基于膨脹腐蝕的圖像處理系統(tǒng)及圖像處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，特別涉及一種基于膨脹腐蝕的圖像處理技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]膨脹的具體操作是:用一個(gè)結(jié)構(gòu)元素(一般是3X3的大小)掃描圖像中的每一個(gè)像素，將結(jié)構(gòu)元素中的每一個(gè)像素與其覆蓋的像素做“或”操作，如果都為0，則該像素為0，否則為I。
[0003 ]在圖1 a中，圖像A是被處理圖像，圖像X是結(jié)構(gòu)元素，標(biāo)有or i g i η的點(diǎn)是中心點(diǎn)，Sp當(dāng)前處理元素的位置。膨脹的方法是，拿X的中心點(diǎn)和A上的點(diǎn)一個(gè)一個(gè)地比對，如果X上有一個(gè)點(diǎn)落在A的范圍內(nèi)，則該點(diǎn)就為黑。圖片B是圖像A膨脹I次后的結(jié)果，圖片C為圖像A膨脹兩次后的結(jié)果。
[0004]其中，100為原始有效點(diǎn)；101為原始無效點(diǎn)；102為膨脹I次后增加的點(diǎn)；103為膨脹2次后增加的點(diǎn)。
[0005]腐蝕的具體操作是:用一個(gè)結(jié)構(gòu)元素(一般是3X3的大小)掃描圖像中的每一個(gè)像素，將結(jié)構(gòu)元素中的每一個(gè)像素與其覆蓋的像素做“與”操作，如果都為I，則該像素為I，否則為O。
[0006]在圖1b中，左邊是被處理的圖象A?。腐蝕的方法是，拿X的中心點(diǎn)和A?上的點(diǎn)一個(gè)一個(gè)地對比，如果X上的所有點(diǎn)都在A?的范圍內(nèi)，則該點(diǎn)保留，否則將該點(diǎn)去掉。B?是腐蝕I次后的結(jié)果，C?為腐蝕兩次的結(jié)果。
[0007]其中，104為腐蝕一次去掉的點(diǎn)；105為腐蝕兩次去掉的點(diǎn)。
[0008]對于膨脹而言，只要以當(dāng)前點(diǎn)為中心的3X3塊中任一點(diǎn)為I當(dāng)前點(diǎn)就置I了；腐蝕與之相反，但并不是逆運(yùn)算;一幅圖像先膨脹后腐蝕以后不一定能得到原圖像。
[0009]膨脹腐蝕合并結(jié)果如圖1c所示，為原始圖像A經(jīng)過2次膨脹，2次腐蝕之后的結(jié)果。
[0010]在現(xiàn)有技術(shù)中，圖像處理過程較為復(fù)雜，且處理過程中的效率不高，不能清晰的分離出圖像的前景目標(biāo)和背景效果，影響用戶體驗(yàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于提供一種基于膨脹腐蝕的圖像處理系統(tǒng)及圖像處理方法，其目的在于利用膨脹腐蝕算法對圖像進(jìn)行多次處理，最終能夠顯式地分離出圖像的前景目標(biāo)和背景效果，提高了圖像處理的效率，保證了圖像處理的效果，且實(shí)施方式簡便，便于推廣。
[0012]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種基于膨脹腐蝕的圖像處理方法，包含以下步驟:
[0013]計(jì)算單幀圖像中的背景標(biāo)識離散點(diǎn)，獲取所述背景標(biāo)識離散點(diǎn)的圖像幀；
[0014]對所述背景標(biāo)識離散點(diǎn)的圖像幀進(jìn)行反復(fù)膨脹，得到邊沿連續(xù)的圖像；
[0015]對經(jīng)所述反復(fù)膨脹后的圖像進(jìn)行多次腐蝕；
[0016]對經(jīng)所述腐蝕后的圖像進(jìn)行背景去除，標(biāo)識出封閉邊沿的目標(biāo)；
[0017]其中，由運(yùn)算處理模塊執(zhí)行所述膨脹和所述腐蝕的處理。
[0018]本發(fā)明的實(shí)施方式還提供了一種基于膨脹腐蝕的圖像處理系統(tǒng)，包含:圖像幀獲取模塊，用于計(jì)算單幀圖像中的背景標(biāo)識離散點(diǎn)，獲取所述背景標(biāo)識離散點(diǎn)的圖像幀；
[0019]運(yùn)算處理模塊，用于對所述背景標(biāo)識離散點(diǎn)的圖像幀進(jìn)行反復(fù)膨脹，得到邊沿連續(xù)的圖像;并對經(jīng)所述反復(fù)膨脹后的圖像進(jìn)行多次腐蝕；
