專利名稱：邊緣像素提取及處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及圖像處理技術，特別涉及邊緣像素提取和顯示方法。
背景技術：
一幅數(shù)字圖像由有限大小的像素組成，每一個像素反映了圖像在該點(位置)的色彩和 亮度信息，我們可以用像素陣列(矩陣)這樣的離散數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來表達一幅圖像。比如可以用 兩維矩陣來表示一幅數(shù)字圖像，矩陣中的元素就是像素，稱之為像素矩陣，其像素值為整數(shù) ，對應于亮度、色度、灰度、色差等的量化級別。在像素矩陣中由一些彼此鄰接的像素組成 的重要集合，我們稱之為鄰域或鄰域矩陣。
為了更好地顯現(xiàn)畫質(zhì)，就需要對原始圖像的像素矩陣進行一些特殊的處理，通過復雜算 法來完成原始圖像亮度、色度、對比度、銳利度的提升，以及伽瑪校正、降噪處理等方面的 調(diào)節(jié)，使圖像看上去更加鮮艷生動，富于表現(xiàn)力。在這些圖像處理的算法當中，如銳化和降 噪處理，或者本發(fā)明所述的邊緣提取處理，就需要對原始像素fx的一個NXN的鄰域進行矩陣 運算和處理。
某些特殊領域，如醫(yī)學成像或者軍事應用中，最關心的是成像圖像中的邊緣(邊界)部 分，而對其它區(qū)域不感興趣。另外在消費類視頻電子設備中，有時需要首先分離出每幀圖像 的邊緣部分，以便作后續(xù)的邊緣提升或分區(qū)域處理，或者希望僅顯示圖像的邊緣，濾去色彩 、小細節(jié)等圖像元素，以達到一種特殊的視覺效果。這些情況下就涉及到如何將圖像中感興 趣的邊緣像素提取處來，剔除不需要的像素，僅僅對邊緣像素進行處理和賦值顯示。
目前已有的邊緣像素檢測方法，是以某一像素為中心的周圍四個像素值的計算來進行邊 緣判斷。此方法雖然比較簡單，但其缺點也是明顯的檢測出的邊緣有限，僅能體現(xiàn)大致輪
廓，靈敏度低。其應用范圍受到極大的限制，僅適用于對靈敏度要求不高或顯示設備本身分
辨率不高的情況。當顯示設備分辨率在"1366X768"或以上時，此方法的缺點，更加顯露 無遺。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題，就是針對現(xiàn)有技術的邊緣檢測方法靈敏度低，不適應高分 辨率的缺點，提供一種邊緣像素提取及處理方法，以克服上述缺點。
本發(fā)明解決上述技術問題，采用的技術方案是，邊緣像素提取及處理方法，包括以下步
驟
A、 初始化邊緣參數(shù)Edge—coeff，設定其大?。?br> B、 在像素陣列中，選擇4個mXm的矩陣組成一個nXn的鄰域，其中至少一個矩陣包含像 素fx，設該矩陣為Ah則其他3個矩陣按順時針方向依次編號為A2， A3， A4;其中m， n為正整 數(shù)，且m二2， n/2=m<n;
C、 對矩陣Ai， A2， A3， A4中的所有像素值分別求和，記為El、 &、 S> S4，然后由
下式計算像素fx的邊緣提取因子gx:
D、 比較邊緣提取因子gx與邊緣參數(shù)Edge—coeff的大小，若gx=Edge—coeff，則像素fx 為邊緣像素；gx<Edge—coeff，則像素fx為非邊緣像素。
本發(fā)明的有益效果是，邊緣像素提取準確，靈敏度高，而且可以根據(jù)顯示設備分辨率調(diào) 整靈敏度，既保證足夠靈敏度，又便于硬件實現(xiàn)。


圖1是實施例1的4X4鄰域結(jié)構(gòu)示意圖2是實施例1的4個2 X 2矩陣結(jié)構(gòu)示意圖3是實施例2的5X5鄰域結(jié)構(gòu)示意圖4是實施例2的4個3X3矩陣結(jié)構(gòu)示意圖5是實施例1的流程圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖及實施例，詳細描述本發(fā)明的技術方案。
