用于图像处理的结构描述符的制作方法_3

文档序号:9204282阅读:来源:国知局
ce,API)与操作系统222通信。这些API可例如促进应用程序220读取和/或写 入应用数据214,经由通信接口 202发送或接收信息,在用户界面204上接收和/或显示信 白 AjVAjV ·> 111、,O
[0047] 在一些方言中,应用程序220可被简称为"app"。此外,应用程序220可通过一个 或多个在线应用商店或应用市场可被下载到计算设备200。然而,应用程序也可按其它方式 被安装在计算设备200上,例如经由web浏览器或通过计算设备200上的物理接口(例如, USB 端口)。
[0048] 相机组件224可包括但不限于光圈、快门、记录表面(例如,照相胶片和/或图像 传感器)、透镜和/或快门按钮。相机组件224可至少部分由处理器206执行的软件来控 制。然而,应当理解,这里的实施例可在不包括相机组件的计算设备上操作。例如,计算设 备200的没有相机组件224的变体可表示个人计算设备(例如,桌面个人计算机、膝上型计 算机、平板设备和/或服务器设备)。
[0049] 捕捉的数字图像可被表示为像素的一维、二维或多维阵列。每个像素可由可对各 个像素的颜色和/或亮度编码的一个或多个值表示。例如,一种可能的编码使用YCbCr颜色 模型。在此颜色模型中,Y通道可表示像素的亮度,并且Cb和Cr通道可分别表示像素的蓝 色度和红色度。例如,这些通道中的每一者可取从0到255的值(即,单个8比特字节可提 供的色调范围)。从而,如果像素是黑色或接近黑色,则像素的亮度可由0或接近零的值表 示,而如果像素是白色或接近白色,则像素的亮度可由255或接近255的值表示。然而,值 255是非限制性的参考点,而一些实现方式可使用不同的最大值(例如,1023、4095等等)。
[0050] 然而,YCbCr颜色模型只是一种可能的颜色模型,而诸如红-绿-蓝 (red-green-blue,RGB)颜色模型或青-品红-黄-键(cyan-magenta-yellow-key,CMYK) 之类的其它颜色模型可用于这里的实施例。另外,图像中的像素可被表示成各种文件格 式,包括原始(未压缩)格式,或者压缩格式,例如联合图片专家组(Joint Photographic Experts Group,JPEG)、便携式网络图形(Portable Network Graphics,PNG)、图形交换格 式(Graphics Interchange Format,GIF),等等。
[0051] 大多数一一如果不是所有的话一一图像捕捉设备在捕捉图像期间向这些图像中 引入噪声。经常,引入的噪声在性质上是高斯的。从而,图像中的每个像素可从其原始值被 改变某个量,并且在多个像素上这个量可表现出高斯(正态)分布。但其它噪声分布是可 能的。例如,不同像素处的噪声可以是相关的。除了由图像捕捉过程引入的噪声以外,场景 的捕捉图像可由于不适当的聚焦、场景中的运动和/或图像捕捉设备的运动而表现出某种 程度的模糊。
[0052] 噪声和模糊在图像中都是不合需要的,因为对于人眼而言它们在审美上是令人不 快的,并且可遮蔽图像的细节。噪声和模糊可尤其影响图像中的物体之间的线条、边缘和/ 或转变的表示。线条、边缘和/或转变的这些表示可被称为"结构",并且一些图像可比其它 图像表现出更多的结构。
[0053] 为了减小噪声和模糊的影响,可采用诸如去噪、锐化和/或去模糊之类的图像处 理技术。然而,为了让这些技术有效,它们需要在图像中的结构与噪声之间进行区分。如 果没有区分结构与噪声的能力,则这些技术可向图像引入不合需要的伪影,例如被反转变 成亮-暗边缘的暗-亮边缘,变模糊或者完全丢失的边缘,和/或图像中的噪声的夸大。另 外,图像处理技术可通过去除在理想无噪声图像中将会存在的结构而引起精细图像细节的 丢失。
[0054] 作为一个示例,考虑黑白棋盘的图像。理想情况下,该图像应当将黑白方块之间的 转变表示为锐利、明显的线条。在这种线条的一侧,所有像素应当是白色的,而在线条的另 一侧,像素应当是黑色的。然而,图像捕捉设备引入的噪声可通过在线条的白侧放置某一量 的黑像素并且在线条的黑侧放置某一量的白像素而使此线条失真。这可导致线条看起来模 糊和/或黑部分和白部分看起来杂散有其它颜色。可替换地或额外地,不是所有像素都是 黑的或白的,图像捕捉设备而是可将沿着线条的一些像素表示为灰的,这可减小线条的锐 度。