[0020]背景處理模塊，用于對經(jīng)所述腐蝕后的圖像進(jìn)行背景去除，標(biāo)識出封閉邊沿的目標(biāo)。
[0021]本發(fā)明實(shí)施方式相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，通過計(jì)算單幀圖像中的背景標(biāo)識離散點(diǎn)，獲取所述背景標(biāo)識離散點(diǎn)的圖像幀;對所述背景標(biāo)識離散點(diǎn)的圖像幀進(jìn)行反復(fù)膨脹，得到邊沿連續(xù)的圖像;對經(jīng)反復(fù)膨脹后的圖像再進(jìn)行多次腐蝕;然后對經(jīng)腐蝕后的圖像進(jìn)行背景去除，進(jìn)而標(biāo)識出封閉邊沿的目標(biāo)。通過多次對圖像進(jìn)行膨脹與腐蝕操作處理，能夠顯式分離出圖像的前景目標(biāo)與背景，提高了圖像處理過程中的效率，避免了圖像處理過程中繁重的工作量，適合在圖像處理領(lǐng)域推廣。
[0022]作為進(jìn)一步改進(jìn)，背景標(biāo)識離散點(diǎn)的圖像幀保存在片外存儲(chǔ)器內(nèi)；在所述運(yùn)算處理模塊執(zhí)行所述膨脹和所述腐蝕的處理之前，還包含:將所述片外存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，緩存至片內(nèi)存儲(chǔ)裝置中；將所述片內(nèi)存儲(chǔ)裝置緩存的數(shù)據(jù)輸出至運(yùn)算處理模塊;將所述運(yùn)算模塊處理完畢的數(shù)據(jù)輸出至片外存儲(chǔ)器。
[0023]其中，所述片外存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量大于片內(nèi)存儲(chǔ)裝置的存儲(chǔ)容量;所述片外存儲(chǔ)器的讀寫速度小于片內(nèi)存儲(chǔ)裝置的讀寫速度。這種改進(jìn)方式充分利用了片外存儲(chǔ)器存儲(chǔ)容量大和片內(nèi)存儲(chǔ)裝置存取速度快的優(yōu)點(diǎn)，能夠快速高效的完成大數(shù)據(jù)量的讀取與處理。
[0024]作為進(jìn)一步改進(jìn)，在所述運(yùn)算處理模塊執(zhí)行所述膨脹的處理之前，還包含:在所述圖像幀的首行前、尾行后分別填充一行全為I的數(shù)據(jù)，在所述圖像幀的首列前、尾列后分別填充一列全為I的數(shù)據(jù)；
[0025]在所述運(yùn)算處理模塊執(zhí)行所述腐蝕的處理之前，還包含:在所述圖像幀的首行前、尾行后分別填充一行全為O的數(shù)據(jù)，在所述圖像幀的首列前、尾列后分別填充一列全為O的數(shù)據(jù)。
[0026]這種改進(jìn)方式一方面方便運(yùn)算處理模塊對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，另一方面，做膨脹操作前，在圖像幀的首行前、尾行后、首列前、尾列后分別填充一行全為I的數(shù)據(jù)；以及在做腐蝕操作前，在圖像幀的首行前、尾行后、首列前、尾列后分別填充一行全為O的數(shù)據(jù)，可以使得被處理的數(shù)據(jù)剛好位于結(jié)構(gòu)元素的中心。
[0027]作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述片內(nèi)存儲(chǔ)裝置包含第一片內(nèi)存儲(chǔ)器和第二片內(nèi)存儲(chǔ)器;所述將片外存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，緩存至片內(nèi)存儲(chǔ)裝置的步驟中，將所述片外存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，交替緩存到所述第一片內(nèi)存儲(chǔ)器和所述第二片內(nèi)存儲(chǔ)器中；所述將片內(nèi)存儲(chǔ)裝置緩存的數(shù)據(jù)輸出至運(yùn)算處理模塊的步驟中，將所述第一片內(nèi)存儲(chǔ)器和所述第二片內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)緩存的數(shù)據(jù)，與所述片外存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)拼接后輸出至所述運(yùn)算處理模塊。
