專利名稱：使用內(nèi)核融合的數(shù)字信號(hào)模式檢測(cè)和分類的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信號(hào)處理，且更具體來說，涉及檢測(cè)信號(hào)的形狀。
背景技術(shù)：
信號(hào)的位置檢測(cè)可對(duì)分析和處理信號(hào)有用，其中所述信號(hào)表示的變量在所述位置 顯示顯著改變。具體來說，檢測(cè)位置在一變量中顯示顯著變量可對(duì)分析信號(hào)的形狀、信號(hào)內(nèi) 的內(nèi)容等有用。檢測(cè)顯著改變可在許多領(lǐng)域中有用，包括圖像處理、音頻處理、視頻處理或 任何其它信息處理應(yīng)用。舉例來說，在圖像處理領(lǐng)域中，檢測(cè)顯著強(qiáng)度改變出現(xiàn)的圖像信號(hào)的位置可對(duì)檢 測(cè)圖像內(nèi)的邊緣有用。這些檢測(cè)到的邊緣通常表示所關(guān)注的場(chǎng)景的結(jié)構(gòu)屬性，例如，深度的 不連續(xù)性、表面定向的不連續(xù)性、材料屬性的改變、場(chǎng)景照明的變化等。圖像信號(hào)包括表示所關(guān)注的場(chǎng)景內(nèi)的特定位置處的強(qiáng)度和/或顏色的多個(gè)像素 值。為了檢測(cè)圖像信號(hào)內(nèi)的邊緣，圖像處理器將內(nèi)核濾波器應(yīng)用于圖像。所述內(nèi)核濾波器 可被視作權(quán)重或乘法因子的矩陣。所述矩陣通常比應(yīng)用所述矩陣的實(shí)際圖像小得多。用于 邊緣檢測(cè)的典型內(nèi)核矩陣(例如)可為三個(gè)像素乘以三個(gè)像素(即，3X3內(nèi)核)。為了讓圖像處理器檢測(cè)邊緣，圖像處理器可通過在圖像上滑動(dòng)內(nèi)核而依次將內(nèi)核 矩陣應(yīng)用于圖像的像素中的每一者。圖像處理器依次使內(nèi)核定位在圖像的每一像素上的中 心處，且將中心像素周圍的3X3區(qū)域的像素值乘以內(nèi)核矩陣的對(duì)應(yīng)權(quán)重以產(chǎn)生經(jīng)加權(quán)的 像素值。圖像處理器對(duì)經(jīng)加權(quán)的像素值求和以獲得圖像信號(hào)的3X3部分的一階導(dǎo)數(shù)。圖 像處理器將圖像信號(hào)的3X3部分的一階導(dǎo)數(shù)與閾值進(jìn)行比較，且在一階導(dǎo)數(shù)大于或等于 所述閾值時(shí)檢測(cè)邊緣?？蓱?yīng)用不同內(nèi)核以執(zhí)行不同類型的濾波。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)用于確定信號(hào)的形狀的技術(shù)。所述技術(shù)可用以檢測(cè)信號(hào)的由所述信號(hào) 表示的變量顯示顯著改變的位置并確定所述變量如何在檢測(cè)到的位置上改變。以此方式， 所述技術(shù)可被視作檢測(cè)數(shù)字信號(hào)模式和對(duì)檢測(cè)到的模式進(jìn)行分類。舉例來說，在圖像處理 的上下文中，所述技術(shù)可用以檢測(cè)圖像信號(hào)內(nèi)的邊緣，即，數(shù)字圖像信號(hào)的顯示顯著強(qiáng)度改 變的位置。在此上下文中，數(shù)字信號(hào)模式為圖像信號(hào)內(nèi)的邊緣。所述技術(shù)可檢測(cè)邊緣，和同時(shí)確定檢測(cè)到的邊緣的形狀。舉例來說，所述技術(shù)可用 以確定檢測(cè)到的邊緣是尖銳的還是平滑的。有時(shí)候被稱作硬邊緣的尖銳邊緣可出現(xiàn)在單一 像素上。有時(shí)候被稱作軟邊緣的平滑邊緣可出現(xiàn)在若干像素上。為了檢測(cè)邊緣并辨別邊緣 形狀(即，是尖銳的或平滑的)，所述技術(shù)可采用融合內(nèi)核，其可在單一回合中計(jì)算若干位 置處的多個(gè)一階導(dǎo)數(shù)。確定檢測(cè)到的邊緣的形狀可增強(qiáng)圖像處理器處理圖像信號(hào)以通過比尖銳邊緣更 強(qiáng)力地銳化平滑邊緣而產(chǎn)生更尖銳的圖像的能力。本發(fā)明中所描述的技術(shù)可用以檢測(cè)信號(hào)(表示正隨時(shí)間、空間或另一維度而改變的變量)內(nèi)的顯著改變和具有顯著改變的形狀。舉 例來說，所述技術(shù)可用以檢測(cè)音頻信號(hào)、視頻信號(hào)或其它類型的信號(hào)內(nèi)的顯著改變。在一個(gè)方面中，一種方法包含將內(nèi)核應(yīng)用于信號(hào)的一部分以在內(nèi)核的單一回合 中至少計(jì)算信號(hào)的所述部分的第一一階導(dǎo)數(shù)和信號(hào)的所述部分的第二一階導(dǎo)數(shù)；以及基于 第一一階導(dǎo)數(shù)和第二一階導(dǎo)數(shù)而確定信號(hào)的所述部分的形狀。在另一方面中，一種裝置包含包括邊緣檢測(cè)模塊的處理器，所述邊緣檢測(cè)模塊用 以將內(nèi)核應(yīng)用于信號(hào)的一部分以在內(nèi)核的單一回合中至少計(jì)算信號(hào)的所述部分的第一一 階導(dǎo)數(shù)和信號(hào)的所述部分的第二一階導(dǎo)數(shù)；以及基于第一一階導(dǎo)數(shù)和第二一階導(dǎo)數(shù)而確定 信號(hào)的所述部分的形狀。在另一方面中，一種計(jì)算機(jī)可讀媒體包含致使處理器進(jìn)行以下動(dòng)作的指令將內(nèi) 核應(yīng)用于信號(hào)的一部分以在內(nèi)核的單一回合中至少計(jì)算信號(hào)的所述部分的第一一階導(dǎo)數(shù) 和信號(hào)的所述部分的第二一階導(dǎo)數(shù)；以及基于第一一階導(dǎo)數(shù)和第二一階導(dǎo)數(shù)而確定信號(hào)的 所述部分的形狀。在另一方面中，一種裝置包含用于將內(nèi)核應(yīng)用于信號(hào)的一部分以在內(nèi)核的單一 回合中至少計(jì)算信號(hào)的所述部分的第一一階導(dǎo)數(shù)和信號(hào)的所述部分的第二一階導(dǎo)數(shù)的裝 置；以及用于基于第一一階導(dǎo)數(shù)和第二一階導(dǎo)數(shù)而確定信號(hào)的所述部分的形狀的裝置?？梢杂布?、軟件、固件或其任何組合來實(shí)施本發(fā)明中所描述的技術(shù)。如果以軟件實(shí) 施，則軟件可執(zhí)行于處理器中，所述處理器可指代一個(gè)或一個(gè)以上處理器，例如，微處理器、 專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)或數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)。執(zhí)行所述技 術(shù)的軟件最初可存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)可讀媒體中且由處理器加載并執(zhí)行。因此，本發(fā)明還涵蓋計(jì) 算機(jī)可讀媒體，其包含用以致使處理器執(zhí)行如本發(fā)明中所描述的多種技術(shù)中的任一者的指 令。在一些情況中，計(jì)算機(jī)可讀媒體可形成可出售給制造商和/或用于裝置中的計(jì)算機(jī)程 序產(chǎn)品的部分。計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可包括計(jì)算機(jī)可讀媒體，且在一些情況中，還可包括封裝材 料。在附圖和以下描述中闡述一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)例的細(xì)節(jié)。從描述和圖式以及從權(quán)利 要求書中將明白其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)。


圖1為實(shí)施本發(fā)明中所描述的技術(shù)的一實(shí)例圖像俘獲裝置的框圖。圖2A和圖2B說明將銳化掩蔽應(yīng)用于圖像信號(hào)內(nèi)的硬邊緣和軟邊緣。圖3A和圖3B說明包括軟邊緣的圖像信號(hào)的一實(shí)例部分和對(duì)應(yīng)于圖像信號(hào)的所述 部分的像素值。圖4A和圖4B說明包括硬邊緣的圖像信號(hào)的一實(shí)例部分和對(duì)應(yīng)于圖像信號(hào)的所述 部分的像素值。圖5為說明使用本發(fā)明中所描述的技術(shù)而確定信號(hào)的形狀的處理器的示范性操 作的流程圖。圖6為說明包括實(shí)施本發(fā)明中所描述的邊緣檢測(cè)技術(shù)的圖像俘獲裝置的一實(shí)例 無線通信裝置的框圖。
具體實(shí)施例方式圖1為實(shí)施本發(fā)明中所描述的技術(shù)的一實(shí)例圖像俘獲裝置2的框圖。圖像俘獲裝 置2可為數(shù)碼相機(jī)，例如數(shù)字靜態(tài)圖像相機(jī)、數(shù)字視頻相機(jī)，或兩者的組合。此外，圖像俘獲 裝置2可為例如獨(dú)立相機(jī)的獨(dú)立裝置，或集成于例如無線通信裝置的另一裝置中。作為一 實(shí)例，圖像俘獲裝置2可集成于移動(dòng)無線電話中以形成所謂的“相機(jī)電話”或“視頻電話”。如圖1中所展示，圖像俘獲裝置2包括圖像傳感器4、圖像處理器6和存儲(chǔ)模塊8。 圖像傳感器4俘獲靜態(tài)圖像，或有可能俘獲整個(gè)運(yùn)動(dòng)視頻序列，在后一種情況下，可對(duì)視頻 序列的一個(gè)或一個(gè)以上圖像幀執(zhí)行邊緣檢測(cè)技術(shù)。圖像傳感器4可包括(例如)以行和列 布置的個(gè)別圖像傳感器元件的二維陣列。在一些方面中，圖像傳感器4的圖像傳感器元件 中的每一者可與單一像素相關(guān)聯(lián)。換句話說，圖像傳感器元件與像素之間可存在一一對(duì)應(yīng)。 或者，可存在與每一像素相關(guān)聯(lián)的一個(gè)以上圖像傳感器元件或與每一圖像傳感器元件相關(guān) 聯(lián)的一個(gè)以上像素。圖像傳感器4可包含(例如)固態(tài)傳感器(例如互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo) 體(CMOS)傳感器、電荷耦合裝置(CXD)傳感器等)的陣列。