一維信號抽取的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種沿著投影線從二維數(shù)字圖像中抽取一維數(shù)字信號的方法和裝置。公開的實施例提供了其中存儲有數(shù)字圖象的圖像存儲器、工作內(nèi)存、直接存儲器存取控制器、保存多個轉(zhuǎn)移模板的表格存儲器以及處理器。所述處理器響應于投影線的取向從表格存儲器中選擇轉(zhuǎn)移模板，從選擇的轉(zhuǎn)移模板和投影線參數(shù)中計算自定義的轉(zhuǎn)移參數(shù)的集合，將所述轉(zhuǎn)移參數(shù)傳送至直接存儲器存取控制器，控制所述直接存儲器存取控制器將來自圖像存儲器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到由所述轉(zhuǎn)移參數(shù)指定的工作內(nèi)存中，并且使用至少一部分由直接存儲器存取控制器轉(zhuǎn)移至工作內(nèi)存中的數(shù)據(jù)計算一維數(shù)字信號。
【專利說明】一維信號抽取的方法和裝置

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明總的來說涉及包括計算機程序產(chǎn)品的用于從二維數(shù)字圖像中抽取一維數(shù) 字信號的數(shù)字電子方法，系統(tǒng)和裝置。

【背景技術】
[0002] 在數(shù)字圖像處理應用中，人們期望能夠沿著二維（2D)數(shù)字圖像中的一條線抽取 一維（1D)信號。這樣的應用可包括，例如，檢查，測量，電子、半導體的導向，一般制造業(yè)，以 及條形碼和其他符號讀取。
[0003] 術語投影有時用來指在二維圖像中沿著一條本文稱為投影線的線抽取一維信號 的行為。此術語有時也用于1D信號本身，有時其在數(shù)字圖象處理領域中具有其他含義。
[0004] 在一些系統(tǒng)和方法或系統(tǒng)中，所述投影線被限定為沿著數(shù)字圖像的行、列或?qū)?線。在這種情況下，可從精確地從位于投影線上的像素值中抽取1D信號。所述1D信號可 具有距離行和列一個像素的，并距離對角線像素（假設正方形像素）的樣本。
[0005] 在投影線沿著數(shù)字圖像的行、列或?qū)蔷€的其它系統(tǒng)和方法或系統(tǒng)中，可通過對 垂直于所述投影線的像素值求和或求平均來抽取1D信號。例如，如果投影線沿著數(shù)字圖像 的行20,沿著所述線的1D信號的每個樣本可以是沿著包括行18,19, 20, 21和22的列的一 部分的像素值的總和或平均。
[0006] 當投影線不沿著行、列或?qū)蔷€時，精確地位于所述線上或在垂直于所述線的方 向上的像素一般稀疏分布或幾乎不存在。因此，在一些投影線并不限于沿著行、列或?qū)蔷€ 定位的方法或系統(tǒng)中，可從大約遵循投影線的像素的集合中抽取1D信號。這種方法的一個 示例是所謂的Bresenham畫直線方法，其典型地沿著行、列或?qū)蔷€進行單像素步驟，通過 此方式使得所訪問的像素大約沿著投影線分布。
[0007] 在與此被稱為線性卷積的另一系統(tǒng)和方法中，在由Bresenham畫直線方法選定的 位置上通過將數(shù)字圖像和2D濾波器內(nèi)核進行卷積來抽取1D信號。所述濾波器內(nèi)核的設計 目的是提供大致垂直于投影線的求和或求平均。所述濾波器內(nèi)核可具有均勻權重，或隨著 像素距離投影線越遠，權重越小。
[0008] 在于此被稱為傾斜投影的另一種方法中，使用平行四邊形圖案中的像素來抽取1D 信號。平行四邊形具有沿著圖像的行的兩邊，而另外兩邊具有某個角度的偏斜角，一般不沿 著列。因此，平行四邊形是由來自一定數(shù)量的連續(xù)行中每一行的一定數(shù)量的連續(xù)像素組成， 其中所述行的像素的起始列大約遵循其偏斜角偏移。1D信號通過在傾斜方向求和或求平均 而形成。
[0009] 在于此被稱為最近鄰投影的另一個方法中，需選定網(wǎng)格點，所述網(wǎng)格點在某些間 隔上沿著投影線分布，所述間隔典型地為1個像素，以及在某些間隔上垂直于所述投影線， 所述間隔典型地也為1個像素。那些點的圖像坐標取整為最接近的整數(shù)，使得它們落在像 素坐標上，以及如此指定的像素用于通過大約（在最近鄰的意義上）垂直于投影線的求和 或求平均，抽取所述1D信號。
[0010] 在于此被稱為雙線性插值和雙三次插值其他方法中，以類似于最近鄰投影所使用 的方式選擇網(wǎng)格點。代替將點坐標取整為整數(shù)，然而，所述坐標用于計算內(nèi)插像素值。這些 內(nèi)插值用于通過垂直于所述投影線的求和或求平均，抽取所述1D信號。雙線性插值和雙三 次插值的公式是眾所周知的現(xiàn)有技術。
[0011] 最近鄰投影和所述內(nèi)插的系統(tǒng)和方法獲得了如同旋轉(zhuǎn)數(shù)字圖像的等效結(jié)果，以便 投影線沿著（旋轉(zhuǎn)）圖像的行或列分布，然后垂直于所述投影線求和或求平均。這里的"等 效"是指所獲得的1D信號，而不必須是用來獲得它的時間。旋轉(zhuǎn)數(shù)字圖像是一種通常被稱 為數(shù)字重采樣的圖像處理操作。
[0012] 在另一種系統(tǒng)和方法中，需構成垂直于投影線的等距線。沿著所述垂直線通過像 素的加權和來抽取1D信號，其中所述權重與線和像素交集的長度成比例。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明針對沿著投影線從二維（2D)數(shù)字圖像中抽取一維（1D)信號的數(shù)字電子方 法、系統(tǒng)和裝置。
[0014] 在一些實施例中，使用位于數(shù)字圖像中的相對位置的序列中的像素權重模板的重 復序列來抽取1D信號。像素權重模板為在網(wǎng)格上布置成圖案的多個權重，所述網(wǎng)格的幾何 形狀對應于數(shù)字圖像的像素網(wǎng)格。在重復序列中存在至少兩個不同的（不完全相同的）像 素權重模板。通過使用應用在相對位置的序列中的像素權重模板的重復序列，來計算像素 的加權和的序列，進而實現(xiàn)1D信號的抽取。
[0015] 在一些實施例中，對應于投影線的取向，選擇像素權重模板的重復序列和相對位 置的序列。對于任何特定的取向，可以選擇所述序列的多種屬性，例如序列中模板的數(shù)目， 權重的圖案和值，以及序列的模板重疊的程度。在一些實施例中，這些屬性可以進一步包括 總權重，質(zhì)心和/或模板的模糊。在一些實施例中，做出這些選擇以獲得1D信號的某些期 望特性，例如測光精度、幾何精度、分辨率和降噪。
[0016] 在一些實施例中，像素權重模板的序列的選擇依賴于投影線的取向是否平行于像 素網(wǎng)格坐標軸之一或者接近平行于像素網(wǎng)格坐標軸之一，或是像素網(wǎng)格的對角線，或者接 近像素網(wǎng)格的對角線。
[0017] 本文公開了沿著投影線從二維（2D)數(shù)字圖像中抽取1D信號的各種裝置。一些實 施例使用在例如微處理器的可編程設備上運行的計算機軟件。一些實施例使用例如現(xiàn)場可 編程門陣列的并不根本上依賴軟件的計算設備。
[0018] 在一些實施例中，K個寄存器的集合用來保存部分和，其中K至少為2。本發(fā)明從 圖像存儲器中提取像素，并且從表格存儲器中提取權重。一個或多個乘法累加器或任何計 算等效物用于將K個權重乘以每個像素并將乘積加入到K個寄存器的集合中?？蓪拇嫫?的集合進行線性移位，便于在所述集合的一端移入零值并從另一端移出1D信號的樣本。在 一些使用例如微處理器的可編程設備的實施例中，點積指令用于控制一個或多個乘法累加 器。
[0019] 在一些實施例中，本發(fā)明使用直接存儲器存取（DMA)控制器將數(shù)字圖像的一部分 從圖像存儲器中轉(zhuǎn)移到工作內(nèi)存中。對應于投影線的取向選擇轉(zhuǎn)移圖案。對于任意特定的 取向，當與圖像存儲器中的位置以及投影線的長度的相關信息相結(jié)合時，轉(zhuǎn)移模板被選出， 以產(chǎn)生供控制器使用來轉(zhuǎn)移像素的DMA參數(shù)的集合。
[0020] 如本文進一步所述，使用DMA可獲得期望的屬性，例如合理順序的存儲器存取，提 取和處理像素的重疊，以及在沒有圖像的行間距和投影線長度的預先知識的情況下對像素 使用地址偏移的能力。
[0021] 結(jié)合附圖，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點通過下面的詳細描述將會變得顯而易見，下 文僅以示例的方式示出了數(shù)字電子方法、系統(tǒng)和裝置的原理。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 在結(jié)合附圖閱讀下文對各種實施例進行的描述時，本發(fā)明提出的數(shù)字電子方法、 系統(tǒng)和裝置的前述和其它特性、特征和優(yōu)點，以及數(shù)字電子方法和裝置本身，將會被更全面 地理解。
[0023] 圖1示出了用于一維信號抽取的一個典型裝置；
[0024] 圖2示出了布置在網(wǎng)格上的像素陣列；
[0025] 圖3示出了一個典型的像素權重模板的重復序列，其可在本發(fā)明的一些實施例中 使用；
[0026] 圖4是圖3中所述像素權重模板的另一個示例，其示出了對根據(jù)本發(fā)明的各種實 施例的方法、系統(tǒng)或裝置有用的模板屬性；
[0027] 圖5示出了圖3和4中的像素權重模板的3個副本的片斷；
[0028] 圖6示出了在平行區(qū)的投影線610的取向，其斜率為每向右9個像素向下1個像 素；
[0029] 圖7是一個根據(jù)本發(fā)明的用于為投影線的給定取向選擇像素權重模板的方法和 系統(tǒng)的示例性實施例；
[0030] 圖8示出了，與使用雙線性插值的方法和系統(tǒng)相比，由于此所描述的實施例獲得 的增強的分辨率；
[0031] 圖9示出了可以在根據(jù)本發(fā)明實施例的各種裝置中使用的模塊數(shù)據(jù)結(jié)構；
[0032] 圖10是C語言中的計算機程序的一部分，其可以在包括微處理器或其它可編程計 算設備的實施例中使用；
[0033] 圖11示出了一個實施例，其中計算步驟可以不主要依賴于軟件而是依靠例如現(xiàn) 場可編程門陣列（FPGA)的數(shù)字電子設備來執(zhí)行操作；
[0034] 圖12示出了一個使用提供點積指令的數(shù)字信號處理器（DSP)的實施例；
[0035] 圖13示出了本發(fā)明的一個實施例，其利用2D和3D轉(zhuǎn)移最小化了不需要的像素， 并且允許像素的地址偏移，而無需源圖像的行間距或投影線的長度的任何先驗知識；
[0036] 圖14示出了一個可使用以上所述的與圖13相關的轉(zhuǎn)移模板的裝置的實施例；
[0037] 圖15顯示了一個典型的轉(zhuǎn)移參數(shù)集合的細節(jié)；
[0038] 圖16示出了根據(jù)斜率為3/5的取向的面元間隔的密度品質(zhì)因數(shù)的曲線圖；
[0039] 圖17提供了用于在一個示例性實施例中指定模塊的C編程語言的說明；
[0040] 圖18、19和20示出了特定的171個允許取向的集合的模塊數(shù)據(jù)。

【具體實施方式】
[0041] 以下為示例性實施例的詳細描述，可結(jié)合附圖理解，所述附圖構成本文一部分的， 并且其通過具體實施例的方式顯示，在所述具體的實施例中，可以實施于此描述的方法、系 統(tǒng)或裝置。應當理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以使用其他實施例并且可 產(chǎn)生結(jié)構變化。
[0042] 圖1示出了一種用于一維信號抽取的典型裝置。例如從攝像機、掃描儀或計算機 渲染中接收二維（2D)的數(shù)字圖像100。數(shù)字圖像100可包含例如條形碼110的特征。接收 描述投影線120的信息，并期望沿著投影線120抽取一維數(shù)字信號，例如對應于示例特征條 形碼110的信號140。數(shù)字電子裝置130沿著投影線120從圖像100中抽取信號140。
[0043] 一維數(shù)字信號140 -般包括多值序列，通常被稱為樣本或投影面元（projection bins)。值可以是單個數(shù)字或例如復數(shù)或向量的數(shù)字集合，例如顏色向量。這些數(shù)字可以各 種形式進行編碼，例如二進制整數(shù)或浮點值。
[0044] 投影線120相對于數(shù)字圖像100的取向為允許取向集合中的一個，其可以包括可 以在接收到的描述投影線120的信息中進行編碼的所有取向，以及可進一步限定：為具有 例如0-45°的范圍；限定為具有合理斜率的取向的范圍；限定為根據(jù)一些度量標準有利選 擇的取向范圍；限定為隨機選擇的取向范圍；或任何合適的限制或限制的組合。
[0045] 裝置130可在多個策略之中以從圖像100中抽取信號140,其根據(jù)投影線120的取 向選擇策略。對于給定的實施例，在此的各種教導可相異地應用于不同的取向，也可能完全 不適用于一些取向而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。根據(jù)一些用于給定的取向的度量標準， 選擇策略以獲得有利的結(jié)果。
[0046] 值得注意的是，當條形碼在此用作示例時，眾所周知的是沿著投影線在數(shù)字圖像 中抽取1D信號對于多種應用是有用的，例如印刷電路板、太陽能電池板和集成電路的制 造。在集成電路制造中這樣的一個應用是在線接合時在引線框架上定位引線。因此此處所 述條形碼的示例僅是通過舉例說明的方式舉出，并且不應認為是限制性的。