[0055] 为了改善捕捉的图像的质量,可采用诸如去噪、锐化和/或去模糊之类的图像处 理技术。有许多去噪、锐化和去模糊技术,其中任何一种都可能用于这里的实施例。这些技 术中的一些可被配置为以不同的进取(aggressiveness)水平操作。例如,以较低进取水平 操作的去噪技术可向捕捉的图像应用有限量的去噪。然而,以较高的进取水平操作的相同 去噪技术可不那么保守地对捕捉的图像去噪。从而,在更高的进取水平,去噪技术可对捕 捉的图像执行更多去噪迭代和/或尝试对图像的如下部分去噪:当设定在更低的进取水平 时,不会对这些部分去噪。
[0056] 对图像的局部结构的更好理解和表示可改善经处理的图像的质量并且避免至少 一些不合需要的伪影的创建。在图像处理期间考虑局部结构的一种方式是按部分来处理图 像。例如,每个部分可以是mXn的像素块。像素块的大小可以较小,可能包含1-100那么 少的像素。然而,像素块可大于100个像素。在一些情况下,m和η可以取相同的值,从而 产生方形像素块。
[0057] 通过分析图像的一个或多个像素块,可将像素块所表示的局部结构与噪声相区 分。尤其,可以确定包含关联的像素块的表征的结构描述符。对像素块的图像处理可至少 在某种程度上基于该像素块的关联结构描述符。
[0058] 图3Α和3Β提供了像素块和关联的结构描述符的示例。例如,像素块300是包含 各种像素值的3 X 3像素块。像素块300中的每个像素值可表示YCbCr、RGB或CMYK颜色模 型中的一个或多个颜色通道,或者可基于某个其它的颜色模型。从而,每个像素值可表示颜 色、亮度或者颜色和亮度的某种组合。在一些实施例中,给定的颜色模型的每个颜色通道可 被表示在不同的像素块中并且可与不同的结构描述符相关联。
[0059] 为了得出结构描述符302,可将像素块300的中心像素的值与其邻居相比较。结构 描述符302中的每个单元可基于这个比较的结果而取0或1的值。结构描述符302中的单 元的值在其在像素块300中的对应像素的值小于或等于像素块300的中心像素的值的情况 下取〇值,并且在其在像素块300中的对应像素的值大于像素块300的中心像素的值的情 况下取1值。
[0060] 因此,因为像素块300的中心像素具有像素值13,所以像素块300中具有13或更 小的像素值的所有像素在结构描述符302的其关联单元中被赋予0。另一方面,像素块300 中具有14或更大的像素值的所有像素在结构描述符302的其关联单元中被赋予1。如图 3A中描绘的,像素块300的中心像素被上方和左侧的更低像素值,以及下方和右侧的更高 像素值围绕。从而,图3A的像素可表示两个物体或颜色之间的边缘。结构描述符302反映 了此结构。
[0061] 如图3B中描绘的,可基于像素块304确定结构描述符306。因为像素块304的中 心像素具有像素值14,所以像素块304中具有14或更小的像素值的所有像素在结构描述符 306的其关联单元中被赋予0。另外,像素块304中具有15或更大的像素值的所有像素在 结构描述符306的其关联单元中被赋予1。像素块304的中心像素被更低和更高的像素值 所围绕。从而,图3B的像素可表示场景的有噪声部分。结构描述符306反映了此结构。
[0062] 图3A和3B是为了示例而提供的,而其它实施例是可能的。例如,可以使用大于 3X3的像素块(例如,5X5、7X7或9X9像素块)。另外,虽然在图3A和3B中,将中心像 素用作所有其它像素与之比较的主像素,但也可改为使用非中心像素作为主像素。更充分 概括地说,结构描述符中的每个单元可表示像素块中的像素的任意对或群组的任何类型的 关系、公式或操纵。此外,结构描述符的单元可以取不只是0和1的值。例如,结构指示符 的幅值可随着被比较的像素值之间的差异而缩放。
[0063] 在一些实施例中,结构描述符可采取8比特序列的形式(例如,一个字节),其中每 个比特表示非中心二进制值之一。例如,结构描述符302可被表示为00101011 (十进制的 43),并且结构描述符306可被表示为00110001 (十进制的49)。在这些表示的每一者中,不 包括像素块的中心像素。对于更大的结构描述符,可以使用更多比特。例如,5 X 5结构描述 符可以用3字节(24比特)值来表示。
[0064] 不管怎样,有若干种方式可用来从关联的结构描述符确定表示mXn像素块的结 构的结构值。在一种技术中,可以确定结构描述符中的毗邻的垂直或水平〇-〇和1-1对的 数目。对于3X 3像素块,结果是0到12之间的数字,其中0指示很少或没有结构以及高噪 声,而12指示高结构以及很少或没有噪声。一般地,此
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