此外，圖像傳感器4可維持一 個(gè)或一個(gè)以上圖像緩沖器，所述圖像傳感器4在圖像獲取期間將圖像信息存儲(chǔ)到所述一個(gè) 或一個(gè)以上圖像緩沖器。為了俘獲圖像，圖像傳感器4將圖像傳感器元件暴露到圖像場(chǎng)景以俘獲圖像。圖 像傳感器4內(nèi)的圖像傳感器元件可(例如)在特定像素位置處俘獲表示場(chǎng)景中的光的強(qiáng)度 的強(qiáng)度值。更具體來說，圖像傳感器元件俘獲表示反射離開所關(guān)注的場(chǎng)景內(nèi)的對(duì)象的光的 強(qiáng)度的強(qiáng)度值。在一些情況下，圖像傳感器4的圖像傳感器元件中的每一者歸因于覆蓋那 個(gè)元件的彩色濾光片而僅對(duì)一種顏色或色帶敏感。舉例來說，圖像傳感器4可包含(例如) 紅色、綠色和藍(lán)色(RGB)濾光片的陣列。然而，圖像傳感器4可利用其它彩色濾光片，例如， 青色、洋紅色、黃色和黑色(CMYK)彩色濾光片。因此，圖像傳感器4的圖像傳感器元件中的 每一者可俘獲僅一種顏色的強(qiáng)度值。因此，圖像信息可包括由圖像傳感器4的傳感器元件 俘獲的像素強(qiáng)度值。由圖像傳感器元件俘獲的像素強(qiáng)度值基于反射離開對(duì)象的光的強(qiáng)度而在整個(gè)圖 像中變化。從小像素強(qiáng)度值到大像素強(qiáng)度值或從大像素強(qiáng)度值到小像素強(qiáng)度值的顯著轉(zhuǎn)變 通常對(duì)應(yīng)于圖像內(nèi)的邊緣。舉例來說，強(qiáng)度值的顯著改變可表示圖像內(nèi)的對(duì)象的邊緣。在一 些例子中，像素強(qiáng)度值的轉(zhuǎn)變可為出現(xiàn)在一個(gè)或兩個(gè)像素上的急劇轉(zhuǎn)變。舉例來說，兩個(gè)相 鄰像素可具有顯著不同的強(qiáng)度值。這些類型的急劇轉(zhuǎn)變可被稱作“尖銳邊緣”或“硬邊緣”。 如本文中所使用，可互換地使用術(shù)語(yǔ)尖銳邊緣與硬邊緣。在其它例子中，像素強(qiáng)度值的轉(zhuǎn)變 可逐漸出現(xiàn)在較大數(shù)目的像素上。舉例來說，轉(zhuǎn)變可逐漸出現(xiàn)在五個(gè)或五個(gè)以上像素值上。 這些類型的平滑、逐漸的轉(zhuǎn)變可被稱作“平滑邊緣”或“軟邊緣”。如本文中所使用，可互換 地使用術(shù)語(yǔ)平滑邊緣與軟邊緣。軟邊緣可向用戶呈現(xiàn)為模糊邊緣，而硬邊緣可呈現(xiàn)為更尖 銳。圖像處理器6 (例如)從圖像傳感器4的緩沖器獲得圖像(或幀)的數(shù)字圖像信 號(hào)，且執(zhí)行本發(fā)明中所描述的形狀檢測(cè)技術(shù)。將在檢測(cè)邊緣和同時(shí)確定檢測(cè)到的邊緣的形 狀(即，邊緣是硬邊緣還是軟邊緣)的方面描述形狀檢測(cè)技術(shù)。圖像處理器6包括邊緣檢測(cè) 模塊10和內(nèi)核選擇模塊12。邊緣檢測(cè)模塊10在數(shù)字圖像信號(hào)的情況下可分析圖像的像素 強(qiáng)度值以識(shí)別圖像內(nèi)的邊緣。具體來說，邊緣檢測(cè)模塊10應(yīng)用內(nèi)核以檢測(cè)圖像信號(hào)內(nèi)的邊緣。如下文中將更詳細(xì)地描述，可將內(nèi)核視作待應(yīng)用于圖像的部分(例如，圖像的5X5部 分)的權(quán)重或乘數(shù)的矩陣。在一些例子中，邊緣檢測(cè)模塊10可應(yīng)用內(nèi)核以檢測(cè)圖像內(nèi)的硬 邊緣和軟邊緣兩者。在其它例子中，邊緣檢測(cè)模塊10僅可檢測(cè)軟邊緣或僅可檢測(cè)硬邊緣。 在此后一種情況下，邊緣檢測(cè)模塊10執(zhí)行選擇性邊緣檢測(cè)，即，僅檢測(cè)特定形狀的邊緣。邊緣檢測(cè)模塊10從內(nèi)核選擇模塊12接收內(nèi)核。在一些例子中，內(nèi)核選擇模塊12 可從多個(gè)內(nèi)核選擇一內(nèi)核以應(yīng)用于圖像信號(hào)。舉例來說，圖像俘獲裝置2可將用以檢測(cè)垂 直方向上的邊緣的第一內(nèi)核和用以檢測(cè)水平方向上的邊緣的第二內(nèi)核存儲(chǔ)于存儲(chǔ)模塊8 中，且內(nèi)核選擇模塊12可基于邊緣檢測(cè)模塊10是正在水平方向上還是在垂直方向上檢測(cè) 邊緣而選擇水平邊緣檢測(cè)內(nèi)核或垂直邊緣檢測(cè)內(nèi)核。以此方式，內(nèi)核選擇模塊12可自動(dòng)地 選擇待用于邊緣檢測(cè)的內(nèi)核。作為另一實(shí)例，圖像俘獲裝置2可存儲(chǔ)多個(gè)用于檢測(cè)具有不同分辨率的圖像中的 邊緣的內(nèi)核。隨著圖像傳感器輸出的分辨率增加，所述內(nèi)核的尺寸可(例如)增加。換句 話說，圖像傳感器輸出的分辨率越高，內(nèi)核的尺寸越大。舉例來說，內(nèi)核選擇模塊12對(duì)于 具有320X240的分辨率的圖像傳感器輸出可選擇具有5X5的尺寸的內(nèi)核，且對(duì)于具有 2560X1920的分辨率的圖像傳感器輸出可選擇具有7X7大小的尺寸的內(nèi)核。以此方式， 內(nèi)核選擇模塊12可基于圖像傳感器輸出的分辨率而選擇待用于邊緣檢測(cè)的內(nèi)核。在一些 例子中，圖像俘獲裝置2可能不將預(yù)定內(nèi)核存儲(chǔ)于存儲(chǔ)模塊8內(nèi)，而是，內(nèi)核選擇模塊12可 (例如)根據(jù)數(shù)學(xué)函數(shù)而在運(yùn)行中產(chǎn)生內(nèi)核。在由內(nèi)核選擇模塊12選擇內(nèi)核之后，邊緣檢測(cè)模塊10將所選擇的內(nèi)核應(yīng)用于圖 像。邊緣檢測(cè)模塊10可執(zhí)行圖像與內(nèi)核之間的卷積。為了執(zhí)行圖像卷積，邊緣檢測(cè)模塊10 依次將內(nèi)核定位在圖像的每一像素上的中心處，且計(jì)算內(nèi)核與所述像素值的相乘的和。接 著將此和指派到像素。根據(jù)本文中所描述的技術(shù)，內(nèi)核的應(yīng)用在單一回合中產(chǎn)生表示信號(hào) 的部分的至少兩個(gè)一階導(dǎo)數(shù)的和。換句話說，通過應(yīng)用單一內(nèi)核而產(chǎn)生信號(hào)的部分的至少 兩個(gè)一階導(dǎo)數(shù)。如下文中將更詳細(xì)地描述，所產(chǎn)生的和的量值的不同階的值表示至少兩個(gè) 一階導(dǎo)數(shù)。舉例來說，對(duì)于所產(chǎn)生的和80，160，一階量值的值(即，80，000)可表示第一一 階導(dǎo)數(shù)，且二階量值的值(即，160)可表示第二一階導(dǎo)數(shù)。以此方式，邊緣檢測(cè)模塊10在單 一內(nèi)核的單一回合中計(jì)算信號(hào)的一部分的兩個(gè)或兩個(gè)以上一階導(dǎo)數(shù)。使用本發(fā)明的技術(shù)而 應(yīng)用的單一內(nèi)核可被視作融合內(nèi)核，因?yàn)槠涮峁┩ǔＲ髴?yīng)用一個(gè)以上內(nèi)核的結(jié)果。在單一回合中使用融合內(nèi)核而計(jì)算信號(hào)的一部分的兩個(gè)或兩個(gè)以上一階導(dǎo)數(shù)可 通過消除在兩個(gè)或兩個(gè)以上回合中應(yīng)用兩個(gè)或兩個(gè)以上內(nèi)核的需要而減少用于邊緣檢測(cè) 的處理資源的量。另外，所述技術(shù)可減少檢測(cè)圖像內(nèi)的邊緣所花費(fèi)的時(shí)間量。不同于本文 中所描述的技術(shù)，常規(guī)圖像處理器每一回合僅計(jì)算一個(gè)一階導(dǎo)數(shù)，且因此將要求一個(gè)以上 內(nèi)核的一個(gè)以上回合來檢測(cè)信號(hào)的部分的至少兩個(gè)一階導(dǎo)數(shù)。為了計(jì)算兩個(gè)一階導(dǎo)數(shù)，常 規(guī)圖像處理器將第一內(nèi)核應(yīng)用于圖像的部分以獲得第一一階導(dǎo)數(shù)，且將第二內(nèi)核應(yīng)用于圖 像的部分以獲得第二一階導(dǎo)數(shù)。邊緣檢測(cè)模塊10使用至少兩個(gè)一階導(dǎo)數(shù)來確定像素是否位于邊緣處，且如果位 于邊緣處，則確定邊緣形狀(例如，尖銳/硬或平滑/軟)。邊緣檢測(cè)模塊10可使一階導(dǎo)數(shù) 規(guī)格化，且將一階導(dǎo)數(shù)中的至少一者與一個(gè)或一個(gè)以上閾值或閾值范圍進(jìn)行比較以確定像 素是否位于信號(hào)內(nèi)的邊緣處。舉例來說，邊緣檢測(cè)模塊10可將一階導(dǎo)數(shù)中的至少一者與閾值進(jìn)行比較以確保對(duì)于一邊緣來說，改變足夠顯著。如果邊緣檢測(cè)模塊10確定像素位于邊 緣處，則邊緣檢測(cè)模塊10可確定像素所處的邊緣的形狀。舉例來說，邊緣檢測(cè)模塊10可基 于一階導(dǎo)數(shù)的比率而確定邊緣的形狀。以此方式，邊緣檢測(cè)模塊10分析信號(hào)以確定信號(hào)的 形狀。可調(diào)整閾值和范圍以使得邊緣檢測(cè)模塊10檢測(cè)硬邊緣、軟邊緣或兩者。圖像處理器6可使用檢測(cè)到的邊緣來處理所俘獲的圖像。舉例來說，圖像處理器6 可基于檢測(cè)到的邊緣來銳化圖像。因此，對(duì)圖像內(nèi)的檢測(cè)到的邊緣所執(zhí)行的銳化的量可隨 邊緣被檢測(cè)為硬邊緣還是軟邊緣而變。圖像處理器6可使用比用以銳化硬邊緣的技術(shù)更強(qiáng) 力的銳化技術(shù)來銳化軟邊緣。使用用于銳化軟邊緣的同一銳化技術(shù)來銳化硬邊緣可在硬邊 緣處形成剪輯假影，此情形導(dǎo)致噪聲和質(zhì)量降低的圖像。因此，圖像處理器6可在邊緣被檢 測(cè)為軟邊緣時(shí)使用較強(qiáng)力地增加邊緣的兩側(cè)之間的對(duì)比度的銳化掩蔽，且在邊緣被檢測(cè)為 硬邊緣時(shí)使用較不強(qiáng)力地增加邊緣的兩側(cè)之間的對(duì)比度的銳化掩蔽。以此方式，圖像處理 器6可將所計(jì)算的一階導(dǎo)數(shù)，且更特定來說，兩個(gè)一階導(dǎo)數(shù)的比率用作由圖像處理器6執(zhí)行 的銳化功能的啟發(fā)。圖像處理器6可基于圖像內(nèi)的檢測(cè)到的邊緣而對(duì)圖像執(zhí)行其它圖像處 理。換句話說，經(jīng)計(jì)算的一階導(dǎo)數(shù)可用作由圖像處理器6執(zhí)行的其它圖像處理功能的啟發(fā)?？