专利名称：可简化影像特征值组的影像撷取装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种影像撷取装置及其控制方法，特别是有关于一种能够将撷取的影像转换为特征影像，并简化特征影像中的特征值组，以降低影像撷取装置的记忆体需求及节省其运算资源的影像撷取装置及其控制方法。
背景技术：
近年来，由于市场上激烈的竞争，电子产品愈来愈平价，功能也愈来愈强大。其中，物体侦测功能已经开始被加入在各式各样的影像撷取装置中。例如，数码相机(DigitalStill Camera)、数码摄影机(Digital Camera)、监视器(Monitor)甚至是照相手机(CameraPhone)等，并有着多种的应用，例如人脸辨识、行人、车牌、车辆辨识或其它物件的辨识。但由于具备物体侦测功能的影像撷取装置往往需要花费大量的记忆体来储存人脸特征模板(Template)等资料，更需要消耗庞大的运算资源，因此影像撷取装置的成本也会大幅的增加。上述的状况对于小型手持摄像装置而言更是明显，小型手持摄像装置由于成本上的考量，其资源也相当有限，特别是记忆体的使用上最是明显，较高阶的记忆体成本更是高昂。因此，若是要将物体侦测功能整合在小型手持摄像装置上，其记忆体的需求也必然大幅的增加，并且直接反应在其制造成本上，造成产品的竞争力下降。因此，如何开发出一种影像撷取装置，具备物体侦测功能，并能够在不影响物体侦测准确度的前提之下，有效地节省影像撷取装置的硬件成本即为本发明所欲解决的问题。
发明内容
有鉴于上述已知技术的问题，本发明的目的就是在提供一种可简化影像特征值组的影像撷取装置及其控制方法，以解决已知技术的具物体辨识功能的影像撷取装置需耗费大量的记忆体及运算资源，导致其成本过高的问题。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:
本发明提出一种可简化影像特征值组的影像撷取装置，包含:特征转换模组，将待测影像转换为特征影像，特征影像包含特征值组群；特征简化模组，根据一门槛值，来执行简化程序，从特征值组群中，将不存在于查找表的特征值组删除，各个被删除的特征值组则以符合一预设条件且存在该查找表的特征值组取代，使特征值组群总数不变但种类减少，产生简化后的特征值组群；模板储存模组，储存若干个待测物模板(Template);以及辨识模组，将该简化后的特征值组群与若干个待测物模板进行比对，以辨识待测影像中的待测物。根据本发明的目的，又提出一种可简化影像特征值组的控制方法，包含下列步骤:利用将特征转换模组将待测影像转换为特征影像，特征影像包含特征值组群；通过特征简化模组根据一查找表，来执行简化程序，从特征值组群中，将不存在于查找表的特征值组删除，各个被删除的特征值组则以符合预设条件且存在于查找表的特征值组取代，使特征值组群总数不变但种类减少，产生简化后的特征值组群；由模板储存模组储存若干个待测物模板；以及通过辨识模组将简化后的特征值组群与若干个待测物模板进行比对，以辨识待测影像中的待测物。优选地，预设条件由差异性来决定，各个被删除的征值组需以与其差异性最小的特征值组取代。优选地，查找表以特征值组的复杂度低于一复杂度(Entropy)门槛值的特征值组来建立。优选地，在执行简化程序后，简化后的特征值组群中各个特征值组均能够找到与其转置后相对应的特征值组。优选地，在执行简化程序后，简化后的特征值组群中各个特征值组均能够找到与其镜射后相对应的特征值组。优选地，若干个待测物模板根据存在于查找表的特征值组，并经由推进演算法、支持向量机演算法或主成份分析法+线性有识别力分析法演算所建立。本发明的有益效果是:承上所述，依本发明的可简化影像特征值组的影像撷取装置及其控制方法，其可具有一或多个下述优点:
(I)此可简化影像特征值组的影像撷取装置及其控制方法可简化特征影像中的特征值组的种类，因此能够大幅降低影像撷取装置的记忆体需求，进而减少其制造成本。(2)此可简化影像特征值组的影像撷取装置及其控制方法可减少特征影像中的特征值组的种类，因此也能够大幅节省影像撷取装置的运算资源，提高其效率。(3)此可简化影像特征值组的影像撷取装置及其控制方法是以差异性最小的特征值组来取代各个被删除的特征值组，而不是直接删除，因此不会降低物体侦测的准确度。(4)此可简化影像特征值组的影像撷取装置及其控制方法虽然将特征影像中的特征值组的种类简化，但简化后的特征值组群中的各个特征值组均能找到与其转置后或镜射后相对应的特征值组，因此可以保留原特征值组群的特性，以执行相关的应用。