本發(fā)明基于像素矩陣處理算法，以矩陣中選定像素的鄰域所涉及的像素作為計算和判斷 的基礎，極大地提高了提取邊緣像素的準確性，通過調(diào)整邊緣參數(shù)Edge—coeff大小，可以方 便地調(diào)整靈敏度，以配合顯示設備的分辨率，并便于硬件實現(xiàn)。
本發(fā)明的邊緣像素提取及處理方法，包括以下步驟
A、 初始化邊緣參數(shù)Edge—coeff，設定其大小；
B、 在像素陣列中，選擇4個mXm的矩陣組成一個nXn的鄰域，其中至少一個矩陣包含像 素fx，設該矩陣為Ah則其他3個矩陣按順時針方向依次編號為A2， A3， A4;其中m， n為正整 數(shù)，且m二2， n/2=m<n;
C、 對矩陣Ai， A2， A3， A4中的所有像素值分別求和，記為El、 &、 &、 E4，然后根
據(jù)下式計算像素fx的邊緣提取因子gx:
D、 比較邊緣提取因子gx與邊緣參數(shù)Edge—coeff的大小，若gx=Edge—coeff，則像素fx 為邊緣像素；gx<Edge—coeff，則像素fx為非邊緣像素。
進一步的，還包括步驟
E、 在顯示的時候，對邊緣像素和非邊緣像素進行重新賦值。 進一步的，步驟B中，n為偶數(shù)，m=n/2;矩陣A^ A2、 A3、 A4為相鄰矩陣。
或者，步驟B中，n為奇數(shù)，n/2<m<n;矩陣A^ A2、 A3、 A4為相交矩陣，每個矩陣均包 含像素fx。這種方案可以減少數(shù)據(jù)處理量，特別是像素fx處于所述鄰域中心時，效果更明顯
優(yōu)選的是，步驟B中，m=2。能夠保證一定的邊緣像素提取的準確性，計算量也不大。 此時具體的計算公式是，步驟C中，設所述像素fx的像素值為Yx.x，貝lj:
像素f x的邊緣提取因子gx的具體計算公示如下
具體的，所述像素值為像素的亮度值。 或者，所述像素值為像素的色差值。 實施例
以下以像素數(shù)據(jù)精度為8bit，分辨率為1366X768為例進行說明。選取m二2， n = 4，艮口 n為偶數(shù)，m=n/2;矩陣A^ A2、 A3、 A4為相鄰矩陣的情況。參見圖1和圖2.
首先初始化邊緣參數(shù)Edge—coeff，根據(jù)要求的靈敏度設定邊緣參數(shù)Edge—coeff的大小。
第二步，在像素矩陣中需要檢測像素f3，3是否為邊緣像素，其亮度值及兩個色差值分別 為Y3，3、 Cb3，3、 cr3，3。圍繞像素f3，3在其鄰域內(nèi)選擇多個像素fij，組成一個4X4的像素矩陣 ，每個像素fij對應的亮度分量為Y ij (i， j=l，2，...5)，如圖1所示。在上述4X4矩陣中， 選擇4個2X2矩陣，如圖2所示。
第三步，根據(jù)下式計算f3，3的邊緣提取因子g3，3:
83'3= l(Y3'3+Y3,2 + Y2,3+Y2,2)-(Y4,4+Y4，5 + Y5,4+Y5,5)| + I (Y4'2+Y4'3十Y5,2+Y5'3) - (Y3'4+Y3'5 + Y2'4+Y2'5) |;
第四步，比較g3，3與設定的邊緣參數(shù)edge—coeff的大小，判斷像素f3， 3是否處于圖像的 邊緣。若g3，fEdge—coeff，則像素f 3， 3為邊緣像素，將￥3， 3賦值為亮度的最大值"255";反 之則將Y3，3賦值為亮度的最小值"0"，同時將cb3，3、 CT3，3賦值為"128"，完成所有邊緣像 素提取后，對邊緣像素和非邊緣像素重新賦值，然后輸出顯示，得到一幅僅包含圖像邊緣的 黑白分明的特殊效果圖。
當然，賦予不同的色差值，還可以得到其他顏色顯示的邊緣圖像效果。 圖3是11 = 5的鄰域矩陣，在該鄰域中，選擇4個3X3的相交矩陣，如圖4所示。這是n為奇 數(shù)，n/2<m<n，矩陣A^ A2、 A3、 A4為相交矩陣，每個矩陣均包含像素fx的情況?？梢钥闯?，由于每個矩陣均包含像素f3，3，在矩陣運算過程中，有些像素相互抵消，雖然是3X3的矩 陣，實際參與運算的數(shù)據(jù)并不多。像素f3，3的邊緣提取因子gx的具體計算方法，也是先分別 將4個矩陣Ah A2、 A3、 A4中的像素值相加得到4個數(shù)據(jù)El、 S2、 2> E+。然后根據(jù)下式
計算像素fx的邊緣提取因子gx:
圖5是實施例1的流程圖。其輸入是圖像幀中與像素相關的像素數(shù)據(jù)。它可以是來自圖像 存儲單元的，也可以是來自如照相機等設備的實時數(shù)據(jù)。
權利要求
1.邊緣像素提取及處理方法，包括以下步驟A、初始化邊緣參數(shù)Edge_coeff，設定其大?。籅、在像素陣列中，選擇4個m×m的矩陣組成一個n×n的鄰域，其中至少一個矩陣包含像素fx，設該矩陣為A1，則其他3個矩陣按順時針方向依次編號為A2，A3，A4；其中m，n為正整數(shù)，且m＝2，n/2＝m<n；c、對矩陣A1，A2，A3，A4中的所有像素值分別求和，記為∑1、∑2、∑3、∑4，然后由下式計算像素fx的邊緣提取因子gxgx＝|∑1一∑3|+|∑2—∑4|；D、比較邊緣提取因子gx與邊緣參數(shù)Edge_coeff的大小，若gx＝Edge_coeff，則像素fx為邊緣像素；gx<Edge_coeff，則像素fx為非邊緣像素。
2.根據(jù)權利要求l所述的邊緣像素提取及處理方法，其特征在于，還包括步驟E、 在顯示的時候，對邊緣像素和非邊緣像素進行重新賦值。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的邊緣像素提取及處理方法，其特征在于 ，步驟B中，n為偶數(shù)，m=n/2;矩陣A" A2， A3， A4為相鄰矩陣。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的邊緣像素提取及處理方法，其特征在于 ，步驟B中，n為奇數(shù)，n/2<m<n;矩陣A" Al A、~為相交矩陣，每個矩陣均包含像素fx。
5.根據(jù)權利要求4所述的邊緣像素提取及處理方法，其特征在于，步 驟B中，像素fx處于所述鄰域中心。
6.根據(jù)權利要求1 5任意一項所述的邊緣像素提取及處理方法，其 特征在于，步驟B中，m=2。
7.根據(jù)權利要求6所述的邊緣像素提取及處理方法，其特征在于，步 驟C中，設所述像素fx的像素值為Yx，x，貝IJ:像素fx的邊緣提取因子&的具體計算公示如下Yx+2'x+l + Yx+2'x+2) I +| (Yx+i'x-l+Yx+i,x+ Yx+2'x-i+ Yj^'x) _ (Y^x+i+Y;y+2 +Yx_i,x+i+Yx_i'x+2)|D
8.根據(jù)權利要求1 7任意一項所述的邊緣像素提取及處理方法，其 特征在于，所述像素值為像素的亮度值。
9.根據(jù)權利要求1 7任意一項所述的邊緣像素提取及處理方法，其 特征在于，所述像素值為像素的色差值。
10.根據(jù)權利要求1 7任意一項所述的邊緣像素提取及處理方法，其 特征在于，所述像素值為像素的灰度值。
全文摘要
本發(fā)明涉及圖像處理技術，特別涉及邊緣像素提取和顯示方法。本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的邊緣檢測方法靈敏度低，不適應高分辨率的缺點，公開了一種邊緣像素提取及處理方法，以克服上述缺點。本發(fā)明基于像素矩陣處理算法，以矩陣中選定像素的鄰域所涉及的像素作為計算和判斷的基礎，極大地提高了提取邊緣像素的準確性，通過調(diào)整邊緣參數(shù)Edge_coeff大小，可以方便地調(diào)整靈敏度，以配合顯示設備的分辨率，并便于硬件實現(xiàn)。本發(fā)明用于圖像邊緣像素處理，具有準確、靈敏的特點。賦予不同的像素值，可以得到各種特殊邊緣顯示效果。
文檔編號G09G5/02GK101364303SQ20081030462
公開日2009年2月11日 申請日期2008年9月23日 優(yōu)先權日2008年9月23日
發(fā)明者珣 李 申請人:四川長虹電器股份有限公司