捎衫缫粋€(gè)或一個(gè)以上微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、專用集成電路 (ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)或任何其它等效離散或集成邏輯電路或其組合等一個(gè) 或一個(gè)以上集成電路裝置來實(shí)現(xiàn)圖像處理器6。在一些例子中，圖像處理器6可形成編碼 器-解碼器(CODEC)的部分，所述CODEC根據(jù)例如運(yùn)動(dòng)圖片專家組(MPEG) _2、MPEG_4、國(guó)際 電信聯(lián)盟(ITU)H. 263、ITU H. 264、聯(lián)合照相專家組(JPEG)、圖形交換格式(GIF)、標(biāo)簽圖像 文件格式(TIFF)等特定編碼技術(shù)或格式來對(duì)圖像信息進(jìn)行編碼。圖像處理器6可對(duì)圖像 信息執(zhí)行額外處理，例如圖像修剪、壓縮、增強(qiáng)等。圖像處理器6可將所俘獲的圖像存儲(chǔ)于存儲(chǔ)模塊8中。或者，圖像處理器6可對(duì) 圖像執(zhí)行額外處理，且將呈經(jīng)處理或經(jīng)編碼的格式的整個(gè)圖像存儲(chǔ)于存儲(chǔ)模塊8中。如果 圖像信息由音頻信息伴隨，則音頻信息還可獨(dú)立地或結(jié)合包含一個(gè)或一個(gè)以上幀(含有圖 像信息)的視頻信息而存儲(chǔ)于存儲(chǔ)模塊8中。存儲(chǔ)模塊8可包含任何易失性或非易失性存 儲(chǔ)器或存儲(chǔ)裝置，例如只讀存儲(chǔ)器(ROM)、電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)或快閃存 儲(chǔ)器，或例如磁性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置或光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置。許多其它元件也可包括于圖像俘獲裝置2中，但為了說明的簡(jiǎn)單和簡(jiǎn)易而未特定 說明于圖1中。舉例來說，圖像俘獲裝置2可包括用于俘獲圖像的額外組件，例如透鏡、快 門、閃光裝置和取景器。圖1中所說明的架構(gòu)僅為示范性的，因?yàn)榭梢远喾N其它架構(gòu)來實(shí)施 本發(fā)明中所描述的技術(shù)。此外，可由硬件和/或軟件組件的任何合適組合來實(shí)現(xiàn)圖1中所 說明的特征。盡管本文中在檢測(cè)圖像信號(hào)內(nèi)的邊緣的圖像俘獲裝置的上下文中描述所述技術(shù)， 但所述技術(shù)可由其它類型的裝置使用以檢測(cè)任何信號(hào)(表示隨時(shí)間、空間或其它維度而改 變的變量)內(nèi)的具有顯著改變的形狀。舉例來說，所述技術(shù)可用以檢測(cè)音頻信號(hào)、視頻信號(hào) 或任何其它類型的信號(hào)內(nèi)的顯著改變的形狀。然而，所述技術(shù)可適用于檢測(cè)任何信號(hào)中的 數(shù)字信號(hào)模式，和對(duì)檢測(cè)到的數(shù)字信號(hào)模式進(jìn)行分類。圖2A和圖2B說明將銳化掩蔽應(yīng)用于圖像信號(hào)內(nèi)的硬邊緣和軟邊緣。圖2A說明 將銳化掩蔽應(yīng)用于包括軟邊緣的圖像信號(hào)的一部分。圖像信號(hào)14表示原始圖像信號(hào)在銳化之前的部分。如上文所說明，圖像信號(hào)14內(nèi)的軟邊緣可歸因于像素強(qiáng)度轉(zhuǎn)變出現(xiàn)的平 滑、逐漸的方式而向觀看者呈現(xiàn)為模糊的。為了銳化軟邊緣，圖像處理器6可應(yīng)用包括加權(quán) 值的銳化掩蔽，所述加權(quán)值減小圖像信號(hào)14內(nèi)的邊緣的較暗側(cè)的像素強(qiáng)度值且增加圖像 信號(hào)14內(nèi)的邊緣的較亮側(cè)的像素強(qiáng)度值。銳化掩蔽的加權(quán)值足夠大，使得邊緣的較暗側(cè)與 邊緣的較亮側(cè)之間的對(duì)比度使得邊緣向觀看者更尖銳地呈現(xiàn)。圖像信號(hào)16表示在將銳化 掩蔽應(yīng)用于圖像信號(hào)14之后所得的圖像信號(hào)。如圖2A中所說明，圖像信號(hào)16的低強(qiáng)度 (暗)區(qū)域顯著低于原始圖像信號(hào)14的低強(qiáng)度(暗)區(qū)域，且圖像信號(hào)16的高強(qiáng)度(亮) 區(qū)域顯著高于原始圖像信號(hào)14的高強(qiáng)度(亮)區(qū)域。圖2B說明將同一銳化掩蔽應(yīng)用于包括硬邊緣的圖像信號(hào)的一部分。圖像信號(hào)18 表示原始圖像信號(hào)在銳化之前的部分。如以上所描述，圖像信號(hào)18內(nèi)的硬邊緣已向觀看者 呈現(xiàn)為尖銳的。然而，如果邊緣檢測(cè)模塊不能區(qū)分硬邊緣與軟邊緣，則圖像處理器6將銳化 掩蔽應(yīng)用于硬邊緣以及軟邊緣。圖像信號(hào)19表示在將銳化掩蔽應(yīng)用于圖像信號(hào)18之后所 得的圖像信號(hào)。如圖2B中所說明，將用以銳化軟邊緣的銳化掩蔽應(yīng)用到圖像信號(hào)18在圖 像信號(hào)的低強(qiáng)度和高強(qiáng)度區(qū)域中形成剪輯假影。換句話說，在黑色處夾持圖像信號(hào)19的低 強(qiáng)度區(qū)域，且在白色處夾持圖像信號(hào)19的高強(qiáng)度區(qū)域。所得的圖像信號(hào)包括(例如)可向 觀看者呈現(xiàn)為椒鹽噪聲的噪聲。本發(fā)明中所描述的信號(hào)形狀檢測(cè)技術(shù)允許圖像處理器6選擇性地銳化所俘獲的 圖像內(nèi)的邊緣。舉例來說，邊緣檢測(cè)模塊10可選擇性地檢測(cè)圖像信號(hào)內(nèi)的邊緣，以使得僅 檢測(cè)和銳化軟邊緣。作為另一實(shí)例，邊緣檢測(cè)模塊10可識(shí)別檢測(cè)到的邊緣的形狀，且圖像 處理器6可使用具有較大權(quán)重的銳化濾光片來銳化軟邊緣，且使用具有較小權(quán)重的銳化濾 光片來銳化硬邊緣。舉例來說，圖像處理器6可基于檢測(cè)到的邊緣而銳化圖像。以此方式， 圖像處理器6可將檢測(cè)到的邊緣的形狀用作由圖像處理器6執(zhí)行的銳化功能的啟發(fā)。圖3A說明包括軟邊緣的圖像信號(hào)的一實(shí)例部分。圖3B說明對(duì)應(yīng)于圖像信號(hào)的所 述部分的五像素乘以五像素(5X5)區(qū)域的像素強(qiáng)度值。具體來說，圖3B中所展示的5X5 區(qū)域的像素強(qiáng)度值與圖3A中所說明的圖像信號(hào)的部分對(duì)應(yīng)。圖3A和圖3B中所說明的圖像 信號(hào)在五像素跨度上以相對(duì)平滑、逐漸的方式從像素強(qiáng)度值十轉(zhuǎn)變到像素強(qiáng)度值五十。如 通過圖3B的像素強(qiáng)度值所展示，圖像信號(hào)以逐漸的方式從十遞增到五十。圖3A中所說明 的數(shù)字圖像信號(hào)的部分的點(diǎn)20、22和24與圖3B中所說明的像素強(qiáng)度值的第一列、第三列 和第五列處的像素強(qiáng)度值對(duì)應(yīng)。將出于說明性目的而描述將一實(shí)例內(nèi)核應(yīng)用到圖像的實(shí)例部分的第三行和第三 列中的像素以確定像素處于一邊緣上，且更特定來說，處于一軟邊緣上。邊緣檢測(cè)模塊10 可以類似的方式將實(shí)例內(nèi)核應(yīng)用于圖像內(nèi)的其它像素。在一些例子中，邊緣檢測(cè)模塊10可 以類似的方式將內(nèi)核應(yīng)用于圖像內(nèi)的所有像素。在其它例子中，邊緣檢測(cè)模塊10可將內(nèi)核 僅應(yīng)用于圖像內(nèi)的像素的一子集，例如，每隔一行或一列中的像素。盡管在下一頁(yè)上所說明 的實(shí)例內(nèi)核(1)的方面描述所述技術(shù)，但可使用具有不同尺寸的內(nèi)核、具有較多或較少的 非零值的內(nèi)核、具有不同非零值的內(nèi)核或其組合來利用所述技術(shù)。(1)以上所說明的實(shí)例5X5內(nèi)核具有至少一行，所述行具有第一列，其包括一階量 值的至少一個(gè)負(fù)值；第二列，其包括二階量值的至少一個(gè)負(fù)值；以及第三列，其包括至少一 個(gè)正值，所述至少一個(gè)正值包括一階量值的一分量和二階量值的一分量。以上所展示的 實(shí)例5X5內(nèi)核包括三行，所述三行包括非零值。內(nèi)核的第二行包括值-1、0、-1000、0和 1001，內(nèi)核的第三行包括值_2、0、_2000、0和2002，且內(nèi)核的第四行包括值_1、0、-1000、 0和1001。因此，三行中的每一者具有一負(fù)值，其為一階量值，即，-1或_2 ；—負(fù)值，其為 二階量值，即，-1000或-2000 ；以及一正值，其具有一階量值的一分量，即，分別為值-1001 和-2002的-1或_2，且具有二階量值的一分量，即，分別為值-1001和-2002的-1000 或-2000。如將于下文中詳細(xì)地描述，選擇具有一階量值和二階量值的內(nèi)核值允許邊緣檢測(cè) 模塊10在單一回合中產(chǎn)生表示信號(hào)的部分的至少兩個(gè)一階導(dǎo)數(shù)的和。術(shù)語(yǔ)“一階量值”和“二階量值”與不同階量值對(duì)應(yīng)且不一定是連續(xù)階量值。如以 上實(shí)例中所說明，“一階量值”的值，即，值-1和_2可被視作與零階量值對(duì)應(yīng)，而“二階量值” 的值，即，-1000和-2000可被視作與三階量值對(duì)應(yīng)。因此，如本文中所使用，術(shù)語(yǔ)“一階量 值”和“二階量值”與可為連續(xù)或可為不連續(xù)的不同階量值對(duì)應(yīng)。例如，可由應(yīng)用設(shè)計(jì)者根據(jù)正被分析的信號(hào)的類型而選擇用于內(nèi)核中的非零值的 各階量值。所說明的實(shí)例內(nèi)核可特別適合于應(yīng)用到8位數(shù)字圖像信號(hào)，即，使用8位來表示 每一像素值的數(shù)字圖像信號(hào)。在8位數(shù)字圖像信號(hào)中，每一像素具有0與255之間的值。選 擇經(jīng)選擇用于非零值的二階量值，以使得像素值與一列的一階量值非零分量的相乘的和溢 出成二階量值是不可能的或至少存在很小的機(jī)率。