图1为本发明的可简化影像特征值组的影像撷取装置的第一实施例的方块图。图2为本发明的可简化影像特征值组的影像撷取装置的第一实施例的流程图。图3为本发明的可简化影像特征值组的影像撷取装置的第二实施例的方块图。图4为特征值组的一实施例的示意图之一。图5为特征值组的一实施例的示意图之二。图6为本发明的可简化影像特征值组的影像撷取装置的第二实施例的流程图。图7为本发明的可简化影像特征值组的影像撷取装置的第三实施例的示意图。图8为本发明的可简化影像特征值组的影像撷取装置的第四实施例的示意图。图9为本发明的可简化影像特征值组的控制方法的流程图。附图标号:1:影像撷取装置;3、7、8:数码相机;10、30、70、80:影像;11、31:特征转换模组；111、311:特征影像；1111、3111、81:特征值组群；12、32:特征简化模组；121、321:简化后的特征值组群；13:模板储存模组；131:若干个待测物模板；14:辨识模组；141:辨识结果；33:人脸模板储存模组；331:若干个人脸模板；34:人脸辨识模组；341、82:限位框;41、51:有效特征值组;42、52:无效特征值组；71:视窗;710、711:方块;S21 S24、S61 S65、S91 S94:步骤流程。
具体实施例方式以下将参照相关图式，说明依本发明的可简化影像特征值组的影像撷取装置及其控制方法的实施例，为使便于理解，下述实施例中的相同元件以相同的符号标示来说明。请参阅图1，为本发明的可简化影像特征值组的影像撷取装置的第一实施例的方块图。如图所示，本发明的影像撷取装置I包含特征转换模组11、特征简化模组12、模板储存模组13及辨识模组14。特征转换模组11可将影像撷取装置I撷取的影像10转换为特征影像111，此特征影像111包含一个由若干个特征值组所组成的特征值组群1111。特征简化模组12可以根据由查找表来执行简化程序，删除不存在于查找表的特征值组，各个被删除的特征值组则以符合一预设条件且存在于查找表的特征值组取代，以产生简化后的特征值组群121。须注意的是，此预设条件可以用特征值组间的差异性来决定。各被删除的特征值组可以利用与其差异性最小的特征值组来取代，而不是直接删除不存在于查找表的特征值组。这种方式的好处在于，被删除的特征值组的表示能力可以被与其差异性最小的特征值组取代，因此仍然可以被保留，同时又能减少特征值组群1111中特征值组的种类。这样一来，即可以在不影响影像撷取装置的物体侦测准确度的情况之下，有效地降低影像撷取装置I的记忆体需求。最后，辨识模组14则就简化后的特征值组群121与储存于模板储存模组13中的若干个待测物模板131进行比对，以产生一辨识结果141，即可辨识影像10中的待测物。值得一提的是，本发明虽然删除了不存在于查找表的特征值组，但是简化后的各个特征值组仍然可以找到与其转置后或镜射后相对应的特征值组。也就是说，简化后的特征值组群121仍然可以保留原特征值组1111的特性，因此也可以利用此特性，来执行各种物体侦测上的应用。当然，储存于模板储存模组13中的若干个待测物模板131也是以符合门槛值所设定的条件的特征值组所建立，如此才能与简化后的特征值组群121进行比对，以辨识目标物。请参阅图2，为本发明的可简化影像特征值组的影像撷取装置的第一实施例的流程图。在步骤S21中，由影像撷取装置撷取一影像。在步骤S22中，由特征转换模组将此影像转换为特征影像，此特征影像包含一特征值组群。在步骤S23中，经由特征简化模组执行简化程序，删除此特征值组群中，不存在于查找表的特征值组，各个被删除的特征值组则以存在于此查找表且与其差异性最小的特征值组来取代，以产生简化后的特征值组群。在步骤S24中，通过辨识模组就简化后的特征值组群与储存于模板储存模组中的若干个待测物模板进行比对，以辨识影像中的待测物。本发明的可简化影像特征值组的影像撷取装置及其控制方法也可应用于任何具有物体辨识功能的摄像装置。例如，数码相机(Digital Still Camera)、数码摄影机(Digital Camera)、监视器(Monitor)甚至是相照手机(Camera Phone)等，以执行人脸、行人、车牌、车辆或其它各种物件的辨识。