基于颜色直方图来描述图像区域的方法和系统技术方案

提供了一种基于颜色直方图来描述图像区域的方法和系统。所述基于颜色直方图来描述图像区域的方法包括：颜色量化步骤，用于将所述图像区域量化为量化后颜色区域，其中在所述量化中不同地处理特定颜色范围和该特定颜色范围之外的颜色；颜色直方图计算步骤，用于根据所述量化后颜色区域来计算一个或多个颜色直方图；以及直方图组装步骤，用于通过使用所述一个或多个颜色直方图来产生唯一矢量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像处理，更具体地，涉及一种基于颜色直方图来描述图像区域的方法和系统、一种用于登记一个或多个图像中的图像区域的方法和系统、以及一种基于所述登记从图像中检测对象的方法和系统。
技术介绍
图像描述技术是基于内容的图像检测或基于内容的图像检索的基础。由于由计算机自动提取的图像的视觉特征与由人感知的图像内容显著不同，需要一种图像描述技术用于供计算机从图像提取特征，所述特征可被计算机处理并用来区分图像。在现有技术中，可以使用传统的诸如颜色、纹理、形状等的低级视觉特征进行图像描述。然而，本专利技术主要关注于基于颜色信息的图像描述。在诸如其中图像描述被用作图像索引和检索的基础的数字图像库的许多应用中，基于颜色信息的图像描述是有用的。为了使图像描述实用和有效，从图像提取特征(颜色信息)的结果应该:(1)足以区分不同的图像；(2)对于图像的某些类型的变换是不变的，(3)对噪声不敏感；(4)易于计笪 然而，基于颜色信息的图像描述很少被应用于对象检测，这是因为颜色特征通常受到诸如光源、照相机的感光器件等的许`多因素的干扰。例如，在作为US6850639公布的美国专利申请中所公开的使用颜色信息作为图像特征的图像描述方法中，颜色特征受到光照和照相机的参数设置(白平衡、焦距等)的干扰。可能无法把在不同的光照下或者利用不同的照相机设置所拍摄的图像中的相同对象进行相互区分。因此，需要一种能够在不会受到光照、照相机设置等的大幅影响的情况下基于颜色信息精确地描述图像区域的技术。基于较少受到光照、照相机设置等的影响的本专利技术的图像描述技术，自然地，将会获得高检测精度。专利技术内容考虑到前述的现有技术中存在的技术问题，提供了一种基于颜色直方图来描述图像区域的新颖的方法和系统，其不仅能够解决上述技术问题，还能够带来其它期望的技术效果，诸如对象姿态鲁棒性、色像差鲁棒性以及旋转不变性。在根据基于颜色信息的图像描述技术的图像检测中，除了高检测精度之外，还期望具有良好的对象姿态鲁棒性、色像差鲁棒性以及旋转不变性。也就是说，不管要描述的图像区域中的对象的姿态如何、光照和照相机设置如何以及图像区域的如何旋转，都期望确保高检测精度。本专利技术的专利技术人发现，颜色特征通常受到诸如光源、照相机的感光器件等的许多因素的干扰的原因在于:白色、黑色和灰色没有被特别地对待。在当前的基于颜色信息的图像描述技术中，这些颜色的信息被隐藏在除了黑色、灰色和白色以外的颜色中。正是这些颜色的信息受到光照和照相机的参数设置(白平衡、焦距等)的大幅影响。基于该新发现，本专利技术提出了在图像区域描述中不同地处理黑色、灰色和白色、以及除了黑色、灰色和白色以外的颜色。根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于颜色直方图来描述图像区域的方法，包括:颜色量化步骤，用于将所述图像区域量化为量化后颜色区域，其中在所述量化中不同地处理特定颜色范围和该特定颜色范围之外的颜色；颜色直方图计算步骤，用于根据所述量化后颜色区域来计算一个或多个颜色直方图；以及直方图组装步骤，用于通过使用所述一个或多个颜色直方图来产生唯一矢量。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种基于颜色直方图来描述图像区域的系统，包括:颜色量化单元，被配置为将所述图像区域量化为量化后颜色区域，其中在所述量化中不同地处理特定颜色范围和该特定颜色范围之外的颜色；颜色直方图计算单元，被配置为根据所述量化后颜色区域来计算一个或多个颜色直方图；以及直方图组装单元，被配置为通过使用所述一个或多个颜色直方图来产生唯一矢量。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种用于登记一个或多个图像中的对象的方法，包括:在所述一个或多个图像上指定要登记的一个或多个对象区域；对于所述一个或多个对象区域中的每一个，把该对象区域量化为量化后颜色区域，其中在所述量化中不同地处理特定颜色范围和所述特定颜色范围之外的颜色，根据所述量化后颜色区域计算一个或多个颜色直方图，通过使用所述一个或多个颜色直方图产生唯一矢量；如果产生了多个矢量，则从所述多个矢量计算最终特征矢量；以及针对所述对象，登记所述最终特征矢量。