[0028]本實(shí)施方式中，充分利用片外存儲(chǔ)器存儲(chǔ)容量大和片內(nèi)存儲(chǔ)器存取速度快的優(yōu)點(diǎn)，將片外存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的大容量數(shù)據(jù)交替緩存到片內(nèi)存儲(chǔ)裝置中，并且將兩行片內(nèi)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)與片外存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)拼接以方便后續(xù)運(yùn)算處理模塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，提高了整個(gè)圖像處理過程中的效率。
[0029]作為進(jìn)一步改進(jìn)，將所述片外存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，交替緩存到所述第一片內(nèi)存儲(chǔ)器和所述第二片內(nèi)存儲(chǔ)器的步驟中，將所述片外存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，經(jīng)先入先出FIFO模塊交替緩存到所述第一片內(nèi)存儲(chǔ)器和所述第二片內(nèi)存儲(chǔ)器中。增加先入先出FIFO模塊，可以起到蓄峰平谷的作用。
[0030]作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述FIFO模塊為異步FIFO模塊。
[0031]本實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)是:當(dāng)大量數(shù)據(jù)從總線流向數(shù)據(jù)緩存控制模塊時(shí)，如果不使用異步FIFO模塊，數(shù)據(jù)會(huì)全部涌入數(shù)據(jù)緩存控制模塊的輸入端口，可能會(huì)造成輸入端口被堵死。當(dāng)使用了異步FIFO模塊時(shí)，數(shù)據(jù)會(huì)平穩(wěn)流向數(shù)據(jù)緩存控制模塊的輸入端口，不僅能夠起到蓄峰平谷的作用，同時(shí)還可以處理跨時(shí)鐘域，減少耦合，避免片外存儲(chǔ)器和片內(nèi)存儲(chǔ)器相互等待，從而為后續(xù)設(shè)計(jì)提供穩(wěn)定的數(shù)據(jù)。
[0032]作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一片內(nèi)存儲(chǔ)器和所述第二片內(nèi)存儲(chǔ)器均為雙端口片內(nèi)存儲(chǔ)器。本實(shí)施方式使得片內(nèi)存儲(chǔ)器可以同時(shí)進(jìn)行讀寫操作，提高了片內(nèi)存儲(chǔ)器的讀寫效率。
[0033]所述第一片內(nèi)存儲(chǔ)器、所述第二片內(nèi)存儲(chǔ)器和所述片外存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)位寬均為64位，地址位寬均為16位。本實(shí)施方式可以滿足圖像處理過程中高效快速讀寫數(shù)據(jù)的需求，同時(shí)提高了吞吐帶寬。
[0034]作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述運(yùn)算處理模塊執(zhí)行所述膨脹處理時(shí)，采用3x3大小的結(jié)構(gòu)元素，或采用5x5大小的結(jié)構(gòu)元素，進(jìn)行所述膨脹處理；
[0035]所述運(yùn)算處理模塊執(zhí)行所述腐蝕處理時(shí)，采用3x3大小的結(jié)構(gòu)元素，或采用5x5大小的結(jié)構(gòu)元素，進(jìn)行所述腐蝕處理。