下列的实施例以数码相机辨识人脸为例，但本发明并不以此为限。请参阅图3，为本发明的可简化影像特征值组的影像撷取装置的第二实施例的方块图。如图所示，本发明的数码相机3包含特征转换模组31、特征简化模组32、人脸模板储存模组33及人脸辨识模组34。特征转换模组31可将数码相机3撷取的影像30转换为特征影像311，此特征影像311包含一个由若干个特征值组所组成的特征值组群3111。特征简化模组32可以根据由一查找表来执行简化程序，此查找表是根据各特征值组的复杂度(Entropy)门槛值来决定，复杂度(熵值)高于此门槛值的特征值组则予以删除，复杂度低于此门槛值的特征值组则保留，各个被删除的特征值组则以与其差异性最小的特征值组来取代，以产生简化后的特征值组群321。除此之外，为了保留特征值组群3111原本的特性，特征简化模组32更会保留简化后的特征值组群321中与各个特征值组转置后或镜射后相对应的特征值组，以执行各种人脸辨识功能。最后，人脸辨识模组34则就简化后的特征值组群321与储存于人脸模板储存模组33中的若干个人脸模板331进行比对，产生一限位框341，即可辨识影像30中的人脸，完成辨识后使用者即可利用数码相机3进行对焦及拍摄的工作。另外，若干个人脸模板331是以存在于查找表，即熵值较低的特征值组，并经由推进演算法(Boosting)、支持向量机演算法(Support Vector Mechine, SVM)或主成份分析法 +线性有识别力分析法(Principle Component Analysis + Linear DiscriminantAnalysis, PCA+LDA)演算而得。值得一提的是，已知技术的影像撷取装置将影像转换为特征影像时，此特征影像所包含的每一个特征值组的使用率不尽相同，其中有一部分是经常被使用的，而其中有另一部份则是很少用到的。举例而言，一个解析度为1920X1080的影像，其中每一个点均包含一个特征值组，总共包含500种不同的特征值组，而其中仅有250种是经常被使用的，而另外的250种则是很少用到的。而特征值组使用的频率则跟其复杂度或熵值(Entropy)有关。一般而言，熵值较低的特征值组较具规则性，表示力较强，使用频率也较高。而本发明所提出的概念，正是利用分析各个特征值组的熵值，以建立一查找表，并根据此查找表将其中较具规则性，表示力较强且使用频率较高的特征值组予以保留，而删除复杂度较高的特征值组。各个被删除的特征值组则以与其差异性最小且存在于此查找表且熵值较低的特征值组所取代。如此，不但可以保留各个被删除的特征值组的表示能力，同时也可以缩减特征值组种类的数量。请参阅图4，为特征值组的一实施例的示意图之一。由图中可以很明显的看出，有效特征值组41中各特征值的排列较具规则性，而无效特征值组42中各特征值的排列则较为散乱。此无效特征值组42由于其排列较为散乱，因此其表示力较差，且使用频率低。而本发明的特征简化模组此门槛值，分析各特征值组的熵值，将熵值不符合一复杂度门槛值的无效特征值组42予以删除。请参阅第5图，为特征值组的一实施例的示意图之二。如图中所示，无效特征值组52其排列较为散乱，熵值较高。当无效特征值组52被删除后，本发明的特征简化模组则利用与其差异性较低，则规则性较佳的有效特征值组51取代此无效特征值组52。由图中可以明显的看出，有效特征值组51与无效特征值组52之间仅存在一个特征值的差异。而本发明的特征简化模组则可利用分析各特征值的熵值，找出与被删除的无效特征值组52差异性最小的有效特征值组51来取代此无效特征值组52。而有效特征值组51与无效特征值52的表示力相近，因此可以完全取代无效特征值52。因此，经本发明的特征简化模组简化后的特征值组群不会丧失其原本的表示力，影像撷取装置仍然可以维持原来精准的物体辨识能力。另外，不同的演算法的特征值组的表示方式不同，例如会有不同的箭头数等，但均可以使用本发明所提出的方法来加以简化。值得一提的是，由于特征值组种类的数量与影像撷取装置的记忆体需求习习相关，因此利用本发明的方法简化后的特征值组群可以大幅的减少影像撷取装置的记忆体需求。在另一方面，由于特征值组种类的减少，也能够有效地节省影像撷取装置的运算资源，使影像撷取装置更有效率。而经由实际的测试，在不影响侦测品质的前提之下，数码相机的内部记忆体(Internal RAM)减少了 34%,唯读记忆体的大小(ROM Size)减少了 36%,因此本发明确实能够减少影像撷取装置所需记忆体的大小。请参阅图6，为本发明的可简化影像特征值组的影像撷取装置的第二实施例的流程图。在步骤S61中，通过数码相机撷取一影像。在步骤S62中，通过特征转换模组将此影像转换为特征影像，此特征影像包含一特征值组群。在步骤S63中，由特征简化模组根据一查找表，以删除熵值高复杂度门槛值的特征值组，保留熵值低于此复杂度门槛值的特征值组，各个被删除的特征值组则以与其差异性最小的特征值组来取代，以产生简化后的特征值组群。在步骤S64中，通过人脸辨识模组则就简化后的特征值组群与储存于人脸模板储存模组中的若干个人脸模板进行比对，以辨识影像中的人脸。在步骤S65中，利用数码相机进行对焦及拍摄的工作。请参阅图7，为本发明的可简化影像特征值组的影像撷取装置的第三实施例的示意图。本实施例以类赫尔特征演算法(Haar-Like Features)为例。如图中所示,Haar-Like演算法是利用一视窗71扫描数码相机7所撷取的影像70，再将视窗71分成二个或二个以上的方块相互加减，再转换为特征讯号。如图中所示，方块710位于人脸额头的位置，因此方块710所撷取到的为颜色较浅的讯号，而方块711位于人脸眼睛的位置，因此方块711撷取到颜色较深的讯号。而将方块711所撷取到的讯号与方块710相减可得知两者所撷取到的讯号有较大的差异，因此可判定此视窗71很有可能即为人脸所在的位置。上述的方式属于熵值较低，较具规则性且较常被使用的比对方法，当然还有在视窗71中，同时以多个位于不同位置的方块相互加减的比对方法，但是这种方法较不具规则性，也较少被使用，可以利用熵值较低的比对方法来取代。通过本发明所提出的方法，即可通过查找表，执行简化程序，删除一些熵值较高，较不常被使用的比对方法，如此则可以有效地降低数码相机7的记忆体需求。请参阅图8，为本发明的可简化影像特征值组的影像撷取装置的第四实施例的示意图。本实施例以方向梯度直方图演算法(Histogram of Oriented Gradient, HOG)来说明本发明的概念。如图所示，使用者使用数码相机8拍摄人物，数码相机8的特征转换模组利用HOG演算法将影像80转换为由若干个特征值组所组成的特征值组群81。而特征简化模组则可以根据一查找表，执行简化程序，将其中熵值高于此一熵值门槛值的特征值组予以删除，并使用其差异性最小的特征值组取代。人脸辨识模组则将此简化后结果与预先储存于人脸模板储存模组比对，即可产生限位框82。再完成人脸侦测的工作后，使用者便可以进行对焦及拍摄等工作。尽管前述在说明本发明的可简化影像特征值组的影像撷取装置的过程中，也已同时说明本发明的本发明的可简化影像特征值组的控制方法的概念，但为求清楚起见，以下仍另绘示流程图详细说明。请参阅图9，为本发明的可简化影像特征值组的控制方法的流程图。在步骤S91中，利用特征转换模组将待测影像转换为特征影像，此特征影像包含一特征值组群。在步骤S92中，通过特征简化模组根据一门槛值，来执行简化程序，从此特征值组群中，将不存在于查找表的特征值组删除，各个被删除的特征值组则以符合预设条件且存在于此查找表的特征值组取代，使特征值组群总数不变但种类减少，产生简化后的特征值组群。在步骤S93中，由模板储存模组储存若干个待测物模板。在步骤S94中，通过辨识模组将简化后的特征值组群与若干个待测物模板进行比对，以辨识待测影像中的待测物。本发明的可简化影像特征值组的控制方法的详细说明以及实施方式已于前面叙述本发明的可简化影像特征值组的影像撷取装置时描述过，在此为了简略说明便不再重复叙述。综上所述，本发明的可简化影像特征值组的影像撷取装置及其控制方法可简化特征影像中的特征值组之种类，因此能够大幅降低影像撷取装置的记忆体需求，进而减少其制造成本。本发明可减少特征影像中的特征值组的种类，因此也能够大幅节省影像撷取装置的运算资源，提高其效率。本发明是以差异性最小的特征值组来取代各个被删除的特征值组，而不是直接删除，因此不会降低物体侦测的准确度。经本发明的方法简化后的特征值组群中的各个特征值组均能找到与其转置后或镜射后相对应的特征值组，因此可以保留原特征值组群的特性，以执行相关的应用。因此，本发明确实可以改善已知技术的缺点。以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于后附的权利要求书中。
权利要求
1.一种可简化影像特征值组的影像撷取装置，其特征在于，它包含: 一特征转换模组，将一待测影像转换为一特征影像，所述特征影像包含一特征值组群; 一特征简化模组，根据一查找表，来执行一简化程序，从所述特征值组群中，将不存在于所述查找表的特征值组删除，各个被删除的特征值组则以符合一预设条件且存在于所述查找表的特征值组取代，使所述特征值组群总数不变但种类减少，产生一简化后的特征值组群； 一模板储存模组，储存若干个待测物模板；以及 一辨识模组，将所述简化后的特征值组群与所述若干个待测物模板进行比对，以辨识所述待测影像中的待测物。
2.根据权利要求1所述的可简化影像特征值组的影像撷取装置，其特征在于，所述预设条件由差异性来决定，所述各个被删除的特征值组需以与其差异性最小的特征值组取代。
3.根据权利要求2所述的可简化影像特征值组的影像撷取装置，其特征在于，所述查找表以特征值组的复杂度低于一复杂度门槛值的特征值组来建立。
4.根据权利要求3所述的可简化影像特征值组的影像撷取装置，其特征在于，在执行所述简化程序后，所述简化后的特征值组群中各个特征值组均能够找到与其转置后相对应的特征值组。
5.根据权利要求3所述的可简化影像特征值组的影像撷取装置，其特征在于，在执行所述简化程序后，所述简化后的特征`值组群中各个特征值组均能够找到与其镜射后相对应的特征值组。
6.根据权利要求1所述的可简化影像特征值组的影像撷取装置，其特征在于，所述若干个待测物模板利用存在于所述查找表的特征值组，并经由推进演算法、支持向量机演算法或主成份分析法+线性有识别力分析法演算所建立。
7.一种可简化影像特征值组的控制方法，其特征在于，它包含下列步骤: 利用一特征转换模组将一待测影像转换为一特征影像，所述特征影像包含一特征值组群; 通过一特征简化模组根据一查找表，来执行一简化程序，从所述特征值组群中，将不存在于所述查找表的特征值组删除，各个被删除的特征值组则以符合一预设条件且存在于所述查找表的特征值组取代，使所述特征值组群总数不变但种类减少，产生一简化后的特征值组群； 由一模板储存模组储存若干个待测物模板；以及 通过一辨识模组将所述简化后的特征值组群与所述若干个待测物模板进行比对，以辨识所述待测影像中的待测物。
8.根据权利要求7所述的可简化影像特征值组的控制方法，其特征在于，所述预设条件由差异性来决定，各个被删除的征值组需以与其差异性最小的特征值组取代。
9.根据权利要求8所述的可简化影像特征值组的控制方法，其特征在于，所述查找表以特征值组的复杂度低于一复杂度门槛值的特征值组来建立。
10.根据权利要求9所述的可简化影像特征值组的控制方法，其特征在于，在执行所述简化程序后，所述简化后的特征值组群中各个特征值组均能够找到与其转置后相对应的特征值组。
11.根据权利要求9所述的可简化影像特征值组的控制方法，其特征在于，在执行所述简化程序后，所述简化后的特征值组群中各个特征值组均能够找到与其镜射后相对应的特征值组。
12.根据权利要求7所述的可简化影像特征值组的控制方法，其特征在于，所述若干个待测物模板存在于所述查找表的特征值组，并经过并经由推进演算法、支持向量机演算法或主成份分析法+线性有识 别力分析法演算所建立。
全文摘要
本发明公开一种可简化影像特征值组的影像撷取装置及其控制方法。此影像撷取装置包含特征转换模组、特征简化模组、模板储存模组及辨识模组。特征转换模组将此影像撷取装置所撷取的影像转换为特征影像，此特征影像包含一特征值组群。特征简化模组根据一查找表执行简化程序，以产生简化后的特征值组群。最后，辨识模组将简化后的特征值组群与储存于模板储存模组中的若干个待测物模板(Template)进行比对，以辨识影像中的待测物。本发明可以解决已知技术的具物体辨识功能的影像撷取装置需耗费大量的记忆体及运算资源，导致其成本过高的问题。
文档编号H04N5/232GK103188427SQ201110454290
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者杨岱璋 申请人:华晶科技股份有限公司