使用8位圖像作為一實(shí)例，最大像素值 255與一階量值(即，-1、-2和-1)相乘的和等于1020。然而，因?yàn)橄鄳?yīng)位置上的像素中的 每一者具有255的值的可能性很小，所以實(shí)例內(nèi)核具有二階量值(例如，1000)。為了消除 溢出的任何機(jī)率，可選擇較大的二階量值，例如，10，000。對(duì)于用較大或較小數(shù)目的位所表 示的信號(hào)，可使用具有較大或較小階量值的非零值。舉例來說，對(duì)于16位圖像，可使用具有 較大階量值的非零值，例如，1，000，000。同樣，對(duì)于2位信號(hào)，可使用具有較小階量值的非 零值，例如，100。以此方式，可根據(jù)信號(hào)的最大可能值來選擇內(nèi)核的非零值的二階量值。為了應(yīng)用(1)中所展示的實(shí)例內(nèi)核，邊緣檢測(cè)模塊10將內(nèi)核定位在圖像的部分上 的中心處，以使得內(nèi)核以第三行和第三列定位在像素上的中心處。邊緣檢測(cè)模塊10對(duì)圖像 的部分和內(nèi)核執(zhí)行卷積以計(jì)算內(nèi)核與所述像素值相乘的和。具體來說，圖像的部分的像素 強(qiáng)度值中的每一者乘以內(nèi)核內(nèi)的對(duì)應(yīng)位置的值以獲得經(jīng)加權(quán)像素值，且接著對(duì)經(jīng)加權(quán)像素 值求和。在以上所說明的實(shí)例中，邊緣檢測(cè)模塊10計(jì)算中心像素位置的和80，160，S卩(-1) (10)+ (-1000) (30) + (1001) (50)+ (-2) (10)+ (-2000) (30)+ (2002) (50)+ (-1) (10)+ (-1000) (30) + (1001) (50)。以此方式，根據(jù)特定像素的相鄰區(qū)域中的像素值的至少一部分而計(jì)算特 定像素位置的和?？商砑踊騽h除內(nèi)核的非零值的數(shù)目以在確定中包括更多或更少的相鄰像素值。如以上所描述，經(jīng)計(jì)算的和表示應(yīng)用內(nèi)核的信號(hào)的部分的至少兩個(gè)一階導(dǎo)數(shù)。在 此實(shí)例中，所述和確切表示兩個(gè)一階導(dǎo)數(shù)，即，第一一階導(dǎo)數(shù)，其對(duì)應(yīng)于圖3A中所說明的信 號(hào)的點(diǎn)22與點(diǎn)24之間的線28的斜率；以及第二一階導(dǎo)數(shù)，其對(duì)應(yīng)于圖3A中所說明的信號(hào) 的點(diǎn)20與點(diǎn)24之間的線26的斜率。具體來說，所述和的一階量值的值(即，80，000)對(duì)應(yīng) 于第一一階導(dǎo)數(shù)，且所述和的二階量值的值(即，160)對(duì)應(yīng)于第二一階導(dǎo)數(shù)。因此，邊緣檢 測(cè)模塊10可被視作沿著水平方向在三個(gè)點(diǎn)(即，點(diǎn)20、22和24)處對(duì)圖像信號(hào)進(jìn)行取樣。邊緣檢測(cè)模塊10可通過執(zhí)行將經(jīng)計(jì)算的和80，160除以1000且將商(即，80)用 作第一一階導(dǎo)數(shù)并將余數(shù)(S卩，160)用作第二一階導(dǎo)數(shù)的除法運(yùn)算而識(shí)別第一和第二一階 導(dǎo)數(shù)的值。在一些例子中，邊緣檢測(cè)模塊10可執(zhí)行模運(yùn)算以獲得余數(shù)160。第一一階導(dǎo)數(shù) 對(duì)應(yīng)于像素值在點(diǎn)22與點(diǎn)24之間的第一跨度上增加的量，且第二一階導(dǎo)數(shù)對(duì)應(yīng)于像素值 在點(diǎn)20與點(diǎn)24之間的第二跨度上增加的量。根據(jù)線26和線28的斜率，第一一階導(dǎo)數(shù)對(duì) 應(yīng)于點(diǎn)22與點(diǎn)24之間的行程上的第一上升，且第二一階導(dǎo)數(shù)對(duì)應(yīng)于點(diǎn)20與點(diǎn)24之間的 行程上的第二上升。點(diǎn)22與點(diǎn)24之間的第一一階導(dǎo)數(shù)可被視作超前一階導(dǎo)數(shù)(或斜率)， 且點(diǎn)20與點(diǎn)24之間的第二一階導(dǎo)數(shù)可被視作滯后一階導(dǎo)數(shù)(或斜率)。邊緣檢測(cè)模塊10可進(jìn)一步在相同行程上將第一和第二上升規(guī)格化。第一上升與 三像素行程對(duì)應(yīng)，而第二上升與五像素行程對(duì)應(yīng)。為了在同一長(zhǎng)度的行程上將上升規(guī)格化， 邊緣檢測(cè)模塊10可將第一上升乘以二。以此方式，上升經(jīng)規(guī)格化，以使得兩種上升與五像 素跨度上的行程對(duì)應(yīng)。在以上所描述的實(shí)例中，經(jīng)規(guī)格化的第一和第二上升均等于160。通 過將上升規(guī)格化以使其在五像素行程上，為了分析線26和線28的斜率的目的，邊緣檢測(cè)模 塊10可使用上升的值。在其它例子中，邊緣檢測(cè)模塊10可不將上升規(guī)格化。而是，邊緣檢測(cè)模塊10可通 過將上升中的每一者除以對(duì)應(yīng)行程來單獨(dú)計(jì)算線26和線28的斜率，且接著比較斜率。舉例 來說，邊緣檢測(cè)模塊可通過將第一上升除以二(即，第三像素與第五像素之間的行程)來計(jì) 算線28的斜率，且通過將第二上升除以四(即，第一像素與第五像素之間的行程)來計(jì)算 線26的斜率。然而，將行程規(guī)格化和比較行程可減少邊緣檢測(cè)模塊10執(zhí)行的數(shù)學(xué)運(yùn)算的 數(shù)目。具體來說，計(jì)算兩種斜率要求兩個(gè)除法運(yùn)算，且接著比較兩種斜率的比率要求另一除 法運(yùn)算。然而，將上升規(guī)格化僅要求一個(gè)乘法運(yùn)算(即，將第一上升乘以二)，且比較兩種上 升的比率要求一除法運(yùn)算。當(dāng)對(duì)具有數(shù)千或甚至數(shù)百萬像素的圖像進(jìn)行運(yùn)算時(shí)，結(jié)果將為， 對(duì)于每一被分析的像素減少一個(gè)數(shù)學(xué)運(yùn)算，從而導(dǎo)致顯著減少數(shù)學(xué)運(yùn)算和相關(guān)聯(lián)的計(jì)算開 銷和功率消耗。邊緣檢測(cè)模塊10分析線26和線28的斜率以確定像素位置是否對(duì)應(yīng)于一邊緣，且 如果對(duì)應(yīng)于一邊緣，則確定邊緣為軟邊緣還是硬邊緣。在一些方面中，邊緣檢測(cè)模塊10可 通過分析經(jīng)規(guī)格化的上升而分析線26和線28的斜率。因?yàn)樵谙嗤谐涕L(zhǎng)度上(即，在五 像素跨度上)將上升規(guī)格化，所以邊緣檢測(cè)模塊10可使用上升來分析斜率。邊緣檢測(cè)模塊 10可將對(duì)應(yīng)于點(diǎn)20到點(diǎn)24的跨度的第二經(jīng)規(guī)格化的上升與閾值范圍進(jìn)行比較。作為一個(gè) 實(shí)例，邊緣檢測(cè)模塊10可確定第二經(jīng)規(guī)格化的上升是否大于或等于120且小于或等于300。 可根據(jù)像素的最大可能值、斜率在其上行進(jìn)的像素的數(shù)目，或所述兩者來選擇閾值范圍。如 果第二經(jīng)規(guī)格化的上升大于300，則認(rèn)為點(diǎn)20到點(diǎn)24的斜率過大而不能構(gòu)成軟邊緣。如果第二經(jīng)規(guī)格化的上升小于120，則認(rèn)為點(diǎn)20到點(diǎn)24的斜率不足以構(gòu)成顯而易見的邊緣。 可基于正被分析的圖像的類型或內(nèi)核的各階量值來調(diào)整閾值范圍的值。如果第二經(jīng)規(guī)格化的上升落在閾值范圍內(nèi)，則邊緣檢測(cè)模塊10計(jì)算兩種上升的 比率以確定邊緣是軟邊緣還是硬邊緣。如果兩種經(jīng)規(guī)格化的上升的經(jīng)計(jì)算比率大于或等于 0. 4且小于或等于1. 6，則邊緣檢測(cè)模塊10將邊緣檢測(cè)為軟邊緣。換句話說，兩種上升彼此 足夠靠近以被認(rèn)為是平滑、逐漸的邊緣。如果兩種上升的比率小于0.4或大于1.6，則邊緣 檢測(cè)模塊10將邊緣檢測(cè)為硬邊緣。以此方式，邊緣檢測(cè)模塊10基于線26與線28的斜率 的比率而確定檢測(cè)到的邊緣是硬邊緣還是軟邊緣?？烧{(diào)整斜率和斜率的比率的閾值和/或范圍以更強(qiáng)力地檢測(cè)邊緣或較不強(qiáng)力地 檢測(cè)邊緣。此外，還可調(diào)整斜率的閾值和/或范圍，以使得邊緣檢測(cè)模塊10檢測(cè)硬邊緣和軟 邊緣兩者，僅檢測(cè)軟邊緣，或僅檢測(cè)硬邊緣。因此，可調(diào)整斜率的閾值和/或范圍以配置邊 緣檢測(cè)模塊10來選擇性地檢測(cè)特定形狀的邊緣，例如，僅平滑邊緣和/或僅尖銳邊緣。僅 檢測(cè)平滑邊緣可允許圖像處理器6(圖1)選擇性地銳化檢測(cè)到的邊緣，以使得不以降低尖 銳邊緣的質(zhì)量的方式來銳化所述尖銳邊緣。常規(guī)的一階和二階邊緣檢測(cè)內(nèi)核可經(jīng)調(diào)諧以找 到硬邊緣和軟邊緣。然而，因?yàn)橐浑A和二階邊緣檢測(cè)內(nèi)核不產(chǎn)生關(guān)于圖像的部分上的相鄰 斜率或斜率的改變率的信息，所以常規(guī)的一階和二階邊緣檢測(cè)內(nèi)核不能經(jīng)調(diào)諧以在單一回 合中檢測(cè)邊緣的形狀(例如，邊緣是硬邊緣還是軟邊緣)。在圖3A和圖3B中所說明的信號(hào)的實(shí)例部分中，第一和第二經(jīng)規(guī)格化的上升等于 160。第一經(jīng)規(guī)格化的上升落在對(duì)應(yīng)的閾值范圍120-300內(nèi)。第二經(jīng)規(guī)格化的上升落在對(duì) 應(yīng)的閾值范圍25-300內(nèi)。因此，邊緣檢測(cè)模塊確定所述像素位于一邊緣上。此外，上升的 比率等于1，其處于構(gòu)成軟邊緣的范圍內(nèi)。因此，邊緣檢測(cè)模塊10檢測(cè)到第三行和第三列的 像素位于一軟邊緣上。以此方式，邊緣檢測(cè)模塊10分析數(shù)字圖像信號(hào)以確定信號(hào)的形狀。以此方式，邊緣檢測(cè)模塊10在單一回合中計(jì)算信號(hào)的一部分的兩個(gè)或兩個(gè)以上 一階導(dǎo)數(shù)，且使用所述兩個(gè)或兩個(gè)以上一階導(dǎo)數(shù)來確定信號(hào)的形狀。然而，常規(guī)的邊緣檢測(cè) 器要求應(yīng)用兩個(gè)內(nèi)核以檢測(cè)信號(hào)的部分的至少兩個(gè)一階導(dǎo)數(shù)。舉例來說，常規(guī)的邊緣檢測(cè) 器可應(yīng)用以下所說明的內(nèi)核(2)和(3)以產(chǎn)生兩個(gè)一階導(dǎo)數(shù)。具體來說，常規(guī)的邊緣檢測(cè) 器可應(yīng)用內(nèi)核⑵以檢測(cè)圖像信號(hào)的部分的第一一階導(dǎo)數(shù)，且應(yīng)用內(nèi)核⑶以檢測(cè)圖像信 號(hào)的部分的第二一階導(dǎo)數(shù)。
