2d图像分割设备和方法及去除图像中红眼的设备和方法

专利名称：2d图像分割设备和方法及去除图像中红眼的设备和方法
技术领域：
本发明涉及数字图像处理领域，更具体地，涉及一种分割逐行输入图像 的像素以检测图像的特定模式的二维(2D)图像分割设备和方法，以及一种可 去除分割区域中的红眼的用于去除2D图像中的红眼的设备和方法。
背景技术：
最近，通过图像处理识别特定形状的模式识别技术应用于各种产业领域。 该模式识别技术的示例包括已知的模式识别技术，诸如检测眼睑抖动以便防 止疲劳驾驶的模式识别系统、从通过扫描仪扫描到的图像识别字符的字符识 别系统和指紋识别系统。
这样的模式识别技术需要一种分割整个图像的像素以便从相机等产生的 整个图像检测要识别的形状的技术。
通常，在模式识别技术中使用的分割算法包括第一分析处理，分析将 从输入图像检测的输入图像的一部分的特征；以及第二分析处理，将输入图 像转换为仅表示特定信息的二进制图像并随后使用将通过第 一分析处理检测 的输入图像的一部分的形状信息将所述二进制图像识别为一组。例如，用于 去除相机拍摄的图像中的红眼的识别眼睛区域的模式识别处理是这样的处 理产生仅表示通过第一分析处理拍摄的图像中的红色的二进制图像，并通 过第二分析处理分割所述二进制图像的每个像素以确定与眼晴的形状相应的
组。在这样的模式识别处理中，可执行分割算法。
现有技术的图像分割算法的示例包括在一个点的八个方向上检测模式 以执行分割的草地火(grass-fire)算法，以及预先输入模式的信息并使用与输入 图像的相关性检测模式的算法。然而，在现有的分割算法的情况下，由于操作时间非常慢且需要复杂的操作，所以必须使用微处理器进行操作处理。因 此，在现有技术的分割算法的情况下，不可以对逐行输入图像的像素执行实 时分割处理，并且由于昂贵的微处理器导致成本增加。另外，难以将现有技 术的分割算法应用于需要小型化的装置(诸如便携式电话)。
另 一方面，现有技术的图像分割算法可应用于去除数字图像中的红眼的
技术。也就是，使用相应技术的分割算法对二维(2D)数字图像中的红眼出现 区域执行分割，并且可使用分割区域的坐标应用红眼去除算法。
通常，去除红眼的现有技术的示例包括用特定颜色替代红眼出现区域 的方案以及通过遮蔽操作图像的方案。
用特定颜色替换的方案确定输入像素所在的区域，并随后当输入像素位 于将被操作的区域中时检查相应像素的颜色是在皮肤颜色区域中还是与红眼 相应的颜色。此时，当^^查结果显示相应像素的颜色是与红眼相应的颜色时， 用黑色替换相应的像素。由于该方案需要少量的操作和小存储器空间，因此 需要非常快的操作速度和小存储器空间。然而，当使用特定颜色替换确定为 红眼的像素时，由于眼睛的颜色变为单调，因此图像操作的事实可被清楚地 表现。
基于遮蔽的方案是这样的方案通过将与具有低系数的区域的大小相同 大小的遮蔽应用于将被操作的区域使得颜色接近黑色。由于基于遮蔽的方案 可使得眼睛的颜色自然，因此减少了用户可识别颜色操作事实的可能性。然 而，基于遮蔽的方案需要存储将被操作的区域的空间，由于将被存储的信息 随着将被操作的区域的大小增加而增加，因而存储器空间的大小增加。此外， 在基于遮蔽的方案的情况下，由于将被操作的区域的大小变化，因此遮蔽也 必须是可变的。另外，由于随着操作区域增加操作速度变得緩慢，因此基于 遮蔽的方案不适合于需要高速操作的系统。

发明内容
本发明的 一 方面提供一种二维(2D)图像分割设备和方法，所述设备和方 法可对逐行输入的2D图像的每个像素执行实时分割，并且由于操作的简化 而不需要额外的硬件资源。
本发明的另一方面提供一种用于去除2D图像中的红眼的设备和方法， 所述设备和方法可通过根据包括在红眼中的像素的位置区别地执行修正程度来更自然地去除红眼并对输入像素应用用于实时修正的增益。
根据本发明的一方面，提供一种用于分割逐行输入的2D图像的像素的 2D图像分割设备，包括组信息存储单元，存储包括多个相邻像素的像素组 的信息；像素确定单元，确定输入像素的坐标，并确定输入像素是否是用于 分割的有效像素；组扫描单元，当输入像素被像素确定单元确定为有效像素 时，对组存储单元中位于从有效像素预设的扫描范围中的相邻像素组进行扫 描；以及组信息更新单元，根据是否存在扫描到的相邻像素组和包括有效像
素之前的输入像素的像素组来更新存储在组信息存储单元中的像素组的信 自、
心o
根据本发明的另一方面，提供一种用于分割逐行输入的2D图像的2D图 像分割方法，包括确定输入像素的坐标，并确定输入像素是否是用于分割 的有效像素；当输入像素被确定为有效像素时，对存储像素组的信息的组存 储单元中位于从有效像素预设的扫描范围中的相邻像素组进行扫描；以及根 据是否存在扫描到的相邻像素组和包括有效像素之前的输入像素的像素组来 更新存储在组信息存储单元中的像素组的信息。
根据本发明的另一方面，提供一种用于去除2D图像中的红眼的设备， 包括参考长度计算单元，接收包括整个图像中的红眼的区域的坐标信息， 并确定所述区域的中心坐标和到中心坐标的参考长度；像素长度计算单元， 顺序接收图像的每个像素，并计算作为每个像素与所述区域的中心之间的距 离的像素长度；区间确定单元，将参考长度与像素长度进行比较，选择像素 长度小于参考长度的像素，并根据到中心坐标的距离从预定的区间中确定包 括选择的像素的区间；以及图像操作单元，设置用于每个区间的亮度增益和 颜色增益，并应用亮度增益和颜色增益以修正选择的像素的像素值。
