[发明专利]图像处理设备和图像处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种从图像提取边缘特征的图像处理设备和图像处理方法。

背景技术

迄今为止，已经提出了使用边缘特征的各种图像检索方法和识别方法。典型的边缘提取方法涉及使用差分滤波器对包括邻近像素的范围进行每像素的计算。所使用的滤波器包括Prewitt滤波器、Sobel滤波器、Robison滤波器、以及Kirsch滤波器。在将边缘特征用于图像检索等的情况下，在许多情况下，使用图像的部分区域中的边缘分布作为特征量。

在“MPEG-7边缘直方图描述符的高效使用(Efficient Use ofMPEG-7 Edge Histogram Descriptor)”(Chee Sun Won et al.，ETRI Journal，Vol.24，Feb.2002，下文中称为文献1)中公开的边缘直方图使用如下边缘提取方法：与使用Sobel滤波器等的方法相比，该边缘提取方法需要以较低的计算成本来获得边缘分布。现在将说明在文献1中公开的边缘提取方法。

首先，将输入图像10分割为4×4个子图像11，如在图12中所示。将各子图像进一步分割为正方形图像块12以便近似规定数。接着，将图像块进一步分割为4(2×2)个分区(compartment)13，判断各分区的平均亮度a(0)～a(3)。接着，使用与图13A～13D中示出的四个方向，即(a)垂直、(b)水平、(c)45度、和(d)135度以及图13E中示出的无方向相对应的滤波器来计算各边缘强度(edge strength)m_v、m_h、m_d45、m_d135和m_nd。例如，当a(n)表示将图像块12分割成的四个分区的每个的平均亮度时，由下面的表达式来表示m_v(注意，n＝0～3，并且表示附给四个分区中每个的数字)。

m_v＝|1×a(0)+(-1)×a(1)+1×a(2)+(-1)×a(3)|      (1)

当边缘强度m_v、m_h、m_d45、m_d135和m_nd中的最大值大于或等于规定阈值A时，将最大值的方向确定为目标图像块的边缘的方向。阈值A是认为存在边缘的最小强度值。通过计数子图像11中包括的每个图像块12的方向来计算边缘直方图Eij。注意，i＝0～4对应于图13A～13E中示出的滤波器，j＝0～15对应于子图像11。使用这样获得的边缘直方图Eij作为特征量。

然而，尽管与使用Sobel滤波器等的边缘提取方法相比，文献1中示出的边缘提取方法具有小的计算成本的优势，但是该边缘提取方法并不总是能够满意地获得边缘特征。将作为例子说明将该边缘提取方法应用于以二值图像的线为目标的图像检索的情况，在这种情况下，该问题更显著。

在图14A中，四个等距离线21重叠通过将宽度为2d的四个图像块分割成四个所分别获得的总共16个区域。对于二值图像的线，经常使用以等距离分区的直线构成的阴影来表示特定浓度的区域，例如对应于线21的区域等。对于这些阴影区域，根据图像块12的大小和线21的分区之间的关系，不总是可以提取阴影。例如，考虑图像块12的大小和线21的分区同步的情况，如在图14A中所示。假定图像块12的大小(宽度和高度)是2d，线21的厚度(宽度)是b，线21之间的分区为g。例如，当这些值处于下面的等式(2)中示出的关系时，等式(1)中的a(n)值将全部相同。因此，m_v值将为0，使得尽管垂直线明显地存在，也不可能检测到该垂直线。

d＝b+g      (2)

在进行使用边缘直方图的图像检索的情况下，如果查询提供的图像的边缘直方图与数据库中存储的图像的边缘直方图类似，则能够检索到图像。因此，即使线21存在，如图14A所示，如果总是不可能到检测边缘，则数据库和查询中的边缘直方图的特征量也将类似。然而，在图像块12的大小和线21的分区略微不同步的情况下，如图14B，根据偏移的程度，可能或者不可能检测到边缘。例如，考虑将图像块12和阴影线21布置在如图14B的关系中的情况。当图像块12的大小(宽度和高度)为2d、线21的左边缘偏移图像块12的左边缘a、线21的厚度为b、线21之间的分区为g、线21的亮度为0、并且白色背景的亮度是255时，等式(1)中的值将为如下所示。

a(0)＝a(2)＝(d-(b-a)×255)/d

a(1)＝a(3)＝((d-b)×255)/d

m_v＝(a×255)/d                 (3)