(3)因此常規(guī)的邊緣檢測(cè)技術(shù)要求大約兩倍的處理資源和時(shí)間的量以實(shí)現(xiàn)本文中所 揭示的技術(shù)的類似結(jié)果。邊緣檢測(cè)模塊10可通過僅應(yīng)用單一內(nèi)核(例如，(1)中所說明的 內(nèi)核)而獲得同一結(jié)果。以此方式，⑴中所說明的內(nèi)核可被視作內(nèi)核⑵和內(nèi)核⑶融 合成單一內(nèi)核。為了進(jìn)一步優(yōu)化內(nèi)核，圖像處理器6可將(1)中所展示的內(nèi)核濃縮成3X3內(nèi)核。 具體來說，可從5X5矩陣(如⑷中所展示)中移除包括所有零值的行和列，以形成3X3 濃縮內(nèi)核(如(5)中所展示)。
盡管內(nèi)核被濃縮且存儲(chǔ)為3X3內(nèi)核，但邊緣檢測(cè)模塊10仍可將內(nèi)核應(yīng)用于圖像 信號(hào)的5X5部分。由邊緣檢測(cè)模塊10應(yīng)用以上(1)中所展示的實(shí)例內(nèi)核以檢測(cè)圖像內(nèi)的垂直邊緣。 邊緣檢測(cè)模塊10可應(yīng)用具有實(shí)質(zhì)上類似性質(zhì)的第二內(nèi)核以檢測(cè)圖像信號(hào)內(nèi)的水平邊緣。
以下說明可用以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)而檢測(cè)圖像信號(hào)內(nèi)的水平邊緣的一實(shí)例內(nèi)核。 邊緣檢測(cè)模塊10可同時(shí)或在單獨(dú)的若干回合期間將第一和第二內(nèi)核應(yīng)用于像素 位置。如同用于檢測(cè)垂直邊緣的內(nèi)核，用以檢測(cè)水平邊緣的內(nèi)核(6)可被視為內(nèi)核(7)與 ⑶的融合。
(7)
(8)盡管根據(jù)以上(1)中所說明的實(shí)例內(nèi)核進(jìn)行描述，但可使用具有不同尺寸的內(nèi) 核、具有較多或較少的非零值的內(nèi)核、在內(nèi)核內(nèi)的不同位置上具有非零值的內(nèi)核、具有不同 非零值的內(nèi)核或其組合來利用所述技術(shù)。作為一實(shí)例，可使用為二的冪的非零值來取代 內(nèi)核(1)的非零值。舉例來說，在(1)和(4)中所展示的5X5內(nèi)核中，可使用-1024取 代值-1000，可使用1025取代值1001，可使用-2048取代值-2000，且可使用2050取代值 2002，如(9)中所展示。使用為二的冪的非零值可允許邊緣檢測(cè)模塊10利用較快的移位運(yùn) 算子，例如，僅使用移位和除法。
(9)作為另--實(shí)例，內(nèi)核可包括具有三個(gè)不同量值的四個(gè)非零值的行內(nèi)核的一實(shí)例O_ 00000 “-10-1000-10000001001001
-20一 2000-20000002002002-10-1000—1000000100100100000
(10) 實(shí)例內(nèi)核包含若干行，所述行包括一階量值的第一負(fù)值、二階量值的第二負(fù)值、三 階量值的第三負(fù)值，和一正值，所述正值具有一階量值的一分量、二階量值的一分量與三階
量值的一分量。使用所述內(nèi)核允許邊緣檢測(cè)模塊10在單一回合中計(jì)算J
-水-
-階導(dǎo)數(shù)，即，
三個(gè)不同跨度的斜率。因此，邊緣檢測(cè)模塊10可能夠更準(zhǔn)確地確定信號(hào)的部分內(nèi)的邊緣的 形狀。作為另一實(shí)例，內(nèi)核可包括以徑向方式而非水平和垂直方式布置的非零值。以下 說明所述內(nèi)核。
(11)可使用具有不同尺寸的內(nèi)核、具有較多或較少的非零值的內(nèi)核、具有不同非零值 的內(nèi)核或其組合來利用所述技術(shù)。圖4A說明包括硬邊緣的圖像信號(hào)的一實(shí)例部分。圖4B說明對(duì)應(yīng)于圖像信號(hào)的所 述部分的五像素乘以五像素(5X5)區(qū)域的像素強(qiáng)度值。具體來說，圖4B中所展示的5X5 區(qū)域的像素強(qiáng)度值與圖4A中所展示的圖像信號(hào)的部分對(duì)應(yīng)。如同圖3A和圖3B中所說明 的圖像信號(hào)的5X5部分，圖4A和圖4B中所說明的圖像信號(hào)的5X5部分從像素強(qiáng)度值十 轉(zhuǎn)變到像素強(qiáng)度值五十。然而，圖4A和圖4B中所說明的圖像信號(hào)的部分在單一像素上急 劇轉(zhuǎn)變，而非在五像素跨度上逐漸轉(zhuǎn)變。如由圖4B的像素強(qiáng)度值所展示，此急劇轉(zhuǎn)變出現(xiàn) 于第三列像素與第四列像素之間。圖4A中所說明的圖像信號(hào)的部分的點(diǎn)30、32和34與圖 4B中所說明的像素強(qiáng)度值的列一、列三和列五處的像素強(qiáng)度值對(duì)應(yīng)。以上所說明的由邊緣檢測(cè)模塊10應(yīng)用5X5內(nèi)核(1)來檢測(cè)圖4A和圖4B中所說 明的信號(hào)的部分中的硬邊緣將作為另一實(shí)例進(jìn)行描述。邊緣檢測(cè)模塊10將內(nèi)核定位在圖 像的部分上的中心處，以使得內(nèi)核以第三行和第三列定位在像素上的中心處。邊緣檢測(cè)模 塊10對(duì)圖像的部分和內(nèi)核執(zhí)行卷積以計(jì)算經(jīng)加權(quán)的像素值，且對(duì)經(jīng)加權(quán)的像素值求和。對(duì) 于圖3A和圖3B中所說明的信號(hào)，邊緣檢測(cè)模塊10計(jì)算中心像素位置的和160，160，即(-1) (10)+ (-1000) (10) + (1001) (50)+ (-2) (10)+ (-2000) (10)+ (2002) (50)+ (-1) (10)+ (-1000) (10) + (1001) (50)。所述經(jīng)計(jì)算的和的一階量值的值(S卩，160，000)對(duì)應(yīng)于第一一階導(dǎo)數(shù)，且二階量 值的值(即，160)對(duì)應(yīng)于第二一階導(dǎo)數(shù)。邊緣檢測(cè)模塊10最初可通過使用除法運(yùn)算的商和 余數(shù)將第一和第二一階導(dǎo)數(shù)的值規(guī)格化成同一階量值。具體來說，除法運(yùn)算的商(即，160) 與第一一階導(dǎo)數(shù)對(duì)應(yīng)，且余數(shù)(即，160)與第二一階導(dǎo)數(shù)對(duì)應(yīng)。如以上所描述，經(jīng)規(guī)格化的 第一一階導(dǎo)數(shù)對(duì)應(yīng)于點(diǎn)32與點(diǎn)34之間的行程上的第一上升，且經(jīng)規(guī)格化的第二一階導(dǎo)數(shù) 對(duì)應(yīng)于點(diǎn)30與點(diǎn)34之間的行程上的第二上升。邊緣檢測(cè)模塊10可通過將第一上升乘以二而進(jìn)一步在相同行程上將第一和第二 上升規(guī)格化。以此方式，將上升規(guī)格化，以使得兩種上升與五像素跨度上的行程對(duì)應(yīng)。在以 上所描述的實(shí)例中，經(jīng)規(guī)格化的第一上升等于320，且第二上升等于160。通過將上升規(guī)格 化以使其在五像素行程上，邊緣檢測(cè)模塊10可出于分析線26和線28的斜率而非個(gè)別地計(jì) 算斜率中的每一者的目的使用上升的值。如以上所描述，所述技術(shù)可減少由邊緣檢測(cè)模塊 10執(zhí)行的算術(shù)運(yùn)算的數(shù)目。在此情況下，兩種上升的比率等于2，其處于0.4到1.6的范圍之外。因此，邊緣檢 測(cè)模塊10將邊緣表征為硬邊緣。如以上所描述，邊緣檢測(cè)模塊10可在不在相同行程長(zhǎng)度 上將上升規(guī)格化的情況下計(jì)算斜率，且分析經(jīng)計(jì)算的斜率。然而，所述分析可要求邊緣檢測(cè) 模塊10執(zhí)行額外的數(shù)學(xué)運(yùn)算。