根据本发明的另一方面，提供一种用于去除2D图像中的红眼的方法， 包括接收包括整个图像中的红眼的区域的坐标信息；确定接收的区域的中 心坐标和到中心坐标的参考长度；顺序接收图像的每个像素，并计算作为每 个像素与所述区域的中心之间的距离的像素长度；将参考长度与像素长度进 行比较，选择像素长度小于参考长度的像素，并根据到中心坐标的距离从预 定的区间中确定包括选择的像素的区间；以及设置用于每个区间的亮度增益 和颜色增益，并应用亮度增益和颜色增益以修正选择的像素的像素值。
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通过下面结合附图的详细描述，本发明的上述和其他方面、特征和其他
优点将被更清楚地理解，其中
图1是根据本发明实施例的二维(2D)图像分割设备的框图2是示出根据本发明实施例的2D图像分割方法的流程图3A和图3B是用于描述应用本发明实施例的二进制图像的示例性示
图4是被分割的一个像素组的示例性示图5示出存储三十二个组的组信息的多个寄存器；
图6A、图6B、图7A、图7B、图8A和图8B是描述根据本发明实施例
的用于设置相邻像素组扫描范围的方法的示例性示图9是示出根据本发明实施例的用于当相邻像素组被扫描时更新预先存
储在组信息存储单元11中的组信息的方法的流程图10是示出根据本发明实施例的存储在组信息存储单元中的多个像素
组的类型的示例性示图11是根据本发明实施例的用于去除2D图像中的红眼的设备的框图； 图12是根据本发明实施例的用于去除2D图像中的红眼的方法的框图； 图13是更详细地示出图12的修正像素值的操作的流程图； 图14是用于描述本发明的实施例中应用区域的坐标、参考长度和坐标长
度的计算的概念系对选择的像素执行修正时的改变率的曲线图16和图17是示出在本发明的实施例中根据选择的像素的位置亮度增 益的改变的曲线图18和图19是示出在本发明的实施例中根据选择的像素的位置颜色增 益的改变的曲线图20和图21是示出在本发明的实施例中应用于包括中心坐标的区间的 加亮处理的亮度增益的改变的曲线图22是在本发明的实施例中在包括中心坐标的区间上应用了加亮处理 的眼睛图像的示例性示图。
具体实施例方式
以下将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。然而，本发明可 以以不同的形式实施，并且不应被理解为限制于在此阐述的实施例。相反， 提供这些实施例使得本公开将是彻底和完整的，并将本发明的范围完全地传 达给本领域的技术人员。因此，注意到为了清楚，在附图中示出的元件的尺 寸可以被夸大。
图1是根据本发明实施例的二维(2D)图像分割设备的框图。 参照图1,根据本发明实施例的2D图像分割设备10包括组信息存储 单元ll,存储包括多个相邻像素的像素组的信息；像素确定单元12，确定逐 行输入的2D图像的像素的坐标，并确定输入像素是否是用于分割的有效像 素；组扫描单元13，当输入像素被像素确定单元12确定为有效像素时，扫 描组存储单元ll中位于从有效像素预设的扫描范围中的相邻像素组；以及组 信息更新单元14,根据是否存在扫描到的相邻像素组和包括有效像素之前的 输入像素的像素组来更新存储在组信息存储单元11中的像素组的信息。
根据本发明实施例的2D图像分割设备IO还可包括组特征确定单元15, 根据存储在组信息存储单元11中的像素组中被确定为组信息的更新完成的 像素组中包括的像素数量和被确定为组信息的更新完成的像素组的宽高比来 确定相应的像素组是否有效，并从组信息存储单元11删除被确定为无效像素 组的像素组的组信息。
图2是示出根据本发明实施例的2D图像分割方法的流程图。 参照图2,根据本发明实施例的2D图像分割方法包括操作Sll到S17。 操作Sll确定逐行输入的2D图像的像素的坐标，并确定输入像素是否是用 于分割的有效像素。当输入像素在操作S12被像素确定单元12确定为对于分 割无效的像素时，操作S13处于接收后续输入像素的待机状态。当输入像素 在操作S12被像素确定单元12确定为用于分割的有效像素时，操作S14对位 于扫描范围中的相邻像素组进行扫描，所述扫描范围是从存储像素组的信息 的组信息存储单元11中的有效像素中预设的。操作S15到S17根据是否存在 扫描到的相邻像素组和包括有效像素之前的输入像素的像素组来更新存储在 组信息存储单元11中的像素组的信息。
根据本发明实施例的2D图像分割方法还可包括操作S18,根据像素组 (所述像素组是存储在组信息存储单元11中的像素组中被确定为组信息的更新完成的像素组)中包括的像素数量和被确定为组信息的更新完成的像素 组的宽高比来确定相应的像素组是否有效；以及从组信息存储单元11删除被 确定为无效像素组的像素组的组信息的操作(未示出)。
以下，将参照附图详细描述具有图1和图2的部件的根据本发明实施例
的2D图像分割设备和方法。
通常，在由诸如数码相机的图像传感器(电荷耦合装置(CCD)或互补金 属氧化物半导体(CMOS))拍摄的图像的情况下，包括在一帧中的所有像素不 是在一个时间输入而是根据特定顺序顺次输入。具体地，具有矩阵结构并且 位于图像中的像素具有逐行输入形式包括在一列中的像素以行的顺序被输 入，包括在下一列中的像素以行的顺序被输入，其中，像素的输入从位于第 一列的第 一行的像素开始。可按以逐行输入形式输入的每个图像像素的输入 顺序应用本发明的实施例。
应用了本发明实施例的输入图像可以是通过对普通图像应用了特定遮蔽 来仅表示具有期望特征的二进制图像。例如，在从图3A示出的一般图像提 取表示红色的像素以去除红眼的情况下，如果应用了红色遮蔽，则可获得这 样的二进制图像，其中，仅包括大于特定级别的红色的像素被显示为黑色(具 有值1 )而另外的像素被显示为白色(具有值1 )，如图3B所示。
在如上所述的本发明的实施例中，当以逐行扫描方案输入表示具有特定 信息的像素的二进制图像时，在操作Sll，像素确定单元12确定当前输入像 素的坐标，并确定输入像素是否是用于分割的像素。例如，像素确定单元12 可在二进制图像中确定输入像素是具有值1还是具有值0，并确定具有值1 的像素为有效像素。未被像素确定单元12确定为有效像素的像素(即，具有 值0的像素)不应用于根据如下描述的本发明实施例的一系列处理，并且在 操作S13像素确定单元12处于接收后续输入像素的待机状态。
当在操作S12像素被像素确定单元12确定为有效像素时，在操作14组 扫描单元13使用预先存储在组信息存储单元11中的像素组的信息来扫描与 当前有效像素相邻的组。
组信息存储单元11是存储包括多个相邻像素的像素组的信息的部件，组 信息存储单元11可按寄存器形式存储每个像素组的信息。图4是被分割的一 个像素组的示例性示图。图5示出存储三十二组的组信息的多个寄存器。如 图4所示， 一个像素组的组信息可被表示为包括在像素组中的水平最小坐标x—min、 水平最大坐标x_max、垂直最小坐标y—min和垂直最大坐标y一max 以及包括在像素组中的像素数量grp_pixel_count。此外，如图5所示，可按 寄存器形式存储所有组信息。
如图5所示，组信息存储单元11可包括标志grp—Flag,表示组信息是 否可被当前输入像素更新。标志giTLFlag表示相应的像素组是否处于组信息 可被当前输入像素更新的激活状态。例如，在相应的像素组的垂直最大坐标 y—max不在当前输入的有效像素的垂直扫描范围之内的情况下，由于相应的 像素组的信息不再被更新，所以可在标志grp—Flag中表示禁止状态。可根据 标志grp—Flag执行将在以下描述的对于像素组的有效性确定处理。
在操作S14,组扫描单元13扫描有效像素的相邻像素组，组扫描单元13 可在用户从外部输入的预设扫描范围中扫描相邻组。可根据从当前有效像素 形成的扫描范围的形状将扫描相邻组的处理主要分为两个方案。
如图6A所示，第一方案是这样的方案通过将具有相同大小的预设水 平扫描范围x—scan—range应用于整个像素组(组2、组3)来扫描相邻像素组， 所述像素组的至少一部分被包括在从有效像素P预设的垂直扫描范围 y—scan—range中。由于这样的第 一方案将具有相同大小的水平扫描范围 x—scan—range应用于整个像素组，所述像素组的至少一部分被包括在垂直扫 描范围y一scan一range中，因此可以非常简单地实施该方案。结果，如图6B所 示，第一方案与将方形的窗口表示为扫描范围的方案相同，所述窗口被表示 为当前有效像素中的水平扫描范围和垂直扫描范围。然而，由于第一方案不 考虑垂直距离地应用相同的水平扫描范围，因此在垂直或水平方向上存在于 比未包括在方形窗口中的像素组更远的方形窗口的对角线上的像素组可能包 括相邻像素組。
如图7A或图7B所示，第二方案是这样的方案通过将根据有效像素P 与每个像素组之间的垂直距离变化的大小的预设水平扫描范围x_scanj"ange 应用于每个像素组来扫描相邻像素组，所述像素组的至少一部分被包括在从 有效像素P预设的垂直扫描范围y—scan—range中。参照图7A，对于包括在垂 直扫描范围y一scan一range中的像素组中的组2将水平扫描范围x—scan—range 设置为5个像素，其中，从有效像素到组2的距离是3个像素。对于包括在 垂直扫描范围y—scan—range中的像素组中的组3将水平扫描范围x一scan—range 设置为6个像素，其中，从有效像素到組3的距离是1个像素。参照图8A，对于包括在垂直扫描范围y—scan—range中的像素组中的组2将水平扫描范围 x—scan—range设置为3个像素，其中，从有效像素到组2的垂直距离是3个 像素。对于包括在垂直扫描范围y_scan—range中的^^素组中的组3将水平扫 描范围x—scan—range设置为6个像素，其中，从有效像素到组3的垂直距离 是l个像素。
如图7B所示，图7A的扫描方案根据从像素组到有效像素的垂直距离预 设水平扫描范围x—scan_range，使扫描范围成为当前有效像素P上的的凸形 窗口 Wl。相似地，如图8B所示，图8A的扫描方案根据从像素组到有效像 素的垂直距离预设水平扫描范围x—scan_range，使扫描范围成为当前有效像 素P上的凹形窗口 W2。
为了根据从像素组到有效像素的垂直距离设置不同的水平扫描范围 x—scan—range,用户可确定表示从像素组到有效像素的垂直距离的索引，并且 可将根据所述索引的水平扫描范围x_scan—range的大小设置为查找表。
在操作S15到S17，组信息更新单元14根据是否存在扫描到的相邻像素 组和包括有效像素之前的输入像素的像素组来更新存储在组信息存储单元11 中的像素组的信息。
特别地，当操作S15的扫描结果显示不存在由组扫描单元13扫描到的组 时，组信息更新单元14确定当前有效像素是形成新像素组的第一像素，并在 操作S17将包括当前有效像素的新像素组的组信息存储在组信息存储单元11 中。
当操作S15的扫描结果显示存在由组扫描单元13扫描到的组，则在操作 S16,组信息更新单元14可根据扫描到的组的数量和包括当前有效像素之前 的输入像素的组来更新和校正预先存储在组信息存储单元11中的组信息。
图9是示出根据本发明实施例的一种用于当扫描到相邻像素组时更新预 先存储在组信息存储单元11中的组信息的方法的流程图。参照图9，在操作 S91,组扫描单元13扫描到的相邻像素组的数量是一。当包括当前有效像素 之前的像素的像素组与在操作S91扫描到的一个像素组不同时，在操作S93, 将扫描到的一个相邻像素组合并到包括先前输入的像素的像素组中，将该扫 描到的一个相邻像素组的信息从组信息存储单元11中删除，并更新包括先前 的输入像素的像素组的信息以将有效像素包括在所述包括先前的输入像素的 像素组中。另外，当在操作S91组扫描单元13扫描到的相邻像素组的数量是一，并 且在操作S92扫描到的一个相邻像素组与包括先前的输入像素的像素组相同 时，在操作S94更新包括先前的输入像素的像素组的信息以将有效像素包括 在所述包括先前的输入像素的像素组中。
当组扫描单元13扫描到的相邻像素组的数量是二，并且在操作S95扫描 到的两个相邻像素组中的一个像素组与包括先前的输入像素的像素组相同 时，在操作S96，将扫描到的两个相邻像素组中与所述包括先前的输入像素 的像素组不同的像素组合并到所述包括先前的输入像素的像素组中，从组信 息存储单元11删除合并的像素组的信息，并更新所述包括先前的输入像素的 像素组的信息以将有效像素包括在所述包括先前的输入像素的像素组中。
当在操作S91组扫描单元13扫描到的相邻像素组的数量是二，并且在操 作S95扫描到的两个相邻像素组都与包括先前的输入像素的像素组不同时， 在操作S97,将扫描到的两个相邻像素组合并到所述包括先前的输入像素的 像素组，从组信息存储单元11删除合并的两个像素组的组信息，并更新所述 包括先前的输入像素的像素组的信息以将有效像素包括在所述包括先前的输 入像素的像素组中。
最后，在操作S18，组特征确定单元15根据在存储在组信息存储单元14 中的像素组中被确定为组信息的更新完成的像素组中包括的像素的数量和被 确定为组信息的更新完成的像素组的宽高比来确定相应的像素组是否有效， 并从信息存储单元11删除被确定为无效像素组的像素组的组信息。
也就是，组特征确定单元15检查以寄存器形式存储在组信息存储单元 11中的组信息中的标志grp—Flag (该标志表示是否存在像素组的组信息更新 完成的激活状态)，并根据检查的结果检查包括在禁止的像素组上的相应的像 素组中的像素的数量和相应的像素组的宽高比。当禁止的像素组的像素数量 小于预设的参考像素的数量时，组特征确定单元15确定禁止的像素组与表示 期望的模式的像素组不同，并从组信息存储单元11删除相应的组信息。另夕卜， 组特征确定单元15使用禁止的像素组的水平最小值、水平最大值、垂直最小 值和垂直最大值来计算禁止的像素组的宽高比。当计算的比率不在预设的比 率范围内时，組特征确定单元15确定禁止的像素组与表示期望的模式的像素 组不同，并从组信息存储单元11删除相应的组信息。例如，如图10所示， 在组信息存储单元11中存储了多个禁止的像素组，并将本发明的分割方法应
16用于应该;险测眼睛形状以卩险测红眼的系统的情况下，也就是，组特征确定单
元15确定与图10示出的像素组中的宽高比具有很多差别的组5和组6与具 有期望的模式的像素组不同，并从组信息存储单元11删除相应的像素组的组 信息。另一方面，组特征确定单元15确定图10的组1到4具有合适的行列 比率，并将相应的像素组输出以用于后续的模式检测。
如上所述，本发明的实施例按逐行输入像素确定分割，并通过简单的将 像素与预设值比较执行图像的分割而无需复杂的操作，从而迅速地实时执行
图像的分割。此外，由于本发明的实施例不需要用于复杂操作的微处理器，
因此可节省时间和成本。
以下，将详细描述一种使用由上述分割设备和方法确定的像素组的区域
信息来去除2D图像中的红眼的设备和方法。
图11是根据本发明实施例的用于去除2D图像中的红眼的设备的框图。 参照图11，根据本发明实施例的用于去除2D图像中的红眼的设备100
包括参考长度计算单元110、像素长度计算单元120、区间确定单元130和图
像操作单元140。
参考长度计算单元110接收包括整个图像中的红眼的区域的坐标信息， 并确定该区域的中心坐标和到中心坐标的参考长度。
像素长度计算单元120顺序接收图像的每个像素，并计算作为像素与区 域的中心的距离的像素长度。
区间确定单元130将参考长度与像素长度比较，并选择像素长度小于参 考长度的像素。区间确定单元130根据到中心坐标的距离在预定的区间中确 定包括选择的像素的区间。
图像操作单元140设置每个区间的亮度增益和颜色增益，并应用亮度增 益和颜色增益以修正选择的像素的像素值。
图12是根据本发明实施例的用于去除2D图像中的红眼的方法的框图。
参照图12，根据本发明实施例的用于去除红眼的方法包括操作SIOO、 SllO、 S120、 S130和S140。操作S100接收包括整个图像中的红眼的区域的 坐标信息。操作S110确定接收的区域的中心坐标和到中心坐标的参考长度。 操作S120顺序接收图像的每个像素，并计算作为每个像素与该区域的中心之 间的距离的像素长度。操作S130将参考长度与像素长度比较，并选择像素长 度小于参考长度的像素。操作S130根据到中心坐标的距离在预定的区间中确定包括选择的像素的区间。操作S140设置每个区间的亮度增益和颜色增益， 并应用亮度增益和颜色增益以修正选择的像素的像素值。
图13是更详细地示出图12的修正像素值的操作S140的流程图。
参照图13，修正像素值的操作S140可包括操作S141到S143。操作S141 根据选择的像素的亮度值区别地设置每个区间的亮度增益。操作S142根据选 择的像素的颜色值与待修正的目标颜色值之间的差区别地设置每个区间的颜 色增益。操作S143将选择的像素的Y、 Cb和Cr值修正为如以下的等式1到 等式3所示
Y，,xy (1)
Cb，=Cb+(Sb-Cb) x Jb (2)
Cr，=Cr+(Sr-Cr) x Jr (3)
在等式1到等式3中，Y表示选择的像素的Y值，Cb表示选择的像素 的Cb值，Cr表示选择的像素的Cr值，Ly表示每个区间的Y增益，Sb表示 待修正的目标Cb值，Jb表示每个区间的Cb增益，Sr表示待修正的目标Cr 值，Jr表示每个区间的Cr增益，Y，表示选择的像素的修正的Y值，Cb，表示 选择的像素的修正的Cb值，Cr，表示选择的像素的修正的Cr值。
以下，将参照附图详细描述根据本发明实施例的用于去除2D图像中的 红眼的设备和方法。
参照图11和图12，根据本发明实施例的用于去除红眼的方法从将区域 信息输入到参考长度计算单元110的操作S100开始。区域信息是包括分割的 像素的区域，所述分割的像素用于在待去除红眼的整个图像中分割被预期用 于表示红眼的像素。该区域被表示为分割的像素的最小水平坐标、最大水平 坐标、最小垂直坐标和最大垂直坐标。因此，输入到参考长度计算单元100 的区域信息是用于分割表示红眼的像素的区域的最小水平坐标、最大水平坐 标、最小垂直坐标和最大垂直坐标。通过根据本发明实施例的2D图像分割 设备和方法已经详细描述了与像素分割相关的技术。简而言之，根据本发明 实施例的用于去除2D图像中的红眼的设备和方法通过应用根据本发明实施 例的图像分割方法对红眼出现的区域执行分割，并将确定的像素组的坐标信 息输入到参考长度计算单元110,从而开始分割。
图14是所述区域的概念图。如图14所示，该区域被表示为分割像素的 最小7JC平坐才示x一min、 最大7K平坐才示x—max、 最小垂直坐冲示y一min牙口最大垂
18直坐标y—max之间的区i或。
在操作SllO，参考长度计算单元110使用输入区域的信息确定将应用于 该输入区域的参考长度len—max。为了确定参考长度，参考长度计算单元110 计算该区i或的最小？K平坐木亍x—min 、最大水平坐才示x_max 、最小垂直坐标y—min 和最大垂直坐标y_max的中心坐标X_0和Y—0。这里，该区域的最小水平坐 标x—mm和最大水平坐标x—max的中点坐标X—0是中心坐标X—0和Y一0的 水平坐标，该区域的最小垂直坐标y—min和最大垂直坐标y—max的中点坐标 Y—0是中心坐标X—0和YJ)的垂直坐标。接下来，参考长度计算单元110将 该区域的最小水平坐标和最大水平坐标之间的距离的二分之一 (a=(x—max-x—mm)/2)与该区域的最小垂直坐标和最大垂直坐标之间距离的二 分之一(b^y—max-y—mm)/2)的平均值((a+b)/2)确定为参考长度len—max。
在操作S120,像素长度计算单元120顺序接收设置了区域的图像的每个 像素，并计算作为像素与区域的中心坐标之间的距离的像素长度。参照图14， 假设坐标x_pos和y_pos是输入像素的坐标，像素长度len—xy是 "(x—con)2+(y—con)2"的平方根。这里，x—con是输入像素与区域的中心坐标 之间的水平距离，y—con是输入像素与区域的中心坐标之间的垂直距离。
区间确定单元13CM夸参考长度len max 与像素长度len—xy比较，并选择 像素长度len—xy小于参考长度len—max的像素。区间确定单元130根据到中 心坐标X—0和Y—0的距离在预定区间中确定包括选择的像素的区间。
也就是，如图14所示，区间确定单元130选择包括在参考圓圈中的像素， 其中，该参考圓圈的中心是坐标X—0和Y一O,参考圓圈的半径是参考长度 len—max 。
区间确定单元130可应用图15的改变率以根据参考长度len_max与像素 长度len—xy之间的关系(即，包括在参考圓圈中的像素的位置)平滑地改变 颜色或亮度。改变率是与将在以下描述的亮度增益和颜色增益相应的概念， 可被理解为通过对自然颜色改变应用根据像素的位置而逐渐改变的增益来修 正颜色。
如图15所示，优选地应用根据输入像素的位置连续改变的改变率，但是 在硬件或软件上实现改变率的操作可能是非常复杂的。因此，如图16到图 19中的虛线所示，本发明的实施例可选择这样的方法根据到中心坐标的距 离设置多个区间并对 一 个区间应用相同的增益。区间确定单元130根据到中心坐标的距离设置多个区间，并确定输入像
素在哪个区间。
在操作S140,图像操作单元140设置每个区间的亮度增益和颜色增益， 并应用亮度增益和颜色增益以修正选择的像素的像素值。具体地，在操作S141 和操作S142,图像操作单元140根据输入像素的亮度和颜色应用分割增益。
图16和图17是示出在本发明实施例中根据选择的像素的位置的亮度增 益的改变的曲线图。在图16和图17示出的曲线图中，x轴表示到中心坐标 (将中心坐标设置为1)的距离，y轴表示亮度增益。例如，在输入像素具有 高亮度值的情况下，如图16所示将高增益应用于位于最外区域的像素。另一 方面，在输入像素具有相对低的亮度值时，如图17所示将相对低的增益应用 于位于最外区域的像素，因而可减少与靠近中心坐标的像素的差异。
图18和图19是示出在本发明实施例中根据选择的像素的位置的颜色增 益的改变的曲线图。在图18和图19示出的曲线图中，x轴表示到中心坐标 (将中心坐标设置为l)的距离，y轴表示颜色增益。与上述的亮度增益相反， 如果像素最靠近中心坐标，则将颜色增益设置为具有高增益。然而，与上述 的亮度增益相似，在待改变的目标颜色与当前输入像素之间的色差巨大时， 如图18所示将高增益应用于位于最外区域的像素。另一方面，在目标颜色与 当前输入像素之间的色差小时，如图19所示将相对低的颜色增益应用于位于 最外区域的像素，因而可减少与中心区域的差异。
可由用户适当地选择用于从图16和图17的亮度增益选择将被应用的一 个亮度增益的亮度参考以及用于从图18和图19的颜色增益选择将被应用的 一个颜色增益的颜色参考。
此外，在输入像素的颜色与皮肤颜色相同或者是非常明亮的颜色(诸如 加亮)的情况下，图像操作单元140绕开相应的像素而不修正该相应的像素 的亮度和颜色。
在表示眼睛的图像由于在眼睛的中心区域出现反光而变为没有颜色的加 亮的情况下，图像在精细视角方面表示更完美自然的眼睛。图像操作单元140 可确定亮度增益以通过应用这样的优点使得包括像素的区间中的包括中心坐 标的区间几乎都是加亮。也就是，如图20和图21的虚线所示，图像操作单 元140可通过对包括中心坐标的中心区间应用4妻近于1的增益来非常明亮地 表示眼睛图像。在应用这样的增益的情况下，如图22所示，可获得眼睛的自然图像，其中，角膜朝中心变暗并在中心处闪光。
例如，在根据上述处理确定的特定区间的增益在YCbCr颜色空间中被确 定的情况下，像素的亮度值Y、颜色值Cb和颜色值Cr被确定为如以下的等 式1到3所示<formula>formula see original document page 21</formula>在等式1到等式3中，Y表示选择的像素的Y值，Cb表示选择的像素 的Cb值，Cr表示选择的像素的Cr值，Ly表示每个区间的Y增益，Sb表示 待修正的目标Cb值，Jb表示每个区间的Cb增益，Sr表示待修正的目标Cr 值，Jr表示每个区间的Cr增益，Y，表示选择的像素的修正的Y值，Cb，表示 选择的像素的修正的Cb值，Cr，表示选择的像素的修正的Cr值。
如上所述，本发明的实施例根据到眼睛中心的距离分割区间并应用根据 区间逐渐改变的增益，因而可在去除红眼之后获得自然的眼睛图像。此外， 由于本发明的实施例可按照输入图像的像素顺序实时去除红眼，因此它们可 执行快速处理并且不需要单独的多个存储器空间。
本发明的实施例可对逐行输入图像的像素执行实时分割，从而明显减少 了在分割2D图像花费的时间。
由于不需要复杂的用于分割2D图像的操作，因此本发明的实施例可省 略诸如微处理器的另外的硬件资源，从而减少了硬件的实现所花费的成本。
由于去除红眼后的图像非常自然，因此本发明的实施例没有图像操作的 痕迹，并可按照输入图像的像素单元执行实时操作，从而减少了用于红眼去 除操作的存储器空间和操作量。
虽然已经结合示例性实施例示出和描述了本发明，但是对于本领域的技 术人员很明显，在不脱离权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可 以做出修改和变化。
权利要求
1、一种用于分割逐行输入2D图像的像素的2D图像分割设备，包括组信息存储单元，存储包括多个相邻像素的像素组的信息；像素确定单元，确定输入像素的坐标，并确定输入像素是否是用于分割的有效像素；组扫描单元，当输入像素被像素确定单元确定为有效像素时，对组存储单元中位于从有效像素预设的扫描范围中的相邻像素组进行扫描；组信息更新单元，根据是否存在扫描到的相邻像素组和包括有效像素之前的输入像素的像素组来更新存储在组信息存储单元中的像素组的信息。
2、 如权利要求1所述的设备，其中，输入到像素确定单元的像素是二进 制图像的像素。
3、 如权利要求l所述的设备，其中，组扫描单元通过将具有相同大小的 预设水平扫描范围应用于整个像素组来扫描相邻像素组，所述整个像素组的 至少一部分被包括在从有效像素预设的垂直扫描范围中。
4、 如权利要求1所述的设备，其中，组扫描单元通过将具有根据有效像 素与每个像素组之间的垂直距离变化的大小的预设水平扫描范围应用于所述每个像素组来扫描相邻像素组，所述每个像素組的至少一部分被包括在从有 效像素预设的垂直扫描范围中。
5、 如权利要求4所述的设备，其中，所述根据像素组与有效像素之间的 垂直距离的预设水平扫描范围被存储在查找表中。
6、 如权利要求1所述的设备，其中，当不存在扫描到的相邻像素组时， 组信息更新单元将包括有效像素的新像素组的信息存储在组信息存储单元 中。
7、 如权利要求l所述的设备，其中，当扫描到的相邻像素组的数量是一 并且扫描到的一个相邻像素组与包括先前的输入像素的像素组相同时，组信 息更新单元更新包括先前的输入像素的像素组的信息，从而将有效像素包括 在包括先前的输入像素的像素组中；当扫描到的相邻像素组的数量是一并且扫描到的一个像素组与包括先前 的输入像素的像素组不同时，组信息更新单元将所述扫描到的一个相邻像素 组合并到包括先前的输入像素的像素组中，并更新包括先前的输入像素的像素组的信息，从而将有效像素包括在包括先前的输入像素的像素组中；当扫描到的相邻像素组的数量是二，并且扫描到的两个相邻像素组中的 一个像素组与包括先前的输入像素的像素组相同时，组信息更新单元将扫描 到的两个相邻像素组中与包括先前的输入像素的像素组不同的像素组合并到 包括先前的输入像素的像素组中，并更新包括先前的输入像素的像素组的信 息，从而将有效像素包括在包括先前的输入像素的像素组中；当扫描到的相邻像素组的数量是二，并且扫描到的两个相邻像素组与包 括先前的输入像素的像素组都不同时，组信息更新单元将扫描到的两个相邻 像素组合并到包括先前的输入像素组的像素组中，并更新包括先前的输入像 素的像素组的信息，从而将有效像素包括在包括先前的输入像素的像素组中。
8、 如权利要求l所述的设备，其中，存储在组信息存储单元中的像素组 的信息包括包括在像素组中的像素的水平最小坐标、水平最大坐标、垂直最小坐标 和垂直最大坐标；包括在像素组中的像素的数量；和 表示组信息是否可由当前输入像素更新的标志。
9、 如权利要求8所述的设备，其中，组信息更新单元在所述标志中表示 不处于从有效像素预设的水平扫描范围内的像素组的组信息的更新完成。
10、 如权利要求1所述的设备，还包括组特征确定单元，根据存储在 组信息存储单元中的像素组中被确定为组信息的更新完成的像素组中包括的 像素数量和被确定为组信息的更新完成的像素组的宽高比来确定相应的像素 组是否有效，并从组信息存储单元删除被确定为无效像素组的像素组的组信 自-
11、 一种用于分割逐行输入2D图像的2D图像分割方法，包括 确定输入像素的坐标，并确定输入像素是否是用于分割的有效像素；当输入像素被确定为有效像素时，对存储像素组的信息的组存储单元中 位于从有效像素预设的扫描范围中的相邻像素组进行扫描；根据是否存在扫描到的相邻像素组和包括有效像素之前的输入像素的像 素组来更新存储在组信息存储单元中的像素组的信息。
12、 如权利要求11所述的方法，其中，在确定坐标的步骤中，输入像素 是二进制图像的像素。
13、 如权利要求11所述的方法，其中，对相邻像素组进行扫描的步骤包括通过将具有相同大小的预设水平扫描范围应用于整个像素组来扫描相邻 像素组，所述整个像素组的至少一部分被包括在从有效像素预设的垂直扫描范围中。
14、 如权利要求11所述的方法，其中，对相邻像素组进行扫描的步骤包 括通过将具有根据有效像素与每个像素组之间的垂直距离变化的大小的预 设水平扫描范围应用于所述每个像素组来扫描相邻像素组，所述每个像素组 的至少一部分被包括在从有效像素预设的垂直扫描范围中。
15、 如权利要求14所述的方法，其中，所述根据像素组与有效像素之间 的垂直距离的预设水平扫描范围被存储在查找表中。
16、 如权利要求11所述的方法，其中，更新信息的步骤包括当不存在 扫描到的相邻像素组时，将包括有效像素的新像素组的信息存储在组信息存 储单元中。
17、 如权利要求11所述的方法，其中，更新信息的步骤包括 当扫描到的相邻像素组的数量是一并且扫描到的一个相邻像素组与包括先前的输入像素的像素组相同时，更新包括先前的输入像素的像素组的信息， 从而将有效像素包括在包括先前的输入像素的像素组中；当扫描到的相邻像素组的数量是一并且扫描到的一个像素组与包括先前 的输入像素的像素组不同时，将所述扫描到的一个相邻像素组合并到包括先 前的输入像素的像素组中，并更新包括先前的输入像素的像素组的信息，从 而将有效像素包括在包括先前的输入像素的像素组中；当扫描到的相邻像素组的数量是二，并且扫描到的两个相邻像素组中的 一个像素组与包括先前的输入像素的像素组相同时，将扫描到的两个相邻像 素组中与包括先前的输入像素的像素组不同的像素组合并到包括先前的输入 像素的像素组中并更新包括先前的输入像素的像素组的信息，从而将有效像 素包括在包括先前的输入像素的像素组中；当扫描到的相邻像素组的数量是二，并且扫描到的两个相邻像素组与包 括先前的输入像素的像素组都不同时，将扫描到的两个相邻像素组合并到包 括先前的输入像素组的像素组中，并更新包括先前的输入像素的像素组的信 息，从而将有效像素包括在包括先前的输入像素的像素组中。
18、 如权利要求11所述的方法，其中，存储在组信息存储单元中的像素组的信息包括包括在像素组中的像素的水平最小坐标、水平最大坐标、垂直最小坐标和垂直最大坐标；包括在像素组中的像素的数量；和 表示组信息是否可由当前输入像素更新的标志。
19、 如权利要求18所述的方法，其中，更新信息的步骤还包括在所述 标志中表示不处于从有效像素预设的水平扫描范围内的像素组的组信息的更新完成。
20、 如权利要求11所述的方法，还包括根据存储在组信息存储单元中的像素组中被确定为组信息的更新完成的 像素组中包括的像素数量和被确定为组信息的更新完成的像素组的宽高比来 确定相应的像素组是否有效；从组信息存储单元删除被确定为无效像素组的像素组的组信息。
21、 一种用于去除2D图像中的红眼的设备，包括 参考长度计算单元，接收包括整个图像中的红眼的区域的坐标信息，并确定所述区域的中心坐标和到中心坐标的参考长度；像素长度计算单元，顺序接收图像的每个像素，并计算作为每个像素与 所述区域的中心之间的距离的像素长度；区间确定单元，将参考长度与像素长度进行比较，选择像素长度小于参 考长度的像素，并根据到中心坐标的距离从预定的区间中确定包括选择的像 素的区间；图像操作单元，设置用于每个区间的亮度增益和颜色增益，并应用亮度 增益和颜色增益以修正选择的像素的像素值。
22、 如权利要求21所述的设备，其中，参考长度计算单元计算中心坐标， 并将所述区域的最小水平坐标和最大水平坐标之间的距离的二分之一与所述 区域的最小垂直坐标和最大垂直坐标之间的距离的二分之一的平均值确定为 参考长度，其中，所述区域的最小水平坐标和最大水平坐标的中点坐标是中心坐标 的水平坐标，所述区域的最小垂直坐标和最大垂直坐标的中点坐标是中心坐标的垂直坐标。
23、 如权利要求21所述的设备，其中，图像操作单元根据选择的像素的亮度值区别地设置每个区间的亮度增益，根据选择的像素的颜色值与待修正 的目标颜色值之间的差区别地设置每个区间的颜色增益。
24、 如权利要求23所述的设备，其中，当选择的像素是加亮或者具有与 皮肤颜色相同的颜色时，图像操作单元绕过选择的像素而不修正选择的像素 的亮度和颜色。
25、 如权利要求21所述的设备，其中，图像操作单元确定亮度增益，从 而使区间中的包括中心坐标的区间被加亮。
26、 如权利要求21所述的设备，其中，图像操作单元将选择的像素的Y、 Cb和Cr值^奮正为如以下的等式所示<formula>formula see original document page 6</formula>其中，Y表示选择的像素的Y值，Cb表示选择的像素的Cb值，Cr表示 选择的像素的Cr值，Ly表示每个区间的Y增益，Sb表示待修正的目标Cb 值，Jb表示每个区间的Cb增益，Sr表示待修正的目标Cr值，Jr表示每个区 间的Cr增益，Y，表示选择的像素的修正的Y值，Cb，表示选择的像素的修正 的Cb值，Cr，表示选择的像素的修正的Cr值。
27、 一种用于去除2D图像中的红眼的方法，包括 接收包括整个图像中的红眼的区域的坐标信息； 确定接收的区域的中心坐标和到中心坐标的参考长度； 顺序接收图像的每个像素，并计算作为每个像素与所述区域的中心之间的距离的像素长度；将参考长度与像素长度进行比较，选择像素长度小于参考长度的像素， 并根据到中心坐标的距离从预定的区间中确定包括选择的像素的区间；设置用于每个区间的亮度增益和颜色增益，并应用亮度增益和颜色增益 以修正选择的像素的像素值。
28、 如权利要求27所述的方法，其中，确定参考长度的步骤包括计算中心坐标；将所述区域的最小水平坐标和最大水平坐标之间的距离的二分之一与所 述区域的最小垂直坐标和最大垂直坐标之间的距离的二分之一的平均值确定 为参考长度，其中，所述区域的最小水平坐标和最大水平坐标的中点坐标是中心坐标 的水平坐标，所述区域的最小垂直坐标和最大垂直坐标的中点坐标是中心坐 标的垂直坐标。
29、 如权利要求27所述的方法，其中，设置增益的步骤包括 根据选择的像素的亮度值区别地设置每个区间的亮度增益；个区间的颜色增益。
30、 如权利要求29所述的方法，其中，设置增益的步骤包括当选择的 像素是加亮或者具有与皮肤颜色相同的颜色时，绕过选择的像素而不修正选 择的像素的亮度和颜色。
31、 如权利要求27所述的方法，其中，设置增益的步骤包括确定亮度 增益，从而使区间中的包括中心坐标的区间被加亮。
32、 如权利要求27所述的方法，其中，设置增益的步骤包括将选择的 像素的Y、 Cb和Cr值l'务正为如以下的等式所示Y，=Ly x YCb，Cb+(Sb-Cb) x Jb Cr，=Cr+(Sr-Cr) x Jr其中，Y表示选择的像素的Y值，Cb表示选择的像素的Cb值，Cr表示 选择的像素的Cr值，Ly表示每个区间的Y增益，Sb表示待修正的目标Cb 值，Jb表示每个区间的Cb增益，Sr表示待修正的目标Cr值，Jr表示每个区 间的Cr增益，Y，表示选择的像素的修正的Y值，Cb，表示选择的像素的修正 的Cb值，Cr，表示选择的像素的修正的Cr值。
全文摘要
一种二维(2D)图像分割设备和方法以及用于去除图像中的红眼的设备和方法，用于分割逐行输入2D图像的像素的2D图像分割设备包括组信息存储单元，存储包括多个相邻像素的像素组的信息；像素确定单元，确定输入像素的坐标，并确定输入像素是否是用于分割的有效像素；组扫描单元，当输入像素被像素确定单元确定为有效像素时，对组存储单元中位于从有效像素中预设的扫描范围的相邻像素组进行扫描；组信息更新单元，根据是否存在扫描到的相邻像素组和包括有效像素之前的输入像素的像素组来更新存储在组信息存储单元中的像素组的信息。此外，提供一种使用由所述分割设备确定的像素组的区域信息去除红眼的方法。
文档编号H04N1/62GK101527780SQ20081018157
公开日2009年9月9日 申请日期2008年11月27日 优先权日2008年3月7日
发明者姜凤淳, 崔愿太, 张沅宇, 朴正焕, 李诚进, 郭釜东, 金学善, 金江柱, 金硕灿 申请人:三星电机株式会社