提取图像的背景亮度图的装置和方法、去阴影装置和方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及图像处理领域，具体地涉及计算机视觉，更具体地，涉及一种用于提取 图像的背景亮度图的装置和方法、自动去除图像中的阴影的去阴影装置和方法以及包括该 去阴影装置的扫描仪或数码相机。
【背景技术】
[0002] 目前，可以通过扫描仪或数码相机等设备获取待扫描对象比如纸质书籍或杂志的 图像，从而将其数字化。但是，由于光线影响以及待扫描对象比如书籍的表面本身的弯曲， 所获得的图像通常存在阴影，如图1所示。因此，为了改善成像效果，期望自动地去除这些 阴影。
【发明内容】
[0003] 在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本 理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的 关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概 念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
[0004] 根据本发明的一个方面，提供了一种用于提取图像的背景亮度图的装置，包括：亮 度提取单元，被配置为提取图像中各处的亮度值以获得亮度图；分离单元，被配置为基于亮 度图将图像的背景和前景分离，以获得初始背景亮度图；顶部和底部亮度获取单元，被配置 为提取初始背景亮度图中的最上一行和最下一行的值分别作为顶部亮度和底部亮度，并且 在顶部亮度和/或底部亮度存在部分缺失的情况下，分别利用顶部亮度和/或底部亮度中 的已有数据对缺失的部分进行补充以获得完整的顶部亮度和底部亮度；以及插值单元，被 配置为基于顶部和底部亮度获取单元获得的完整的顶部亮度和底部亮度对整幅图像进行 插值，以获得图像的背景亮度图。
[0005] 根据本发明的另一个方面，提供了一种去除图像中的阴影的去阴影装置，包括上 述用于提取图像的背景亮度图的装置，该去阴影装置还包括消除单元，被配置为从亮度图 中去除背景亮度图的影响。
[0006] 根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于提取图像的背景亮度图的方法，包 括：提取图像中各处的亮度值以获得亮度图；基于亮度图将图像的背景和前景分离，以获 得初始背景亮度图；提取初始背景亮度图中的最上一行和最下一行的值分别作为顶部亮度 和底部亮度，并且在顶部亮度和/或底部亮度存在部分缺失的情况下，分别利用顶部亮度 和/或底部亮度中的已有数据对缺失的部分进行补充以获得完整的顶部亮度和底部亮度； 以及基于所获得的完整的顶部亮度和底部亮度对整幅图像进行插值，以获得图像的背景亮 度图。
[0007] 根据本发明的又一个方面，还提供一种去除图像中的阴影的去阴影方法，包括上 述用于提取图像的背景亮度图的方法，该去阴影方法还包括从亮度图中去除背景亮度图的 影响。
[0008] 根据本发明的另一个方面，还提供了一种扫描仪和数码相机，包括上述去阴影装 置。
[0009] 依据本发明的其它方面，还提供了相应的计算机程序代码、计算机可读存储介质 和计算机程序产品。
[0010] 通过以下结合附图对本发明的优选实施例的详细说明，本发明的这些以及其他优 点将更加明显。
【附图说明】
[0011] 为了进一步阐述本发明的以上和其它优点和特征，下面结合附图对本发明的具体 实施方式作进一步详细的说明。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且 形成本说明书的一部分。具有相同的功能和结构的元件用相同的参考标号表示。应当理解， 这些附图仅描述本发明的典型示例，而不应看作是对本发明的范围的限定。在附图中：
[0012] 图1示出了具有阴影的图像的示例；
[0013] 图2示出了根据本申请的一个实施例的用于提取图像的背景亮度图的装置的结 构框图；
[0014] 图3示出了根据本申请的一个实施例的分离单元的结构框图；
[0015] 图4示出了根据本申请的一个实施例的背景部分提取模块的结构框图；
[0016] 图5示出了图1中的图像对应的梯度图的示例；
[0017] 图6示出了对图5进行二值化后获得的图的示例；
[0018] 图7示出了对图6进行标记之后获得的图的示例；
[0019] 图8示出了对图7进行填充之后获得的初始背景亮度图的示例；