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圖5為說明圖像處理器(例如，圖1的使用本文中所描述的技術(shù)來確定信號(hào)的形 狀的圖像處理器6)的示范性操作的流程圖。最初，圖像處理器6獲得信號(hào)(40)。圖像處理 器6可(例如)從圖像處理器6耦合到的圖像傳感器4(圖1)獲得圖像信號(hào)。然而，圖像 處理器6可從其它源(例如，經(jīng)由圖像處理器6耦合到的網(wǎng)絡(luò))獲得圖像信號(hào)。圖像處理器6的內(nèi)核選擇模塊12選擇多個(gè)內(nèi)核中的一者以應(yīng)用于信號(hào)(42)。內(nèi) 核選擇模塊12可基于圖像處理器6的邊緣檢測(cè)模塊10正檢測(cè)垂直還是水平方向上的邊緣 而選擇內(nèi)核。舉例來說，一些內(nèi)核可經(jīng)公式化以用于垂直檢測(cè)，而其它內(nèi)核經(jīng)公式化以用于 水平檢測(cè)。內(nèi)核選擇模塊12還可基于其它參數(shù)(例如，圖像的分辨率)而選擇內(nèi)核。邊緣檢測(cè)模塊10將內(nèi)核應(yīng)用于第一像素以針對(duì)所述像素計(jì)算和(44)。具體來說， 邊緣檢測(cè)模塊10將內(nèi)核定位在第一像素上的中心處，且執(zhí)行一卷積，將圖像的一部分內(nèi)的 第一像素周圍的像素值中的每一者乘以內(nèi)核內(nèi)的對(duì)應(yīng)位置的值，且接著對(duì)所述結(jié)果求和。 邊緣檢測(cè)模塊10基于經(jīng)計(jì)算的和而識(shí)別至少兩個(gè)一階導(dǎo)數(shù)(46)。如以上所描述，經(jīng)計(jì)算的 和的一階量值的值對(duì)應(yīng)于第一一階導(dǎo)數(shù)，且所述和的二階量值的值對(duì)應(yīng)于第二一階導(dǎo)數(shù)。 邊緣檢測(cè)模塊10可通過對(duì)經(jīng)計(jì)算的和執(zhí)行除法運(yùn)算且將除法運(yùn)算的商和余數(shù)分別用作第 一一階導(dǎo)數(shù)和第二一階導(dǎo)數(shù)而獲得第一一階導(dǎo)數(shù)和第二一階導(dǎo)數(shù)。邊緣檢測(cè)模塊10可在像素的相同跨度上將至少兩個(gè)一階導(dǎo)數(shù)(48)規(guī)格化。第 一一階導(dǎo)數(shù)對(duì)應(yīng)于像素的第一跨度上的第一上升，且第二一階導(dǎo)數(shù)對(duì)應(yīng)于像素的第二跨度 上的第二上升。在一個(gè)實(shí)例中，第一一階導(dǎo)數(shù)可表示點(diǎn)22與點(diǎn)24之間的斜率(圖3A)，且 第二一階導(dǎo)數(shù)可表示點(diǎn)20與點(diǎn)24之間的斜率(圖3A)?？稍谙袼氐南嗤缍壬蠈⒁浑A導(dǎo) 數(shù)規(guī)格化。此導(dǎo)致減小的計(jì)算復(fù)雜性，且因此提供優(yōu)于使用除法運(yùn)算來計(jì)算斜率的若干效 率優(yōu)勢(shì)。邊緣檢測(cè)模塊10確定第二一階導(dǎo)數(shù)是否處于值的閾值范圍內(nèi)(52)。當(dāng)?shù)诙浑A 導(dǎo)數(shù)不處于值的閾值范圍內(nèi)時(shí)(52的“否”分支)，邊緣檢測(cè)模塊10確定第二一階導(dǎo)數(shù)是否 超過閾值范圍(54)。在邊緣檢測(cè)模塊10確定第二一階導(dǎo)數(shù)超過閾值范圍時(shí)(54的“是”分 支)，邊緣檢測(cè)模塊10檢測(cè)到像素位于硬邊緣處(56)。在邊緣檢測(cè)模塊10確定第二一階導(dǎo) 數(shù)不超過閾值范圍時(shí)(54的“否”分支)，邊緣檢測(cè)模塊10檢測(cè)到像素不位于邊緣處(58)。當(dāng)?shù)诙浑A導(dǎo)數(shù)處于值的閾值范圍內(nèi)時(shí)(52的“是”分支)，邊緣檢測(cè)模塊10確定 第一一階導(dǎo)數(shù)與第二一階導(dǎo)數(shù)的比率是否處于比率的閾值范圍內(nèi)(60)。在比率大于或小 于比率的閾值范圍時(shí)(60的“否”分支)，邊緣檢測(cè)模塊10檢測(cè)到像素位于硬邊緣處(56)。 在比率處于比率的閾值范圍時(shí)(60的“是”分支)，邊緣檢測(cè)模塊10檢測(cè)到像素位于軟邊緣 處(62)。邊緣檢測(cè)模塊10確定圖像信號(hào)內(nèi)是否存在應(yīng)用內(nèi)核的額外像素(64)。在不存在 額外像素時(shí)(64的“否”分支)，圖像處理器6等待獲得另一信號(hào)(40)。在存在額外像素時(shí) (64的“是”分支)，邊緣檢測(cè)模塊10將內(nèi)核應(yīng)用于圖像信號(hào)中的下一個(gè)像素(44)。以此方 式，圖像處理器6在內(nèi)核的單一回合中確定信號(hào)的部分的形狀，例如，檢測(cè)像素是否處于邊 緣處。圖6為說明包括實(shí)施本發(fā)明中所描述的邊緣檢測(cè)技術(shù)的圖像俘獲裝置2的一實(shí)例 無線通信裝置70的框圖。圖6展示與無線通信裝置70集成的圖像俘獲裝置2。在上文中 關(guān)于圖1描述了圖像俘獲裝置2的操作，且因此在此將不詳細(xì)地描述。無線通信裝置70可 包含無線通信裝置手持機(jī)，例如具有圖像俘獲能力的蜂窩式電話(例如，所謂的相機(jī)電話或視頻電話)、視頻記錄器、網(wǎng)絡(luò)攝像頭、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、膝上型計(jì)算機(jī)，或具有圖像 俘獲和無線通信能力的任何其它裝置。盡管在無線通信裝置的上下文中進(jìn)行說明，但本發(fā) 明的技術(shù)還可適用于有線通信裝置。在圖6的實(shí)例中，無線通信裝置70包括圖像俘獲裝置2、編碼模塊72、發(fā)射器74和 取景器76。編碼模塊72可對(duì)經(jīng)俘獲的圖像信息進(jìn)行編碼以將圖像壓縮成特定圖像壓縮格 式以用于存儲(chǔ)和/或發(fā)射。編碼模塊72可使用若干圖像壓縮格式(包括JPEG、TIFF、GIF 或其它圖像壓縮格式)中的任一者來壓縮圖像。在視頻的情況下，編碼模塊72可使用任何 數(shù)目的視頻壓縮格式(例如，MPEG、MPEG高級(jí)視頻譯碼(AVC)部分10、ITUH. 264等)來壓 縮視頻。無線通信裝置70可經(jīng)由發(fā)射器74將經(jīng)編碼的圖像發(fā)射到另一裝置。發(fā)射器74 通常提供到蜂窩式網(wǎng)絡(luò)(例如，碼分多址(CDMA)網(wǎng)絡(luò)、寬帶碼分多址(W-CDMA)網(wǎng)絡(luò)、時(shí)分 多址(TDMA)網(wǎng)絡(luò)，和全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)系統(tǒng)，或其它類似網(wǎng)絡(luò))的接口。除了蜂窩 式網(wǎng)絡(luò)之外，或作為蜂窩式網(wǎng)絡(luò)的替代，發(fā)射器74可提供到如由相關(guān)的電氣電子工程師協(xié) 會(huì)(IEEE)802. 11標(biāo)準(zhǔn)中的任一者所界定的無線網(wǎng)絡(luò)，或任何其它有線或無線網(wǎng)絡(luò)的接口。無線通信裝置70可在取景器76上呈現(xiàn)由圖像俘獲裝置2俘獲的圖像或待由圖像 俘獲裝置2俘獲的所關(guān)注的場(chǎng)景的實(shí)時(shí)圖像(即，圖像預(yù)覽)。取景器76可包含電子取景 器。示范性電子取景器通常包括一種或一種以上類型的顯示器，例如液晶顯示器(LCD)、有 機(jī)發(fā)光二極管(OLED)顯示器、等離子體顯示面板(PDP)、發(fā)光二極管(LED)顯示器(例如， 有源矩陣LED顯示器)，或能夠呈現(xiàn)經(jīng)俘獲或?qū)崟r(shí)的圖像的任何其它類型的顯示器。取景器 76還可包含替代以上所描述的電子取景器的較常規(guī)的光學(xué)取景器。在無線通信裝置70的 情況下，取景器76可包含通用電子顯示器，其中所述顯示器還呈現(xiàn)關(guān)于無線通信裝置70可 執(zhí)行的其它功能的信息。舉例來說，如果無線通信裝置70表示所謂的相機(jī)電話，則取景器 76還可呈現(xiàn)關(guān)于蜂窩式電話呼叫的發(fā)射和接收的信息。盡管被描述為僅包括圖像俘獲裝置2、編碼模塊72、發(fā)射器74和取景器76，但所述 無線通信裝置70還可包括其它模塊，例如用于與用戶介接的用戶接口(例如，小鍵盤)、一 個(gè)或一個(gè)以上用于執(zhí)行額外操作的處理器，和用于接納可裝卸存儲(chǔ)器、耳機(jī)、電源和任何其 它所述外圍裝置的各種端口和插座?？梢杂布④浖?、固件或其任何組合來實(shí)施本文中所描述的技術(shù)。經(jīng)描述為模塊 或組件的任何特征可一起實(shí)施于集成邏輯裝置中或單獨(dú)地實(shí)施為離散的但可互操作的邏 輯裝置。在一些情況下，可將各種特征實(shí)施為集成電路裝置，例如集成電路芯片或芯片組。 如果以軟件實(shí)施，則可至少部分由包含指令的計(jì)算機(jī)可讀媒體實(shí)現(xiàn)所述技術(shù)，所述指令在 執(zhí)行時(shí)致使處理器執(zhí)行以上所描述的方法中的一者或一者以上。計(jì)算機(jī)可讀媒體可形成 可包括封裝材料的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的部分。計(jì)算機(jī)可讀媒體可包含例如同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存 取存儲(chǔ)器(SDRAM)的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、非易失性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 (NVRAM)、電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)、快閃存儲(chǔ)器、磁性或光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒體等。 除此之外或替代地，可至少部分由以指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式載運(yùn)或傳送代碼且可由計(jì)算機(jī) 存取、讀取且/或執(zhí)行的計(jì)算機(jī)可讀通信媒體實(shí)現(xiàn)所述技術(shù)。代碼可由一個(gè)或一個(gè)以上處理器執(zhí)行，所述處理器例如為一個(gè)或一個(gè)以上DSP、通 用微處理器、ASIC、現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列FPGA或其它等效集成或離散邏輯電路。因此，本文使用的術(shù)語(yǔ)“處理器”可指代前述結(jié)構(gòu)中的任一者或適于實(shí)施本文描述的技術(shù)的任一其它 結(jié)構(gòu)。另外，在一些方面中，可將本文描述的功能性提供于經(jīng)配置以用于編碼和解碼的專用 軟件模塊或硬件模塊內(nèi)，或并入于組合式視頻編碼器解碼器(CODEC)中。因此，本發(fā)明還預(yù) 期包括用以實(shí)施本發(fā)明中描述的技術(shù)中的一者或一者以上的電路的多種集成電路裝置中 的任一者。所述電路可提供于單個(gè)集成電路芯片中或提供于多個(gè)、可互操作的集成電路芯 片中。盡管在數(shù)字圖像信號(hào)的上下文中描述本發(fā)明中所描述的技術(shù)，但所述技術(shù)可用以 檢測(cè)顯示任何信號(hào)(表示正隨時(shí)間、空間或其它維度而改變的變量)內(nèi)的顯著改變的信號(hào) 的位置(例如，邊緣)。