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种用于登记一个或多个图像中的对象的系统，包括:被配置为在所述一个或多个图像上指定要登记的一个或多个对象区域的单元；被配置为对于所述一个或多个对象区域中的每一个执行以下处理的单元:把该对象区域量化为量化后颜色区域，其中在所述量化中不同地处理特定颜色范围和所述特定颜色范围之外的颜色，根据所述量化后颜色区域计算一个或多个颜色直方图，通过使用所述一个或多个颜色直方图产生唯一矢量；被配置为如果产生了多个矢量，则从所述多个矢量计算最终特征矢量的单元；以及被配置为针对所述对象，登记所述最终特征矢量的单元。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种基于根据上述方法登记的对象的第一矢量，从图像中检测该对象的方法，包括:从所述图像裁剪任意的部分区域；对于每个部分区域，把该部分区域量化为量化后颜色区域，其中在所述量化中不同地处理特定颜色范围和所述特定颜色范围之外的颜色，根据所述量化后颜色区域计算一个或多个颜色直方图，通过使用所述一个或多个颜色直方图产生第二矢量，以及比较所述第一矢量和所述第二矢量以确定在所述部分区域中是否存在所述对象。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种基于由所述用于登记对象的系统登记的对象的第一矢量，从图像中检测该对象的系统，包括:被配置为从所述图像裁剪任意的部分区域的单元；被配置为对于每个部分区域执行以下处理的单元:把该部分区域量化为量化后颜色区域，其中在所述量化中不同地处理特定颜色范围和所述特定颜色范围之外的颜色，根据所述量化后颜色区域计算一个或多个颜色直方图；通过使用所述一个或多个颜色直方图产生第二矢量，以及比较所述第一矢量和所述第二矢量以确定在所述部分区域中是否存在所述对象。根据本专利技术的方法和系统，除了高检测精度之外，还获得了良好的对象姿态鲁棒性、色像差鲁棒性以及旋转不变性。图17至图20示出了关于检测精度、对象姿态鲁棒性、色像差鲁棒性以及旋转不变性的有益效果，这将在稍后详细描述。通过参照附图的以下说明，本专利技术的另外的特征和优点将变得明显。附图说明包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图例示了本专利技术的实施例，并且与说明一起用来解释本专利技术的原理。图1是例示了根据本专利技术的基于颜色直方图来描述图像区域的计算装置的布置的框图。图2是示出了根据本专利技术的实施例的基于颜色直方图来描述图像区域的系统的一般结构的功能框图。图3是示出了根据本专利技术的实施例的基于颜色直方图来描述图像区域的方法的流程图。图4是示出了根据本专利技术的实施例的图3中的步骤SlOO中的颜色量化处理的流程图。图5示出了 HSV颜色空间的倒锥体的示意图，其中由虚线指示特定颜色范围。图6示出了 HSL空间的双锥体的示意图,其中由虚线指示特定颜色范围。图7示出了 HSL颜色空间中的特定颜色范围的量化的例子。图8示出了 HSV颜色空间中的某普通颜色范围的量化的例子。图9示出了通过分割量化后图像区域而产生的环形块的例子。图10示出了直方图区间(histogram bin)的顺序。图11示出了颜色直方图区间平滑化的效果。图12示出了用于针对从量化后颜色区域的对应分割块计算的各个直方图计算最终颜色直方图的方法的流程图。图13本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于颜色直方图来描述图像区域的方法，包括：颜色量化步骤，用于将所述图像区域量化为量化后颜色区域，其中在所述量化中不同地处理特定颜色范围和该特定颜色范围之外的颜色；颜色直方图计算步骤，用于根据所述量化后颜色区域来计算一个或多个颜色直方图；以及直方图组装步骤，用于通过使用所述一个或多个颜色直方图来产生唯一矢量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜涌，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP