[发明专利]基于颜色直方图来描述图像区域的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理，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。

背景技术

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，本发明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)易于计算。

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发明的图像描述技术，自然地，将会获得高检测精度。

发明内容

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。

本发明的发明人发现，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，本发明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。

根据本发明的一个方面，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。

根据本发明的另一个方面，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。

根据本发明的另一个方面，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。