[发明专利]制作标准化图象模板的方法和设备

说明书

请参考缩微胶片附录。该附录构成本说明书的一部份，它包括一张带有82帧的缩微胶片。

本申请相关以下以容：

美国申请序列号08/145,051，申请日为1993年10月29日，申请人是Ray、Ellson和Gandhi，发明名称为“在事项磁卡上进行图象压缩、存贮和检索的方法和装置”，其柯达案卷目录为68,290。

美国申请序列号08/145,284，申请日为1993年10月29日，申请人是Ray和Ellson，发明名称为“标准化图象库的压缩方法”，其柯达案卷目录为68,291。

美国申请序列号08/144,753，申请日为1993年10月29日，申请人是Ray和Ellson，发明名称为“用保留值数据编码的方法和装置”，其柯达案卷目录为68,362。

柯达案卷目录71，250，与本申请同一日期提交，申请人是Ray、Ellson和Elbaz，发明名称为“对标准化肖像图像进行压缩和还原的方法”。

上述参考申请的教导被允许以参考编入进去，仿佛在此陈列全文。

本发明关系到数字图像处理领域，更详细地说，关系到一种方法及其相关装置，用于制作数字式标准化图像特征模板，以减少适当地表示一个图象所需要的位数。

本发明的背景

这一专利文献的缩微胶片附录中所公开的内容包含对材料作出版权保护的要求，版权所有人不反对对任一专利文献或专利公开内容的影印复制，因为其出现在美国专利商标局的专利文稿或记录上，但保留所有其它权利。

考虑一个具有类似图象内容的图象库，如一丢失小孩的肖像的集合。在这些图象的集合中，由于脸部具有共同的特征，因此，基于象素位置，存在很大程度上的图象与图象之间的相关性。这个在不同图象上的相关性，恰像在一给定的图象中的空间相关性，能够被开发利用以改进压缩。

基于在图象中所处位置，对某些图象库的研究会得出图象保真度的有关重要性的知识。如果这些图像是用来识别丢失的儿童的，那么脸部区域的图象保真度就比头发或肩膀的保真度重要得多，而相比于背部而言，则头发或肩膀的保真度又要重要一些。在对于应用而言视觉图象保真度不太重要的地方，图象可以压缩得更过分一些。

在许多应用中，保持原始图象的取向和量化远不如保持图象中所包含的视觉信息重要。特别是对于丢失儿童案中的图象而言，如果从原始图象或从经过处理以便于压缩的图象可以同样便利地确认肖像中的儿童的特征，那么将处理过的图象放入库中不会带来损失。采用这一原理，通过将原始图象制成标准化的格式，可建立已处理图象库。对丢失的儿童的肖像而言，这可能包括对每个小孩的头部定位，使其眼睛保持水平，以及相对于图象边界使头部居中。一旦这样标准化的图象被建立起来，就可以很好地进行压缩，因为我们知道，该标准化带来了图象与图象之间的关联性。

一种压缩方法中称为向量量化(Vector Quantization-VQ)的技术在找出一个图象的各部份之间的关联时很有用。采用向量量化VQ压缩很适合于固定速率、有损耗、高比例压缩应用(见IEEE ASSP杂志，1984年4月第1卷，第4-29页，R.M.Gray的“向量量化”)。这一方法将图象分为一小片一小片的“图象块”。这些块随后与在通常称之为代码簿(codebook)的预定的图象块集合中的其它图象块匹配。该匹配算法通常是最小平方误差(minimum-squared-error-MSE)。由于图象块集合是预定的，集合的表项之一可以用一个简单的索引引用，由此，一个多象素块可以通过一个单一号码来引用。采用这样一种方法，可以对一个图象的位数作合理预算。当给每个图象块分配大量的位时，代码簿的尺寸会增大。与此类似，如果对图象分配大量的位时，图象块的数目可以增大(从而每块的尺寸减小)。