[0020] 图9示出了对缺失部分进行补充时使用的模型的示意图；
[0021] 图10 出了最终获得的背景壳度图的例；
[0022] 图11示出了根据本申请的另一个实施例的用于提取图像的背景亮度图的装置的 结构框图；
[0023] 图12示出了根据本申请的一个实施例的去除图像中的阴影的去阴影装置的结构 框图；
[0024] 图13示出了图1去除阴影之后的图像的示例；
[0025] 图14示出了根据本申请的实施例的用于提取图像的背景亮度图的方法和去除图 像中的阴影的去阴影方法的流程图；
[0026] 图15示出了图14中的步骤S12的子步骤的流程图；
[0027] 图16示出了图15中的步骤S201的子步骤的流程图；以及
[0028] 图17是其中可以实现根据本发明的实施例的方法和/或装置的通用个人计算机 的示例性结构的框图。
【具体实施方式】
[0029] 在下文中将结合附图对本发明的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见， 在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施 例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符 合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有 所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本公开 内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。
[0030] 在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中 仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本发明 关系不大的其他细节。
[0031] 如上所述，期望提供一种装置和方法来实现对待扫描对象比如书籍成像获得的图 像中的阴影的自动去除。为了解决该问题，关键在于准确地获得图像的背景亮度图，在版面 复杂的情况下更是如此。
[0032] 下面参照图2来描述根据本申请的一个实施例的用于提取图像的背景亮度图的 装置100的结构，如图2所示，装置100包括：亮度提取单元101，被配置为提取图像中各处 的亮度值以获得亮度图；分离单元102,被配置为基于亮度图将图像的背景和前景分离，以 获得初始背景亮度图；顶部和底部亮度获取单元103,被配置为提取初始背景亮度图中的 最上一行和最下一行的值分别作为顶部亮度和底部亮度，并且在顶部亮度和/或底部亮度 存在部分缺失的情况下，分别利用顶部亮度和/或底部亮度中的已有数据对缺失的部分进 行补充以获得完整的顶部亮度和底部亮度；以及插值单元104,被配置为基于顶部和底部 亮度获取单元获得的完整的顶部亮度和底部亮度对整幅图像进行插值，以获得图像的背景 亮度图。
[0033] 为了获取图像的背景亮度图，装置100首先从图像中分离出背景，并且利用顶部 亮度和底部亮度中的已有数据对缺失的部分进行补充，然后利用获得的完整的顶部亮度和 底部亮度对整个图像进行插值。
[0034]这里所述的图像可以是彩色图像，也可以是灰度图像。图像的示例如图1所示。
[0035] 亮度提取单元101可以针对各个像素提取其亮度值从而获得亮度图。作为一个示 例，当图像为彩色图像时，亮度提取单元101可以将彩色图像转换到YUV彩色空间并将其中 的Y图像作为亮度图。而当图像为灰度图像时，可以使用灰度值来作为亮度值。
[0036] 然后，分离单元102基于亮度图根据图像的背景和前景在亮度方面的特征的不同 来对二者进行分离，即利用了图像的内容信息。下面参照图3给出分离单元102的一个示 例。如图3所示，分离单元102包括：背景部分提取模块201，被配置为提取亮度图中作为 背景的部分；以及填充模块202,被配置为使用前景周围的背景部分的像素的值来对前景 进行一定程度的填充，并将填充后获得的亮度图作为初始背景亮度图。
[0037] 其中，设置填充模块202是为了去除前景中面积较小的区域，从而降低噪声。这 里所述的填充可以是用背景部分的像素值来代替前景中的至少一部分像素的值，填充的程 度、即每次填充的像素数量可以事先设定。
[0038] 图4示出了根据本申请的一个实施例的背景部分提取模块201的结构框图。背景 部分提取模块201包括：转换部2011，被配置为将亮度图转换为梯度图并进