法，使用基于块的边缘像素技术来提供物体边缘图像表示生成，该技术实施边缘检测的后处理来消除伪边缘。依照本专利技术的构思，通过基于块的边缘像素检测技术，本专利技术实施例细分图像数据(例如，图像点云)以便对图像数据的多个子块独立(并行或串行)进行边缘像素检测处理。应用伪边缘消除算法，以重新合并从子块边缘像素检测处理而获得的物体边缘图像表示子块，消除与使用基于块的边缘像素检测有关的伪边缘假象。从前述可以理解，本专利技术实施例有助于快速甚至实时地生成物体边缘图像表示。另外，与传统边缘检测技术所需的计算资源相比，实施例使用具有更少计算资源的处理器平台来生成物体边缘图像表示。此外，依照本专利技术实施例可以实现上述功能，而不会将伪边缘假象引入到所获得的物体边缘图像表示中。前面已经相当广泛地概述了本专利技术的特征和技术优点，以便可以更好地理解下面对本专利技术的详细描述。下面将描述形成本专利技术权利要求主题的本专利技术的附加特征和优点。本领域技术人员应当理解，所公开的构思和具体实施例可以容易地用作一个经修改或设计用于实现本专利技术相同目的的其他结构的基础。本领域技术人员还应该认识到，这种等同结构不脱离所附权利要求中所阐述的本专利技术的精神和范围。当结合附图考虑时，将从以下描述中更好地理解本专利技术特征的新颖性、其组织和操作方法、以及其它目的和优点。然而，应当明确地理解，每个附图仅是为了说明和描述而提供，并不作为本专利技术的限制。附图说明为了更完整地理解本专利技术，现在结合附图并参考以下描述，其中：图1显示本专利技术实施例的系统框图，该系统被配置以使用基于块的边缘像素技术来提供物体边缘图像表示的生成，该基于块的边缘像素技术实施边缘像素检测的后处理以消除伪边缘；图2是本专利技术实施例的图像处理器的运行流程简图，该图像处理器使用基于块的边缘像素检测和边缘像素检测的后处理而消除伪边缘，以提供物体边缘图像表示生成；图3A显示本专利技术实施例的一个示例性图像，其被基于块的边缘像素技术处理以生成物体边缘图像表示，该基于块的边缘像素技术实施边缘像素检测的后处理以消除伪边缘；图3B显示一个示例性的物体边缘图像表示，其是根据本专利技术实施例使用基于块的边缘像素技术从图3A的图像而生成，该基于块的边缘像素技术实施边缘像素检测的后处理以消除伪边缘；图4描述本专利技术实施例的图像处理器提供基于块的边缘像素检测处理的运行流程图；图5描述本专利技术实施例的图像处理器提供边缘像素检测的后处理来消除伪边缘的运行流程图。图6A、6B-1、6B-2、6C-1和6C-2显示本专利技术实施例的细分图像数据和分别处理子块用于物体边缘图像表示生成，使用基于块的边缘像素技术实施边缘像素检测的后处理来消除伪边缘；图7显示在子块边界上的伪边缘，其可以是由本专利技术实施例的基于块的边缘像素检测而引入的。具体实施方式图1显示本专利技术实施例的系统框图，该系统被配置以使用基于块的边缘像素技术实施边缘像素检测的后处理，以消除伪边缘，来提供物体边缘图像表示的生成。所述实施例的系统100包括图像处理器110，其具有基于块的边缘像素检测逻辑112和伪边缘消除逻辑115，它们协同运作以处理图像数据数据库114的图像数据(例如，一个或多个图像点云)，并由此生成物体边缘图像表示数据库116的物体边缘图像表示。依照本专利技术的实施例，图像处理器110可以包括各种形式的处理器系统。例如，图像处理器110可以包括通用计算机系统(例如，个人计算机(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从图像数据集生成物体边缘图像表示的方法，所述方法包括：将所述图像数据集细分成多个图像数据子块，其中所述细分对于在所述图像数据内表示的物体是不可知的，使得所述图像数据子块相对于所述物体是任意的；分别对所述多个图像数据子块中的每个图像数据子块的图像数据进行边缘像素检测，以生成多个物体边缘图像表示子块，其中，所述多个图像数据子块中的每个图像数据子块对应所述多个物体边缘图像表示子块中的一个物体边缘图像表示子块；和使用伪边缘消除处理，来合并所述多个物体边缘图像表示子块中的物体边缘图像表示子块，以生成所述物体边缘图像表示。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.12.18 US 15/845,8461.一种从图像数据集生成物体边缘图像表示的方法，所述方法包括：将所述图像数据集细分成多个图像数据子块，其中所述细分对于在所述图像数据内表示的物体是不可知的，使得所述图像数据子块相对于所述物体是任意的；分别对所述多个图像数据子块中的每个图像数据子块的图像数据进行边缘像素检测，以生成多个物体边缘图像表示子块，其中，所述多个图像数据子块中的每个图像数据子块对应所述多个物体边缘图像表示子块中的一个物体边缘图像表示子块；和使用伪边缘消除处理，来合并所述多个物体边缘图像表示子块中的物体边缘图像表示子块，以生成所述物体边缘图像表示。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个图像数据子块中的每个图像数据子块具有相同尺寸。3.根据权利要求1所述的方法，其中将所述图像数据细分成多个图像数据子块包括：确定所述图像数据适合的图像体积；和设置细分参数M，N和P，用于控制所述图像体积在每个维度上要被分成的多个部分的数量，以提供所述多个图像数据子块。4.根据权利要求1所述的方法，其中分别对所述多个图像数据子块中的每个图像数据子块的图像数据进行边缘像素检测包括：对所述多个图像数据子块中的两个或多个图像数据子块的图像数据并行地进行边缘像素检测。5.根据权利要求4所述的方法，其中对所述多个图像数据子块中的两个或多个所述图像数据子块的图像数据并行地进行边缘像素检测包括：对所述多个图像数据子块中的每个图像数据子块的图像数据并行地进行边缘像素检测。6.根据权利要求4所述的方法，其中分别对所述多个图像数据子块中的每个图像数据子块的图像数据进行边缘像素检测包括：对所述多个图像数据子块中的两个或多个图像数据子块的图像数据串行地进行边缘像素检测。7.根据权利要求1所述的方法，其中使用伪边缘消除处理，合并所述多个物体边缘图像表示子块中的物体边缘图像表示子块包括：选择所述多个物体边缘图像表示子块中的一个非空物体边缘图像表示子块作为一个基块，用于所述物体边缘图像表示；和使用所述伪边缘消除处理来确定是否消除所述多个物体边缘图像表示子块中的剩余物体边缘图像表示子块的边缘像素点，或者是否将所述剩余物体边缘图像表示子块的所述边缘像素点添加到所述基块，其中所述伪边缘消除处理被迭代地应用到所述多个物体边缘图像表示子块中的每个剩余物体边缘图像表示子块，用于合并所述多个物体边缘图像表示子块以生成所述物体边缘图像表示。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述伪边缘消除处理包括：确定所述剩余物体边缘图像表示子块的边缘像素点的表面法线值；确定在所述基块内与所述剩余物体边缘图像表示子块的边缘像素点相邻的边缘像素点；确定在所述基块内与所述剩余物体边缘图像表示子块的边缘像素点相邻的边缘像素点的平均表面法线值；和如果所述表面法线值和所述平均表面法线值之间的差值小于或等于一个阈值，则移除所述剩余物体边缘图像表示子块的所述边缘像素点，而不将其添加到所述基块；或者如果所述表面法线值和所述平均表面法线值之间的差值大于一个阈值，则将所述剩余物体边缘图像表示子块的所述边缘像素点添加到所述基块。9.一种从图像数据集生成物体边缘图像表示的系统，所述系统包括：至少一个处理器；和存储器，其耦合到所述至少一个处理器，其中所述至少一个处理器被配置有逻辑以：将所述图像数据集细分成多个图像数据子块，其中所述图像数据集的细分对于所述图像数据内表示的物体是不可知的，使得所述图像数据子块相对于所述物体是任意的；分别对所述多个图像数据子块中的每个图像数据子块的图像数据进行边缘像素检测，以生成多个物体边缘图像表示子块，其中，所述多个图像数据子块中的每个图像数据子块对应所述多个物体边缘图像表示子块中的一个物体边缘图像表示子块；和使用伪边缘消除处理，来合并所述多个物体边缘图像表示子块中的物体边缘图像表示子块，以生成所述物体边缘图像表示。10.根据权利要求9所述的系统，其中所述多个图像数据子块中的每个图像数据子块具有相同尺寸。11.根据权利要求9所述的系统，其中将所述图像数据集细分成多个图像数据子块的所述逻辑包括逻辑以：确定所述图像数据适合的图像体积；和设置细分参数M，N和P，用于控制所述图像体积在每个维度上要被分成的多个部分的数量，以提供所述多个图像数据子块。12.根据权利要求9所述的系统，其中分别对所述多个图像数据子块中的每个图像数据子块的图像数据进行边缘像素检测的所述逻辑包括逻辑以：对所述多个图像数...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱天，
申请(专利权)人：香港应用科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港,81