[0047] 圖2示出了布置在網(wǎng)格上的像素陣列。數(shù)字圖像，例如數(shù)字圖像100,包括布置在 網(wǎng)格上的像素陣列，比如像素網(wǎng)格200。像素，例如像素210, 一般包括數(shù)值，或數(shù)值的集合 以及在像素網(wǎng)格中的位置。所述數(shù)值可從物理測量中獲得，或可通過合成產(chǎn)生，以及可以多 種已知的方式在數(shù)字圖像中進行編碼，例如采用二進制整數(shù)和浮點數(shù)的方式。術語"像素" 通常用來指代：像素網(wǎng)格中一位置上的數(shù)值；等于相鄰網(wǎng)格元件之間的間隔的距離單元； 以及測量圖像的亮度的光電感應元件。
[0048] 此處我們一般使用（X，y)來指定網(wǎng)格上的像素坐標。像素取決于整數(shù)坐標，并帶 有指代像素之間位置的非整數(shù)坐標。圖像網(wǎng)格坐標的分數(shù)部分通常被稱為子像素位置或子 像素偏移量。其他方案，例如考慮到位于半整數(shù)坐標上的像素，是眾所周知的并且也可以于 此使用。
[0049] 繼續(xù)參考圖2的示例性實施例，裝置130接收描述示例性投影線220的信息。所 述信息可以是描述投影線的任何形式，例如第一端點230和第二端點240的位置?？蛇x地， 所述信息可能包括：點的位置、長度和取向；線性方程的系數(shù)；或任何其它合適的編碼。
[0050] 在其它示例性實施例中，裝置130間接地接收描述示例性投影線220的信息。首 先，裝置130接收描述請求的投影線250(在圖2中顯示為虛線）的信息。然后，通過對其 取向、位置、長度或其他屬性進行細微調(diào)整，從描述請求的投影線250的信息中獲得描述示 例性投影線220的信息，使得示例性投影線220類似于請求的投影線250,但相對于像素網(wǎng) 格200具有更有利的對齊。在一個實施例中，請求的投影線250繞其中心旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生更有 利的取向，例如產(chǎn)生在圖18、19或20中列出的并且在下文得到進一步說明的取向。在另一 個實施例中，移動請求的投影線250的端點以產(chǎn)生更有利的子像素偏移量，例如在圖7中描 述的選定偏移量。在又一個實施例中，旋轉(zhuǎn)并且移動請求的投影線250。
[0051] 在圖2的實施例中，第一端點230和第二端點240-般不定位在整數(shù)網(wǎng)格位置上。 在一些實施例中，描述投影線的信息允許接收子像素位置。在一些實施例中，上述調(diào)整可產(chǎn) 生子像素位置。在其他實施例中，上述調(diào)整消除了子像素位置。在其它實施例中，投影線不 具有指定的端點，或只有一個指定的端點，而不是從數(shù)字圖像的邊界中獲得漏掉的端點。
[0052] 示例的投影線220具有相對于像素網(wǎng)格200的取向。在各種實施例中，所述取向可 被編碼為數(shù)字或數(shù)字的集合，例如：以度、弧度、二進制或任何合適的角度單位表示的角度； 向量的方向；斜率或切線；比率為斜率或切線的一對數(shù)字；或任何其它合適的編碼。在使用 比率為斜率或切線的一對數(shù)字的實施例中，所述比率的分母可以是0,表示垂直線。示例性 投影線220的取向可以通過多種方式從描述它的信息中獲得?？梢栽诿枋鍪纠酝队熬€ 220的信息中對所述取向直接編碼；可以從第一端點230和第二端點240的位置中計算出； 可以從線性方程式的系數(shù)中計算出；可作為上述調(diào)整的結(jié)果推導得出；或者可以通過任何 其他合適的方式獲得。
[0053] 像素網(wǎng)格一般定義了某些特殊的取向。例如像素網(wǎng)格200定義了兩個平行于網(wǎng)格 軸的特殊取向260。具有正方形、矩形或平行四邊形像素的像素網(wǎng)格具有兩個特殊的取向， 在此稱為平行取向。對于具有正方形或矩形像素的像素網(wǎng)格，所述平行取向是彼此垂直的。 對于具有六角形像素的像素網(wǎng)格，其具有三個相距為60°的平行取向。
[0054] 像素網(wǎng)格200還定義了與網(wǎng)格坐標軸呈對角線的兩個特殊取向270,與所述平行 取向分開45°。具有正方形，矩形或平行四邊形像素的像素網(wǎng)格將具有兩個特殊的取向，在 此稱為對角線取向。對于具有正方形像素的像素網(wǎng)格，所述對角線取向?qū)⑴c所述平行取向 分開45°。
[0055] 圖3示出了一個典型的像素權重模板的重復序列，例如其可在本發(fā)明的一些實施 例中使用。像素權重模板是在網(wǎng)格上布置成圖案的多個權重，所述網(wǎng)格的幾何形狀（網(wǎng)格 元件的尺寸和形狀）對應于數(shù)字圖像的像素網(wǎng)格。權重是例如整數(shù)、實數(shù)、復數(shù)或向量的數(shù) 值量，如下進一步的描述。術語要素在本文中用來指代模板內(nèi)在特定位置上的特定權重。因 為模板網(wǎng)格的幾何形狀對應于像素網(wǎng)格，模板的位置和偏移可以以像素為單位進行描述。
[0056] 示例性投影線300具有對應于每向右5個像素向下3個像素的斜率的取向。一像 素權重模板的重復序列因為本取向而被選中，包括第一模板310、第二模板311、第三模板 312、第四模板313、第五模板314、第六模板315、第七模板316和第八模板317。所述序列 重復，使得第一模板310 (用虛線示出）跟隨第八模板317,依此類推。在圖3的示例性實施 例中，所述序列的每個模板與其他的是不同的。在一些實施例中，一些模板可以是相同的， 但有至少兩個不同的模板。
[0057] 選擇相對位置的序列，其指定了在其上應用模板的數(shù)字圖像內(nèi)的相對位置。在圖 3的示例性實施例中，所述相對位置通過擴展網(wǎng)格上模板的布置來顯示，其中正方形包含代 表模板要素的數(shù)字或符號，且其中圓點代表在擴展網(wǎng)格上對應于沒有模板的點。相對位置 使得所述模板重疊并且在圖中難以使用像素網(wǎng)格來說明；因此，出于說明的目的所述模板 已在擴展網(wǎng)格上放置，使得它們通過額外的3個網(wǎng)格位置水平地分隔。為了獲取示例性模 板序列的實際相對位置，將第二模板311向左移位3個網(wǎng)格位置，第三模板312向左移位6 個網(wǎng)格的位置，第四模板313向左移位9網(wǎng)格位置，等等。
[0058] 在圖3中示出的序列中每個模板的相對位置相比所述序列之前的副本中相同模 板的位置向右移動5個像素并且向下移動3個像素。如上所述，在向左移位虛線模板24個 網(wǎng)格位置后，這可以通過第一模板310看出。重復模板的相對位置結(jié)合圖中所示的其它相 對位置（在經(jīng)過如上所述的適當移位后），定義了對應于任意長度的重復序列的相對位置， 包括那些未含有全部副本的序列。
[0059] 圖3正方形中的數(shù)字和符號表示相對像素的權重，其中符號XX表示100。對計算 和使用所述權重的方法、系統(tǒng)和裝置的描述貫穿了整個說明書。在對應于圖3的一個示例 性實施例中,權重是范圍在0-100的整數(shù)。對應于圖3的另一個示例性實施例中，權重是范 圍為0-100的浮點值，出于顯示的目的其在圖中示出為縮短的整數(shù)，所以例如顯示為"0"的 權重其實是非零但小于1的。在其他實施例中，權重是在任何合適的范圍內(nèi)的整數(shù)或浮點 值，例如在范圍0-255的整數(shù)或在范圍0-1的浮點值。在一些實施例中，權重可以為如本文 其它地方所述的負數(shù)、復數(shù)或向量。上述范圍是任意選擇的。
[0060] 圖3的示例性實施例，通過使用在數(shù)字圖像中的相對位置序列上的所示像素權重 模板的重復序列來計算所示數(shù)字圖像的像素的加權和的序列，以沿著示例性投影線300抽 取一維信號。通過將像素權重模板放置在數(shù)字圖像中一個位置上，將所述權重和在所述位 置上相對應的像素值相乘，并將對乘積求和來計算加權和。乘法與求和可以以任何順序進 行。乘法與求和可以包括任何算法、邏輯、查找表或其它運算或具有乘法和加法作用的運算 的組合。一維信號是加權和序列的結(jié)果，或是從那樣的序列中獲得的。
[0061] 在一些實施例中，像素或權重或兩者均可以是復數(shù)，而且加權和是復數(shù)乘積的復 數(shù)和。1D信號可以是復數(shù)，或可以包括從復數(shù)中獲得的實值。在一些實施例中，像素或權重 或兩者緊可以是向量。例如，像素可以是RGB顏色向量，權重可以是向量，加權和可以是點 積和，從而產(chǎn)生標量值的1D信號。在另外一個示例中，像素可以是RGB顏色向量，權重可以 是標量，加權和可以是乘積的向量和，從而產(chǎn)生向量值的1D信號。
[0062] 對于示例性投影線300的取向，具體地為每向右5個像素向下3個像素的斜率，選 擇圖3所示的像素權重模板的重復序列和相對位置的序列。對于其他取向，可以選擇不同 的像素權重模板的重復序列和相對位置的序列。在一些實施例中，對于大多數(shù)取向做出這 種性質(zhì)的選擇，然而對于某些取向，做出其它選擇。例如，對于某些取向：可以使用完全相 同模板的重復序列；可以使用非重復序列；可以使用不包括任何類型的像素權重模板的方 法；或可以使用任何適當?shù)某绦蚧虺绦虻慕M合。在一些實施例中，某些取向包括水平取向。 在其它實施例中，某些取向包括平行和對角取向。在其它實施例中，某些取向包括一些少數(shù) 取向，在其中認為做出這樣的選擇是有利的。
[0063] 下面結(jié)合圖7,并在本文的其他地方，給出了用于選擇對應于圖3的實施例的像素 權重模板和相對位置，用于示例性投影線300的取向和其它取向，以及為各種其他實施例 做出那些選擇的詳細的計算機化方法。
[0064] 響應于投影線的取向選擇像素權重模板的重復序列和用于至少大多數(shù)的允許取 向的像素權重模板的重復序列的使用，為抽取一維信號的方法、系統(tǒng)或裝置的設計提供了 靈活性。這種靈活性可以用于在某些實施例中獲得某些優(yōu)點。在可獲得的優(yōu)點中，高精確 性、高分辨率、良好的降噪、高速的運算、計算簡單和其他優(yōu)點對普通技術人員來說是顯而 易見的。各種實施例可在不同程度上獲得所有這些優(yōu)點或不獲得這些優(yōu)點。
[0065] 在各種實施例中，所述優(yōu)點指的是全部或部分地由于選擇像素權重的能力，而獲 得的模板的某些期望屬性。這些屬性可以包括影響測光精度的零時刻（總權重）、影響幾何 精度的第一時刻（質(zhì)心）以及影響分辨率和降噪的第二時刻（模糊）。響應于投影線的取 向選擇像素權重模板的重復序列的使用允許彼此獨立地選擇這些時刻，使得例如選擇所述 第一時刻以獲得高幾何精度，同時獨立地選擇第二時刻以獲得分辨率和降噪之間的期望權 衡。
[0066] 在一些實施例中，可選擇像素權重模板，使得模板的總權重是相同的，或是大體上 相同的。在這些實施例中，從2D圖像到1D信號的有效增益大體上是恒定的，并且與位置無 關，從而產(chǎn)生高測光精度。在對應于圖3的實施例中，其中為了在圖中顯示為整數(shù)的目的， 所示出的權重為縮短的浮點值，模板的總權重與浮點精度是相同的。在一個替換的實施例 中，其中示出的權重是如圖所示的整數(shù)，模板的總權重大體上等于大約為1 %的三分之一的 精度。
[0067] 在一些實施例中，像素權重模板不具有大體上相同的總權重。在這些實施例中，測 光精度可通過將每個投影面元除以與產(chǎn)生所述面元的模板的總權重成比例的值或通過乘 以這樣值的倒數(shù)來保持。然而，如果在給定應用中較少關注測光精度，不需要進行這樣的調(diào) 整。
[0068] 像素權重模板具有定義為模板的像素權重的加權平均位置的質(zhì)心。例如，第八模 板317具有第八質(zhì)心327。圖3中的其他像素權重模板具有未用參考數(shù)字示出的質(zhì)心。質(zhì) 心可相對于每個模板進行定義，并且為了在圖像中放置每個模板，質(zhì)心可相對于數(shù)字圖像 進行定義。因此當根據(jù)相對位置的序列放置模板時，像素權重模板的重復序列產(chǎn)生質(zhì)心的 序列。
[0069] 將在1D信號的投影面元的數(shù)字圖像中的位置視為在產(chǎn)生投影面元的放置位置上 的像素權重模板的質(zhì)心是合理的。因此，所述投影面元可視為具有2D位置，其沿著投影線 存在或不存在。也可使用除了質(zhì)心的方法定義2D位置。例如，如果權重由例如拋物線或高 斯的2D位置函數(shù)產(chǎn)生，則投影面元的位置可被定義為函數(shù)極值的位置。
[0070] 在數(shù)字圖像中相對于投影線定義兩個方向是很有用的。信號方向被定義為平行于 投影線，而投影方向則被定義為用于特別的實施例的一些適當?shù)姆撬椒较?。在許多實施 例中，投影方向垂直于信號方向，但一般不需要。將投影面元的2D位置以及其他各種屬性 視為在信號方向上的分量或坐標和在投影方向上的分量或坐標是更有用的。本文中使用符 號u指示所述信號方向坐標，使用符號v指示所述投影方向坐標。
[0071] 在信號方向上的連續(xù)投影面元之間的間隔確定了 1D信號相對于2D圖像的像素間 隔的等比縮放（拉伸或壓縮）。如果面元間隔是均勻的，縮放將是均勻的而1D信號則將具 有高幾何精度，這意味著它將忠實地保留圖像中的幾何特征（例如相對距離）。在一些應用 中，例如條形碼讀取中，人們期望獲得高幾何精度。
[0072] 如果在投影方向上投影面元的位置是恒定的（即恒定的v坐標），則投影面元位于 投影線上或在平行于它的直線上。一般與均勻縮放屬性無關的這種屬性在給定的應用中也 可能是期望的。
[0073] 在一些實施例中，選擇像素權重模板的重復序列和相對應的相對位置序列，使得 質(zhì)心沿著直線均勻地間隔開。得到的一維信號將被均勻縮放（拉伸或壓縮），因此將獲得高 幾何精度。在一些實施例中，所述直線與投影線大體上平行。在一些實施例中，所述直線為 投影線。
[0074] 在對應于圖3的實施例中，其中為了在圖中顯示為整數(shù)的目的，所示出的權重為 縮短的浮點值，所述像素權重模板的質(zhì)心以非常高的精度沿著投影線300均勻地間隔開。 在所示出的權重為整數(shù)的替換的實施例中，所述質(zhì)心以某種較小精度，相對于像素的尺寸 更高的精度均勻地間隔開。
[0075] 使用質(zhì)心來定義投影面元的位置，從而來評估從2D圖像中抽取1D信號的方法、系 統(tǒng)或裝置的各種屬性，適用于任何方法、系統(tǒng)或裝置，其中投影面元對像素的一些線性組合 做出響應,包括最簡單的情況投影面元對一個像素做出響應。這樣的方法包括：Bresenham 畫直線；線性卷積；最近鄰投影；傾斜投影；雙線性插值；雙三次插值及其他的現(xiàn)有技術方 法。
[0076] Bresenham畫直線、線性卷積以及最近鄰投影一般在非平行和非對角線取向上 (即在大多數(shù)取向上）產(chǎn)生非均勻縮放，因此一般提供降低了的幾何精度。傾斜投影、雙線 性插值和雙三次插值可以在所有取向產(chǎn)生均勻的縮放，但是如將在本文所見，每個都顯示 出其它不合需要的缺陷。
[0077] 考慮到用于1D信號抽取的方法模糊信號的程度是有用的?？紤]到在信號方向和 投影方向但還是女孩的模糊更是有用的。
[0078] 首先應當指出的是，產(chǎn)生2D數(shù)字圖像的過程可以引入模糊，所述模糊不同于并且 獨立于任何由信號抽取方法引入的模糊。這樣的圖像形成模糊可能起因于數(shù)字或源，包括 例如對象的運動、光學變形和散焦和光電像素傳感器的有限作用范圍。
[0079] 給定方向（例如，信號或投影方向）的像素權重模板的模糊可被定義為在給定方 向上的位置的加權標準偏差，或等效于在關于質(zhì)心的給定方向上的第二時刻的慣性的平方 根。根據(jù)這個定義，模糊具有距離單位。本文中像素權重模板中的每個要素被視為占據(jù)一 個點，而不是一個有限的擴展區(qū)域。為了簡單做出這種選擇，可以多種其他方式做出這種選 擇，例如通過定義具有超過正方形或圓形區(qū)域的均勻密度的模板要素。
[0080] 可選地，在一些實施例中的模糊被定義為像素權重模板的計算出的模糊和一值的 組合，這于此被稱為系統(tǒng)模糊，模仿圖像形成模糊的作用。在一些實施例中，根據(jù)這個替代 方案，像素權重模板元素占據(jù)了點，而它們的模糊和系統(tǒng)模糊則通過使用平方和的平方根 進行合并，其一般被視為是合并標準偏差的適當方式。
[0081] 其它方法也可以被用來定義模糊。例如，具有正權重的像素權重模板可作為低通 濾波器。模糊可以在給定方向（例如，信號或投影方向）上被定義為截止波長（3dB衰減的 常規(guī)波長），并且也是以距離為單位。
[0082] 響應于投影線的取向選擇像素權重模板的重復序列的使用，允許選擇投影方向上 的模糊以適應特定的應用。在一些實施例中，此選擇受到像素網(wǎng)格的幾何形狀的約束，所以 實際的投影方向模糊可在來自預期值的模板之中發(fā)生某種變化。在投影方向上的模糊可減 少數(shù)字圖像中的不相關噪聲。在例如條形碼讀取、定位引線和其他的應用中，如果條形碼、 引線或其他相關圖像特性大體上平行于投影方向，那么在所述方向上的模糊在信號品質(zhì)方 面幾乎是完全有益的。
[0083] 在圖3所示的示例中，在投影方向上的模糊已被選擇為大約2. 3個像素。然而如 上所述，還存在一些變化。對于第二模板311、第三模板312、第四模板313、第五模板314、 第七模板316和第八模板317,投影方向模糊在2. 3個目標像素±0. 02的范圍內(nèi)。對于第 一模板310和第六模板315,投影方向模糊大約是2. 0個像素。
[0084] 在本文中術語分辨率常用于描述1D信號抽取的方法解決優(yōu)良特性的能力，例如 利用在信號方向上的小規(guī)模合理的保真度來復制例如條形碼中的單獨條和間隔、電路板上 的薄痕量或在引線框架上的窄引線。分辨率受到投影面元間隔（在數(shù)字信號理論中通常稱 為采樣周期）、信號方向上的模糊以及例如圖像形成模糊的外部因素的限制。例如減少面元 間隔可能無法改善分辨率超出由信號方向模糊造成的限制。同樣，減少信號方向模糊可能 無法改善分辨率超出面元間隔造成的限制，兩者都不減少可能改善分辨率超出由圖像形成 模糊造成的限制。
[0085] 響應于投影線取向而被選擇的像素權重模板的重復序列的使用，允許在信號方向 上選擇投影面元間隔和以適應給定的應用。在一些實施例中，此選擇受到像素網(wǎng)格的幾何 形狀的約束，所以實際的信號方向模糊可在來自預期值的模板之中發(fā)生某種變化。
[0086] 信號方向模糊可通過與投影方向模糊所用的相同的方式降低噪聲，因此通常期望 選擇不小于獲得期望的分辨率所需的信號方向模糊。鑒于其中面元間隔和模糊兩者限制分 辨率的這種權衡和方式，在一些實施例中，以互相依賴的方式選擇信號方向模糊和面兀間 隔。在一個這樣實施例中，面元間隔被選擇為投影線取向的函數(shù)，如下面進一步描述。然后 選擇信號方向模糊作為面元間隔的預定分數(shù)，要理解的是實際模糊可以有些變化，如上所 述。
[0087] 在一些實施例中，面元間隔被選定為投影線取向的函數(shù)，也為所說系統(tǒng)模糊的函 數(shù)，然后選擇信號方向模糊為面元間隔的預定分數(shù)。使用本實施例中，可選定面元間隔和信 號方向模糊為適當?shù)挠上到y(tǒng)模糊所模仿的外部因素引入的模糊。
[0088] 在對應于圖3的實施例中，在信號方向上的模糊已經(jīng)被選擇為約0. 34個投影面元 之間的間隔，這對于投影線的示例取向為恒定的0. 73個像素，使得信號方向模糊在0. 25個 像素左右。
[0089] 模糊和面元間隔能夠用來分析從2D圖像中抽取1D信號的方法、系統(tǒng)或裝置的分 辨率和降噪屬性，對于任意其中投影面元對像素的一些線性組合做出響應的方法、系統(tǒng)或 裝置，這都是適用的，包括投影面元對一個像素做出響應的最簡單情況。這樣的方法包括： Bresenham畫直線；線性卷積；最近鄰投影；傾斜投影；雙線性插值；雙三次插值及其他的 現(xiàn)有技術方法。
[0090] Bresenham畫直線一般不引入了超出了外界因素導致的模糊。因此，沒有任何顯著 的降噪，并且分辨率大部分受限于面元間隔，其是由像素網(wǎng)格幾何形狀約束到由水平、垂直 或?qū)蔷€步幅造成的間隔。
[0091] 線性卷積和傾斜投影一般通過允許投影方向上的模糊來降低噪音。在信號方向上 通常存在很少的模糊，并且分辨率一般受限于面元間隔，其由像素網(wǎng)格幾何形狀約束到由 水平、垂直或?qū)蔷€步幅造成的間隔。
[0092] 最近鄰投影、雙線性插值和雙三次插值一般通過允許投影和信號方向上的模糊來 降低噪音。分辨率一般受限于信號方向上的顯著模糊，這是內(nèi)插公式?jīng)Q定的，所以沒有選 擇。這些方法一般使用固定的預定面元間隔，通常為1個像素；由于信號方向模糊，較小的 值一般不會更有利。例如，對于雙線性插值的方法，信號方向模糊對于投影線的大部分取 向，大部分與面元間隔無關，一般為〇. 4個像素左右。
[0093] 圖4是圖3中所述像素權重模板的另一個示例，其示出了對根據(jù)本發(fā)明的各種實 施例的方法、系統(tǒng)或裝置有用的模板的屬性。如上面所討論的，當被放置在適當?shù)南鄬ξ?置，圖3的像素權重模板重疊，意味著給定模板中的要素如同在重復序列中的其他模板的 要素，可落在數(shù)字圖像中相同的像素位置。相反地，數(shù)字圖像中給定的像素可由多個模板使 用，并因此影響多個投影面元。