此外，本發(fā)明的技術(shù)可用以確定所述變量如何在檢測(cè)到的位置上改 變。以此方式，所述技術(shù)可被視作檢測(cè)數(shù)字信號(hào)模式和對(duì)檢測(cè)到的模式進(jìn)行分類。舉例來 說，本發(fā)明的所述技術(shù)可用以檢測(cè)音頻信號(hào)、視頻信號(hào)或任何其它類型的信號(hào)內(nèi)的數(shù)字信 號(hào)模式，且對(duì)那些檢測(cè)到的模式進(jìn)行分類。已描述了各種方面。這些和其它方面處于所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種方法，其包含將內(nèi)核應(yīng)用于信號(hào)的一部分，以在所述內(nèi)核的單一回合中至少計(jì)算所述信號(hào)的所述部分的第一一階導(dǎo)數(shù)和所述信號(hào)的所述部分的第二一階導(dǎo)數(shù)；以及基于所述第一和第二一階導(dǎo)數(shù)來確定所述信號(hào)的所述部分的形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包含獲得所述信號(hào)，其中所述信號(hào)包含數(shù)字 圖像信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中確定所述信號(hào)的所述部分的所述形狀包含基于所述第一和第二一階導(dǎo)數(shù)來檢測(cè)邊緣；以及基于所述第一和第二一階導(dǎo)數(shù)來確定所述邊緣的形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中檢測(cè)所述邊緣包含在所述第一和第二一階導(dǎo)數(shù)中 的一者大于閾值時(shí)檢測(cè)所述邊緣。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中確定所述邊緣的所述形狀包含基于所述第一一階 導(dǎo)數(shù)與所述第二一階導(dǎo)數(shù)之間的比率來確定所述邊緣的所述形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中確定所述邊緣的所述形狀包含在所述比率處于一 閾值范圍內(nèi)時(shí)將所述邊緣識(shí)別為軟的。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中確定所述邊緣的所述形狀包含在所述比率大于或 小于一閾值范圍時(shí)將所述邊緣識(shí)別為硬的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中應(yīng)用所述內(nèi)核包含應(yīng)用具有至少一個(gè)行的內(nèi)核， 在所述至少一個(gè)行中，第一列包括一階量值的至少一個(gè)負(fù)值，第二列包括二階量值的至少 一個(gè)負(fù)值，且第三列包括至少一個(gè)正值，所述至少一個(gè)正值包括所述一階量值的第一分量 和所述二階量值的第二分量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述二階量值隨所述信號(hào)的最大可能值而變。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述內(nèi)核應(yīng)用于所述信號(hào)以在所述內(nèi)核的 單一回合中計(jì)算所述信號(hào)的一部分的所述第一一階導(dǎo)數(shù)和所述信號(hào)的所述部分的所述第 二一階導(dǎo)數(shù)包含將所述內(nèi)核的非負(fù)值乘以所述信號(hào)的所述部分的對(duì)應(yīng)值以獲得經(jīng)加權(quán)的信號(hào)值；對(duì)所述經(jīng)加權(quán)的信號(hào)值求和；將所述和的一階量值的值識(shí)別為所述第一一階導(dǎo)數(shù)；以及將所述和的第二一階量值的值識(shí)別為所述第二一階導(dǎo)數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中識(shí)別所述和的所述一階量值的所述值包含將除法運(yùn)算的商識(shí)別為所述和的所述一階 量值的所述值，且識(shí)別所述和的所述二階量值的所述值包含將除法運(yùn)算的余數(shù)識(shí)別為所述和的所述二 階量值的所述值。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中確定所述信號(hào)的所述部分的所述形狀包含基于 所述第一和第二一階導(dǎo)數(shù)來確定所述信號(hào)的所述部分在垂直方向上的所述形狀，所述方法 進(jìn)一步包含將第二內(nèi)核應(yīng)用于所述信號(hào)的所述部分，以在所述第二內(nèi)核的單一回合中計(jì)算所述信 號(hào)的所述部分的第三一階導(dǎo)數(shù)和所述信號(hào)的所述部分的第四一階導(dǎo)數(shù)；以及基于所述第三和第四一階導(dǎo)數(shù)來確定所述信號(hào)的所述部分在水平方向上的形狀。
13.一種裝置，其包含處理器，其包括邊緣檢測(cè)模塊，所述邊緣檢測(cè)模塊用以將內(nèi)核應(yīng)用于信號(hào)的一部分，以 在所述內(nèi)核的單一回合中至少計(jì)算所述信號(hào)的所述部分的第一一階導(dǎo)數(shù)和所述信號(hào)的所 述部分的第二一階導(dǎo)數(shù)，且基于所述第一和第二一階導(dǎo)數(shù)來確定所述信號(hào)的所述部分的形 狀。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其進(jìn)一步包含圖像傳感器，所述圖像傳感器用以俘 獲所述信號(hào)，其中所述信號(hào)包含數(shù)字圖像信號(hào)，且其中所述處理器從所述圖像傳感器獲得 所述數(shù)字圖像信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述邊緣檢測(cè)模塊基于所述第一和第二一階導(dǎo) 數(shù)來檢測(cè)邊緣，且基于所述第一和第二一階導(dǎo)數(shù)來確定所述邊緣的形狀。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中所述邊緣檢測(cè)模塊在所述第一和第二一階導(dǎo)數(shù) 中的一者大于閾值時(shí)檢測(cè)所述邊緣。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中所述邊緣檢測(cè)模塊基于所述第一一階導(dǎo)數(shù)與所 述第二一階導(dǎo)數(shù)之間的比率來確定所述邊緣的所述形狀。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述邊緣檢測(cè)模塊在所述比率處于一閾值范圍 內(nèi)時(shí)將所述邊緣識(shí)別為軟的。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述邊緣檢測(cè)模塊在所述比率大于或小于一閾 值范圍時(shí)將所述邊緣識(shí)別為硬的。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述邊緣檢測(cè)模塊應(yīng)用具有至少一個(gè)行的內(nèi) 核，在所述至少一個(gè)行中，第一列包括一階量值的至少一個(gè)負(fù)值，第二列包括二階量值的至 少一個(gè)負(fù)值，且第三列包括至少一個(gè)正值，所述至少一個(gè)正值包括所述一階量值的第一分 量和所述二階量值的第二分量。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述二階量值隨所述信號(hào)的最大可能值而變。
22.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述邊緣檢測(cè)模塊將所述內(nèi)核的非負(fù)值乘以所 述信號(hào)的所述部分的對(duì)應(yīng)值以獲得經(jīng)加權(quán)的信號(hào)值、對(duì)所述經(jīng)加權(quán)的信號(hào)值求和、將所述 和的一階量值的值識(shí)別為所述第一一階導(dǎo)數(shù)，且將所述和的第二一階量值的值識(shí)別為所述 第二一階導(dǎo)數(shù)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其中所述邊緣檢測(cè)模塊將除法運(yùn)算的商識(shí)別為所 述和的所述一階量值的所述值，且將除法運(yùn)算的余數(shù)識(shí)別為所述和的所述二階量值的所述值。
24.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述邊緣檢測(cè)模塊基于所述第一和第二一階導(dǎo) 數(shù)來確定所述信號(hào)的所述部分在垂直方向上的所述形狀、將第二內(nèi)核應(yīng)用于所述信號(hào)的所 述部分以在所述第二內(nèi)核的單一回合中計(jì)算所述信號(hào)的所述部分的第三一階導(dǎo)數(shù)和所述 信號(hào)的所述部分的第四一階導(dǎo)數(shù)，且基于所述第三和第四一階導(dǎo)數(shù)來確定所述信號(hào)的所述 部分在水平方向上的所述形狀。
25.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述裝置包含無線通信裝置。
26.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述裝置包含集成電路裝置。
27.一種計(jì)算機(jī)可讀媒體，其包含用以致使處理器執(zhí)行以下操作的指令將內(nèi)核應(yīng)用于信號(hào)的一部分，以在所述內(nèi)核的單一回合中至少計(jì)算所述信號(hào)的所述部 分的第一一階導(dǎo)數(shù)和所述信號(hào)的所述部分的第二一階導(dǎo)數(shù)；以及基于所述第一和第二一階 導(dǎo)數(shù)來確定所述信號(hào)的所述部分的形狀。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的計(jì)算機(jī)可讀媒體，其進(jìn)一步包含用以致使所述處理器獲得 所述信號(hào)的指令，其中所述信號(hào)包含數(shù)字圖像信號(hào)。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的計(jì)算機(jī)可讀媒體，其中用以致使所述處理器確定所述信號(hào) 的所述部分的所述形狀的指令包含用以致使所述處理器執(zhí)行以下操作的指令基于所述第一和第二一階導(dǎo)數(shù)來檢測(cè)邊緣；以及基于所述第一和第二一階導(dǎo)數(shù)來確定所述邊緣的形狀。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的計(jì)算機(jī)可讀媒體，其中用以致使所述處理器檢測(cè)所述邊緣 的指令包含用以致使所述處理器在所述第一和第二一階導(dǎo)數(shù)中的一者大于閾值時(shí)檢測(cè)所 述邊緣的指令。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的計(jì)算機(jī)可讀媒體，其中用以致使所述處理器確定所述邊緣 的所述形狀的指令包含用以致使所述處理器基于所述第一一階導(dǎo)數(shù)與所述第二一階導(dǎo)數(shù) 之間的比率來確定所述邊緣的所述形狀的指令。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的計(jì)算機(jī)可讀媒體，其中用以致使所述處理器確定所述邊緣 的所述形狀的指令包含用以致使所述處理器譯碼以在所述比率處于一閾值范圍內(nèi)時(shí)將所 述邊緣識(shí)別為軟的指令。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的計(jì)算機(jī)可讀媒體，其中用以致使所述處理器確定所述邊緣 的所述形狀的指令包含用以致使所述處理器在所述比率大于或小于一閾值范圍時(shí)將所述 邊緣識(shí)別為硬的指令。
34.根據(jù)權(quán)利要求27所述的計(jì)算機(jī)可讀媒體，其中用以致使所述處理器應(yīng)用所述內(nèi) 核的指令包含用以致使所述處理器應(yīng)用具有至少一個(gè)行的內(nèi)核的指令，在所述至少一個(gè)行 中，第一列包括一階量值的至少一個(gè)負(fù)值，第二列包括二階量值的至少一個(gè)負(fù)值，且第三列 包括至少一個(gè)正值，所述至少一個(gè)正值包括所述一階量值的第一分量和所述二階量值的第 二分量。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的計(jì)算機(jī)可讀媒體，其中所述二階量值隨所述信號(hào)的最大可 能值而變。
36.根據(jù)權(quán)利要求27所述的計(jì)算機(jī)可讀媒體，其中用以致使所述處理器將所述內(nèi)核應(yīng) 用于所述信號(hào)以在所述內(nèi)核的單一回合中計(jì)算所述信號(hào)的一部分的所述第一一階導(dǎo)數(shù)和 所述信號(hào)的所述部分的所述第二一階導(dǎo)數(shù)的指令包含用以致使所述處理器執(zhí)行以下操作 的指令將所述內(nèi)核的非負(fù)值乘以所述信號(hào)的所述部分的對(duì)應(yīng)值，以獲得經(jīng)加權(quán)的信號(hào)值；對(duì)所述經(jīng)加權(quán)的信號(hào)值求和；將所述和的一階量值的值識(shí)別為所述第一一階導(dǎo)數(shù)；以及將所述和的第二一階量值的值識(shí)別為所述第二一階導(dǎo)數(shù)。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的計(jì)算機(jī)可讀媒體，其中用以致使所述處理器識(shí)別所述和的所述一階量值的所述值的指令包含用以致使所述 處理器將除法運(yùn)算的商識(shí)別為所述和的所述一階量值的所述值的指令，且用以致使所述處理器識(shí)別所述和的所述二階量值的所述值的指令包含用以致使所述 處理器將除法運(yùn)算的余數(shù)識(shí)別為所述和的所述二階量值的所述值的指令。
38.根據(jù)權(quán)利要求27所述的計(jì)算機(jī)可讀媒體，其中用以致使所述處理器確定所述信號(hào) 的所述部分的所述形狀的指令包含用以致使所述處理器基于所述第一和第二一階導(dǎo)數(shù)來 確定所述信號(hào)的所述部分在垂直方向上的所述形狀的指令，所述計(jì)算機(jī)可讀媒體進(jìn)一步包 含用以致使所述處理器執(zhí)行以下操作的指令將第二內(nèi)核應(yīng)用于所述信號(hào)的所述部分，以在所述第二內(nèi)核的單一回合中計(jì)算所述信 號(hào)的所述部分的第三一階導(dǎo)數(shù)和所述信號(hào)的所述部分的第四一階導(dǎo)數(shù)；以及基于所述第三 和第四一階導(dǎo)數(shù)來確定所述信號(hào)的所述部分在水平方向上的形狀。
39.一種裝置，其包含用于將內(nèi)核應(yīng)用于信號(hào)的一部分以在所述內(nèi)核的單一回合中至少計(jì)算所述信號(hào)的所 述部分的第一一階導(dǎo)數(shù)和所述信號(hào)的所述部分的第二一階導(dǎo)數(shù)的裝置；以及用于基于所述 第一和第二一階導(dǎo)數(shù)來確定所述信號(hào)的所述部分的形狀的裝置。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的裝置，其進(jìn)一步包含用于獲得所述信號(hào)的裝置，其中所述 獲得裝置獲得數(shù)字圖像信號(hào)。
41.根據(jù)權(quán)利要求39所述的裝置，其中所述形狀確定裝置基于所述第一和第二一階導(dǎo) 數(shù)來檢測(cè)邊緣，且基于所述第一和第二一階導(dǎo)數(shù)來確定所述邊緣的形狀。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的裝置，其中所述形狀確定裝置在所述第一和第二一階導(dǎo)數(shù) 中的一者大于閾值時(shí)檢測(cè)所述邊緣。
43.根據(jù)權(quán)利要求41所述的裝置，其中所述形狀確定裝置基于所述第一一階導(dǎo)數(shù)與所 述第二一階導(dǎo)數(shù)之間的比率來確定所述邊緣的所述形狀。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的裝置，其中所述形狀確定裝置在所述比率處于一閾值范圍 內(nèi)時(shí)將所述邊緣識(shí)別為軟的。
45.根據(jù)權(quán)利要求43所述的裝置，其中所述形狀確定裝置在所述比率大于或小于一閾 值范圍時(shí)將所述邊緣識(shí)別為硬的。
46.根據(jù)權(quán)利要求39所述的裝置，其中所述內(nèi)核應(yīng)用裝置應(yīng)用具有至少一個(gè)行的內(nèi) 核，在所述至少一個(gè)行中，第一列包括一階量值的至少一個(gè)負(fù)值，第二列包括二階量值的至 少一個(gè)負(fù)值，且第三列包括至少一個(gè)正值，所述至少一個(gè)正值包括所述一階量值的第一分 量和所述二階量值的第二分量。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的裝置，其中所述二階量值隨所述信號(hào)的最大可能值而變。
48.根據(jù)權(quán)利要求39所述的裝置，其中所述內(nèi)核應(yīng)用裝置將所述內(nèi)核的非負(fù)值乘以所 述信號(hào)的所述部分的對(duì)應(yīng)值以獲得經(jīng)加權(quán)的信號(hào)值、對(duì)所述經(jīng)加權(quán)的信號(hào)值求和、將所述 和的一階量值的值識(shí)別為所述第一一階導(dǎo)數(shù)，且將所述和的第二一階量值的值識(shí)別為所述 第二一階導(dǎo)數(shù)。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的裝置，其中所述內(nèi)核應(yīng)用裝置將除法運(yùn)算的商識(shí)別為所 述和的所述一階量值的所述值，且將除法運(yùn)算的余數(shù)識(shí)別為所述和的所述二階量值的所述值。
50.根據(jù)權(quán)利要求39所述的裝置，其中所述形狀確定裝置基于所述第一和第二一階導(dǎo) 數(shù)來確定所述信號(hào)的所述部分在垂直方向上的所述形狀，所述內(nèi)核應(yīng)用模塊將第二內(nèi)核應(yīng)用于所述信號(hào)的所述部分，以在所述第二內(nèi)核的單一回合中計(jì)算所述信號(hào)的所述部分的第 三一階導(dǎo)數(shù)和所述信號(hào)的所述部分的第四一階導(dǎo)數(shù)，且所述形狀確定裝置基于所述第三和 第四一階導(dǎo)數(shù)來確定所述信號(hào)的所述部分在水平方向上的所述形狀。
全文摘要
本發(fā)明描述用于確定信號(hào)的形狀的技術(shù)。具體來說，將內(nèi)核應(yīng)用于信號(hào)的一部分，以在所述內(nèi)核的單一回合中至少計(jì)算所述信號(hào)的所述部分的第一一階導(dǎo)數(shù)和所述信號(hào)的所述部分的第二一階導(dǎo)數(shù)?；谒龅谝缓偷诙浑A導(dǎo)數(shù)來確定所述信號(hào)的所述部分的所述形狀。在一個(gè)實(shí)例中，基于所述第一一階導(dǎo)數(shù)與所述第二一階導(dǎo)數(shù)的比率來確定所述信號(hào)的所述部分的所述形狀。這些技術(shù)對(duì)檢測(cè)圖像信號(hào)內(nèi)的邊緣可特別有效。然而，所述技術(shù)可用以檢測(cè)表示正隨時(shí)間、空間或其它維度而改變的變量的任何信號(hào)內(nèi)的具有顯著改變的形狀。
文檔編號(hào)G06T7/00GK101903893SQ200980101393
公開日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2009年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月30日
發(fā)明者巴巴科·福魯坦保爾 申請(qǐng)人:高通股份有限公司