[0094] 圖4示出了圖3中特定模板在不同的實施例中選擇的示出的投影線取向的重疊。 第一像素權重模板310的元件400 (以粗體輪廓顯示）重疊第二像素權重模板311的元件 402 ;第二像素權重模板311的元件402重疊第三像素權重模板312的元件412 ;第三像素 權重模板312的元件420重疊第四像素權重模板313的元件422 ;第四像素權重模板313的 元件430重疊第五像素權重模板314的元件432 ;第五像素權重模板314的元件440重疊 第六像素權重模板315的元件442 ;第六像素權重模板315的元件450重疊第七像素權重 模板316的元件452 ;第七像素權重模板316的元件460重疊第八像素權重模板317的元 件462 ;以及第八像素權重模板317的元件470重疊第一像素權重模板310的元件472。
[0095] 可以看出在對應于圖3的實施例中的每個模板要素與相鄰模板的一個要素重疊， 意味著影響著1D信號圖像的像素影響兩個相鄰的投影面元。在一些實施例中，例如對應于 圖3的實施例，對于大多數(shù)的投影線的允許取向，影響1D信號的圖像的像素影響兩個相鄰 的投影面元。此屬性可導致各種期望的屬性，包括在選擇模板屬性時的靈活性，例如第零、 第一和第二時刻?，F(xiàn)有技術方法，例如Bresenham畫直線、線性卷積和傾斜投影，其中影響 1D信號像素僅影響一個投影面元，提供了較少的靈活性。
[0096] 在一些根據(jù)本發(fā)明的實施例中，影響1D信號數(shù)字圖像的像素影響兩個相鄰的投 影面元。例如圖3的像素權重模板可以使用這樣的實施例。這些實施例可提供簡單且高速 的操作，如將在下面進一步說明。對于例如最近鄰投影、雙線性插值和雙三次插值的現(xiàn)有技 術方法，影響1D信號的像素可影響一個、二個、三個或更多個投影面元，導致更大的復雜性 和較低的速度。例如，使用雙線性插值和一個像素的面元間隔，影響1D信號的像素將影響 一個、兩個或者三個投影面元。如果面元間隔變小，數(shù)字圖像的像素可以影響4個投影面 J Li 〇
[0097] 根據(jù)本發(fā)明的像素影響兩個相鄰投影面元的方法、系統(tǒng)或裝置的實施例，相較于 許多現(xiàn)有技術的方法，可為投影線的大多數(shù)取向提供良好的工程上的折衷。在選擇像素權 重模板的屬性時可獲得良好的靈活性，同時允許簡單且高速的操作。在這些實施例中，其它 的策略可能對少數(shù)取向是有益的，如將在下面進一步描述，例如涉及圖6。
[0098] 可以從8個片斷中產(chǎn)生圖3和圖4中的第八像素權重模板，其中片斷包含關于處 理互不相容的像素集合的信息。對于對應于圖4的實施例，元件400和402包括片斷0,元 件410和412包括片斷1，元件420和422包括片斷2,元件430和432包括片斷3,元件440 和442包括片斷4,元件450和452包括片斷5,元件460和462包括片斷6,以及元件470 和472包括片斷7。
[0099] 片斷可以用作限定像素權重模板的重復序列的另一種方式。像素權重模板一般定 義了如何計算一個投影面元，但沒有定義如何使用特定的像素，因為該像素可以由多個模 板使用。通過對比，片斷一般定義了如何使用像素的集合，但沒有定義如何計算特定的投影 面元，因為該面元受到多個片斷的影響。以下方式也產(chǎn)生了相同的1D信號；使用片斷定義 像素權重模板的重復序列允許以一定的順序并且通過具有包括簡單和速度的優(yōu)良屬性的 裝置執(zhí)行所述計算，此將進一步在此得到描述。
[0100] 圖5示出了圖3和4的像素權重模板的3個副本的片斷。示出了第一副本500、第 二副本510和第三副本520。在本圖中網(wǎng)格上的數(shù)字識別所述片斷。圖5還示出了如何將 副本適配在一起以形成任意長度的重復序列。這里片斷重復8個周期，以及24個片斷的序 列可以從所示的3個副本中產(chǎn)生。
[0101] 由于在圖5的示例中使用2個連續(xù)的片斷來產(chǎn)生每個像素權重模板，所示的24個 片斷可以產(chǎn)生23個像素權重模板。例如，使用第一副本500的片斷7和第二副本510的 0-7片斷來產(chǎn)生圖3和圖4中像素權重模板的一個完整副本。在這個示例中，像素權重模板 也具有8個重復周期。
[0102] 從像素權重模板的重復序列中產(chǎn)生投影面元序列的長度不必是全部副本。此處所 述的裝置的各種實施例可以不考慮副本的周期，而產(chǎn)生任意長度的序列。
[0103] 在圖5中投影線530的斜率更容易被理解，此斜率為每向右5個像素向下3個像 素，這是因為其片斷沒有重疊，因此它們可以不使用圖3和圖4中附加的水平分隔來進行說 明。
[0104] 圖5還示出了由所示出的片斷和使用圖3和圖4中的權重產(chǎn)生的對應于23個像 素權重模板的質(zhì)心540的序列。如前所述，質(zhì)心540沿著投影線530均勻地間隔開，并且可 以看到橫跨副本邊界保持這個屬性。
[0105] 像素權重模板或等效片斷的完整集合，其包括針對給定取向的重復序列和可選擇 地全部或者部分用于給定實施例中的模板的附加數(shù)據(jù)，在本文中被稱作模塊。
[0106] 如上所述，選擇像素權重模板使得數(shù)字圖像的像素影響兩個投影面元可以是一個 可用于投影線的大多數(shù)取向的良好的工程上的折衷。然而由于像素網(wǎng)格的幾何形狀，對于 一些少數(shù)取向的其它選擇可以是有利的。這對于接近網(wǎng)格的平行取向和對角線取向的取向 尤其如此。包括或接近平行的投影線的允許取向的子集被稱為平行區(qū)。包括或接近對角線 的投影線的允許取向的子集被稱為對角區(qū)。不在平行區(qū)或?qū)菂^(qū)的取向位于正常區(qū)。平行 去和對角區(qū)的統(tǒng)稱為衰退區(qū)。
[0107] 如上所述，在信號方向上的像素權重模板的模糊可以限制1D信號抽取方法的分 辨率。例如，信號方向上的模糊可以定義為該方向上位置的加權標準偏差。雖然，可以選擇 組成像素權重模板的像素和權重，像素網(wǎng)格本身就定義了在信號方向上這些像素的位置。 對于大多數(shù)取向，投影線附近的像素的信號方向的坐標以相當均勻的方式分布，允許選擇 信號方向模糊的靈活性。然而，對于在平行區(qū)和對角區(qū)的取向，那些信號方向坐標是不均勻 分布的-它們圍繞網(wǎng)格的行、列或?qū)蔷€疊在一起，其中在其間存在空間隔。因為模糊受到 位置和權重的影響更強烈，有利的是對于在平行區(qū)和/或?qū)菂^(qū)的取向按照不同的策略選 擇像素權重模板。
[0108] 在一些實施例中，對于平行區(qū)中的取向，選擇像素權重模板，使得數(shù)字圖像的像素 影響一個投影面元。圖6示出了平行區(qū)中的投影線610,該投影線610的取向斜率為每向右 9個像素向下1個像素。其還示出了像素權重模板600的重復序列，其中每個模板是一列。 存在9個這樣的模板。如在圖3的示例中，選擇權重，使得模板具有大體上相同的總權重， 并使得質(zhì)心沿著投影線610均勻地間隔開。請注意由于像素影響一個投影面元，模板不重 疊。
[0109] 在一些實施例中，對于對角區(qū)中的取向，選擇像素權重模板，使得數(shù)字圖像的像素 影響一個投影面元。圖6示出了對角區(qū)中的投影線630,該投影線630的取向斜率為每向 右8個像素向下7個像素。其還示出了像素權重模板620的重復序列，其中每個模板位于 一個對角線導向的矩形內(nèi)。存在15個這樣的模板。如在圖3的示例中，選擇權重使得模板 具有大體上相同的總權重，并使得質(zhì)心沿著投影線630均勻地間隔開。請注意由于像素影 響一個投影面元，模板并不重疊。
[0110] 選擇多少像素影響投影面元僅僅是在平行和/或?qū)菂^(qū)中遵從不同策略的一個 示例。另一個示例為面元間隔的選擇，其將結(jié)合圖7和圖16進行進一步描述。
[0111] 平行區(qū)和對角區(qū)的范圍是一個設計選擇，此設計選擇依賴于例如，包括期望的分 辨率、期望的降噪以及在投影方向上期望的模糊的許多因素。在一些實施例中，例如在高清 晰度不太重要和/或期望更多的降噪時，其中一個或兩個區(qū)可以更小或者甚至為空。此外， 點從正常區(qū)的均勻分布的信號方向位置特性切換到衰退區(qū)的非均勻分布的特性，依賴于在 投影方向上像素權重模板的范圍。所述范圍越大，衰退區(qū)將越小。在投影方向上的像素權 重模板的范圍在很大程度上依賴于由投影方向上模糊引起的降噪期望量。
[0112] 這些設計選擇的一個示例在圖18、圖19和20中示出，這將在下文中得到更完整 地描述。這些圖示出了一個在0-90度范圍內(nèi)具有171個允許取向的集合的實施例，其中 投影方向上的期望模糊大約是2. 3個像素并且信號方向上的期望模糊大約是面元間隔的 34%。數(shù)據(jù)的每一行給出了關于在角度列1850中以度為單位表示的一個特定取向的信息。 區(qū)列1810包含用于正常區(qū)的取向"0"和用于衰退區(qū)的取向"1"。平行區(qū)包括在0-6. 34度 和83. 66-90度的范圍內(nèi)的取向，包括了所述171個允許取向中的24個取向。對角區(qū)包括 在41. 19-48. 81度范圍內(nèi)的取向，包括15個取向。正常區(qū)包括132個取向，占總數(shù)的大多 數(shù)，約為77%。這里多數(shù)是指大于50%。
[0113] 圖7是一個根據(jù)本發(fā)明的為投影線的給定取向選擇像素權重模板的方法的示例 性實施例。在接收到描述特定投影線的信息之后，可以應用圖7中的方法?？蛇x地，圖7的 方法可以應用于允許取向的集合中的一些或所有取向和存儲在存儲器中的結(jié)果，而且一旦 接收到描述特定投影線的信息，接著恢復使用所述方法。圖7中的方法被用于獲得圖3、圖 4和圖6的實施例中的像素權重模板。
[0114] 在圖7的示例性方法中所述允許取向具有有理數(shù)斜率，這意味著所述斜率為整數(shù) N與整數(shù)D的比率。N和D通常是互質(zhì)的，但這不是必須的，如將在下面描述。D可以是0， 標志著無限斜率。如果N和D均為正數(shù)，可指定在0-90度范圍內(nèi)的斜率。如果N和D之一 是正數(shù)，并且另一個是允許的任何整數(shù)值，可指定在0-180度范圍內(nèi)的斜率，所述斜率覆蓋 了可能在平面的取向的全部范圍。
[0115] 允許取向的集合可被限定為有理數(shù)斜率的取向的特定子集，例如圖18、圖19和圖 20的171個取向。在圖18、19和20中，分子列1800包含N，分母列1801包含D。下面進一 步描述選擇所述允許取向的集合。如果我們重復除了 0°和90°的所有取向，并且在所述 重復中將D取反，得到了 340個覆蓋0-180°全部范圍的允許取向。
[0116] 再回到圖2,示例性投影線220具有有理數(shù)斜率并且是允許取向集合中的成員。請 求的投影線250可以具有有理數(shù)斜率或可以不具有有理數(shù)斜率，投影線250可以是允許取 向集合中的成員或可以不是允許取向集合中的一員，這部分是因為提供請求的投影線250 的方法可能不知道允許取向集合的存在或細節(jié)。在圖2的示例中，它不是集合的一員，因此 請求的投影線250可，例如，關于其中心稍微旋轉(zhuǎn)，從而獲得示例的投影線220。
[0117] 在圖7的方法中，選擇P個像素權重模板的重復序列。由于存在P個模板，重復周 期為P。序列中的每個模板中放置有來自先前副本中相同的模板在X(例如向右）上的N個 像素以及在y (例如，向下）上的D個像素，使得模板跟隨投影線的斜率。在圖3-5的示例 中，N = 3, D = 5, P = 8。對于圖6中的像素權重模板600, N = 1，D = 9, P = 9。對于圖 6中的像素權重模板620, N = 7, D = 8,和P = 15。
[0118] 繼續(xù)參照圖7,根據(jù)通過給定應用的需要確定的不同標準，主要是分辨率和降噪， 步驟700選擇適合于給定斜率N/D的面元間隔和模糊。由于每個模板產(chǎn)生一個投影面元， 并且由于所述模板在P個面元中移動（N，D)像素坐標，以像素為單位的面元間隔B為
[0119]

【權利要求】
1. 一種沿著投影線從二維數(shù)字圖像中抽取一維數(shù)字信號的計算機化方法，包括： 接收包括多個布置在像素網(wǎng)格上的像素的二維數(shù)字圖像； 接收描述投影線的信息并從所述信息中獲得投影線的取向，其中所述取向是允許取向 的集合中的一個，所述允許取向的集合包括多個不平行于所述像素網(wǎng)格并且不是所述像素 網(wǎng)格的對角線的取向； 響應于所述取向選擇像素權值模板的重復序列和相對位置的序列，其中所述像素權重 模板的序列包含至少兩個不同的像素權重模板；以及 使用位于相對位置的序列中的像素權重模板的序列，計算數(shù)字圖像的像素的加權和的 序列。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中選擇像素權重模板的重復序列和相對位置的序列 包括獲得像素權重模板的序列的質(zhì)心，當根據(jù)相對位置的序列放置時，所述質(zhì)心沿直線大 體上均勻地間隔布置。
3. 根據(jù)權利要求2所述的方法，其中所述直線大體上平行于所述投影線。
4. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中對于允許取向集合中的大多數(shù)，數(shù)字圖像的像素 貢獻至多兩個加權和。
5. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中對于允許取向集合中的大多數(shù)，貢獻所述加權和 的數(shù)字圖像的像素貢獻兩個加權和。
6. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中預先計算像素權重模板的重復序列，并將其存儲 在數(shù)字存儲器中。
7. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中選擇像素權重模板的重復序列和相對位置的序列 包括獲得像素權重模板的序列的質(zhì)心，當根據(jù)相對位置的序列放置時，所述質(zhì)心具有沿著 所述投影線并小于1個像素的間隔。
8. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中選擇像素權重模板的重復序列和相對位置的相對 應的序列包括獲得像素權重模板序列的質(zhì)心，當根據(jù)相對位置的序列放置時，所述質(zhì)心具 有沿著所述投影線響應于所述投影線的取向的間隔。
9. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中像素權重模板的重復序列在響應于所述投影線的 取向的周期上重復。
10. 根據(jù)權利要求9所述的方法，其中所述投影線的取向的斜率為整數(shù)N與整數(shù)D的比 率，并且其中所述周期等于N和D的和。
11. 根據(jù)權利要求1的所述方法，其中選擇像素權重模板的重復序列包括使得沿著像 素權重模板的投影線獲得的標準偏差與所述像素權重模板的質(zhì)心的間隔成比例。
12. 根據(jù)權利要求1的所述方法，其中允許取向的集合包括正常區(qū)和衰退區(qū)，并且其中 對于正常區(qū)，對加權和做出貢獻的數(shù)字圖像的像素貢獻了兩個加權和，并且其中對于衰退 區(qū)，對加權和做出貢獻的數(shù)字圖像的像素貢獻了一個加權和。
13. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中允許取向的集合包括正常區(qū)和衰退區(qū)，并且其中 選擇像素權重模板的重復序列和相對位置的序列包括獲得像素權重模板序列的質(zhì)心，當根 據(jù)相對位置的序列放置時，所述質(zhì)心具有沿著投影線的間隔，所述投影線對于所述正常區(qū) 從第一公式中獲得的，對于所述衰退區(qū)從第二公式中獲得。
14. 根據(jù)權利要求1的所述方法，其中允許取向的集合包括正常區(qū)、平行區(qū)和對角區(qū)， 并且其中選擇像素權重模板的重復序列包括用于正常區(qū)、平行區(qū)和對角區(qū)的不同程序。
15. -種沿著投影線從二維數(shù)字圖像中抽取一維數(shù)字信號的數(shù)字電子裝置，包括： 其中存儲有至少一部分數(shù)字圖象的圖像存儲器，所述圖像存儲器包含多個像素； K個寄存器的集合，其中K為預定的大于1的整數(shù)，并且其中所述寄存器的集合能夠線 性地移位，其中零值的移入和值的移出之處均包括有一維信號； 表格存儲器，保存由多個模塊組成的數(shù)據(jù)，每個模塊對應于與二維數(shù)字圖像相關的取 向并且包括從中能夠獲取相對像素地址的序列和像素權重的序列的數(shù)據(jù)。 至少一個乘法累加器，用于將像素與來自像素權重序列的像素權重相乘，并將乘積加 入到寄存器的集合中的寄存器中；以及控制單元，其運算以便響應于與二維數(shù)字圖像相關 的投影線的取向從所述表格存儲器中選擇模塊，并且針對所述圖像存儲器中的多個位置重 復以下動作： 在選擇的模塊的相對像素地址的序列的指導下從所述圖像存儲器中提取像素； 使用從選擇的模塊的像素權重的序列中提取的像素和像素權重，指導所述至少一個乘 法累加器更新所述寄存器的集合；以及 指導所述寄存器的集合移位從而產(chǎn)生一維信號。
16. 權利要求15所述的裝置，其中K為2。
17. 權利要求15所述的裝置，其中所述控制單元為微處理器。
18. 權利要求17的所述的裝置，其中所述圖像存儲器為微處理器的靜態(tài)隨機存取存儲 器。
19. 權利要求17所述的裝置，其中，所述微處理器具有保存K個寄存器的集合的通用寄 存器。
20. 權利要求17所述的裝置，其中所述控制單元使用點積指令指導所述至少一個乘法 累加器。
21. -種沿著投影線從二維數(shù)字圖像中抽取一維數(shù)字信號的系統(tǒng)，包括： 其中存儲有數(shù)字圖像的圖像存儲器； 從所述圖像存儲器中接收數(shù)字圖像的一部分的工作內(nèi)存；配置為接收轉(zhuǎn)移參數(shù)的集合 以從所述圖像存儲器中將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移至由所述轉(zhuǎn)移參數(shù)集合所指定的工作內(nèi)存中的直接存 儲器存取控制器； 保存了多個轉(zhuǎn)移模板的表格存儲器，每個轉(zhuǎn)移模板對應于與二維數(shù)字圖像相關的取 向，并且能夠從轉(zhuǎn)移模板中獲取針對投影線自定義的轉(zhuǎn)移參數(shù)的集合；以及 與所述工作內(nèi)存、直接存儲器存取控制器和表格存儲器相連接的處理器，其進行運算 以便于： 響應于與所述二維數(shù)字圖像相關的投影線的取向從表格存儲器中選擇轉(zhuǎn)移模板； 響應于選擇的轉(zhuǎn)移模板和投影線的參數(shù)計算自定義的轉(zhuǎn)移參數(shù)的集合； 將自定義的轉(zhuǎn)移參數(shù)的集合傳送到所述直接存儲器存取控制器； 控制所述直接存儲器存取控制器將數(shù)據(jù)從所述圖像存儲器中轉(zhuǎn)移到由所述自定義的 轉(zhuǎn)移參數(shù)的集合所指定的工作內(nèi)存中；以及 使用至少一部分由所述直接存儲器存取控制器轉(zhuǎn)移到所述工作內(nèi)存中的數(shù)據(jù)計算一 維數(shù)字信號。
22. 權利要求21所述的系統(tǒng)，其中所述處理器通過以與從圖像存儲器轉(zhuǎn)移像素到工作 內(nèi)存中的順序不同的順序從工作內(nèi)存中提取像素來計算一維信號。
23. 權利要求21所述的系統(tǒng)，其中轉(zhuǎn)移參數(shù)的集合描述了三維轉(zhuǎn)移。
24. 權利要求21所述的系統(tǒng)，其中，所述圖像存儲器為動態(tài)隨機存取存儲器，以及所述 工作內(nèi)存為所述處理器的靜態(tài)隨機存取存儲器。
25. 權利要求21所述的系統(tǒng)，其中所述處理器從先前轉(zhuǎn)移到工作內(nèi)存的數(shù)據(jù)中進一步 計算第二一維信號，并且其中從所述圖像存儲器到工作內(nèi)存的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移與處理器對所述第 二一維信號的計算重疊。
【文檔編號】G06K9/50GK104067296SQ201280063432
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2012年12月20日 優(yōu)先權日:2011年12月23日
【發(fā)明者】W·M·西爾弗, I·A·巴舍爾德 申請人:康耐視公司