專利名稱：用于底層圖像挖掘的圖像灰度/色度信息的高分辨檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于圖像處理和傳輸技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種在底層圖像挖掘過程中，對(duì)人的視覺不能看見的被強(qiáng)背景掩埋了的圖像信息進(jìn)行檢測(cè)的方法。
背景技術(shù)：
人類的灰度/色度極限分辨率約為4～5個(gè)級(jí)的差異，低于此限的圖像信息人類視力根本無法分辨，因此可利用人類視覺的灰度/色度分辨限制來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)圖像的隱藏；相應(yīng)地為了獲得目標(biāo)圖像，要對(duì)隱藏的或被強(qiáng)背景掩埋的目標(biāo)圖像進(jìn)行挖掘。這種方法可用于文本、圖像加解密，保密傳輸，或挖掘惡劣條件下拍攝的圖像信息，如汽車肇事后逃逸、金融機(jī)構(gòu)監(jiān)控圖像中隱藏的圖像信息等，這些信息可以是汽車輪廓、牌號(hào)或織物圖案，甚至是DNA圖像。在現(xiàn)有圖像處理技術(shù)中，在挖掘被強(qiáng)背景掩埋的人類視覺不能看見的底層圖像信息時(shí)，通常采用的是灰度直方圖均衡化方法，其具體做法是將圖像0至255的256個(gè)灰度級(jí)分成若干段，如16段或32段，分別求出一幅圖像中灰度屬于某段的像素?cái)?shù)，然后做成直方圖(如圖2所示)，以觀察灰度的統(tǒng)計(jì)分布。直方圖均衡化的算法所用公式是TEi＝p/q，式中下標(biāo)i表示分段數(shù)(i＝1，2，...，q)，P為一幅圖像的總像素?cái)?shù)，TEi為第i段的像素?cái)?shù)，即每段內(nèi)各灰度級(jí)的像素?cái)?shù)相同，故稱為均衡化直方圖。這種均衡化直方圖不含重要的信息，分辨率低，對(duì)小于4～5個(gè)灰度/色度級(jí)差異的底層圖像沒法進(jìn)行檢測(cè)和挖掘，因此其應(yīng)用非常有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有一個(gè)灰度/色度級(jí)分辨率，用于底層圖像挖掘的圖像灰度/色度信息的高分辨檢測(cè)方法，該方法可檢測(cè)出人類視覺不能看見的被強(qiáng)背景掩埋了的圖像信息。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所述的用于底層圖像挖掘的圖像灰度/色度信息的高分辨檢測(cè)方法，按下述步驟進(jìn)行(1)將圖像進(jìn)行灰度/色度轉(zhuǎn)換，計(jì)算圖像中每個(gè)像素的灰度/色度值；(2)在得到圖像中每個(gè)像素的灰度/色度值后，分別統(tǒng)計(jì)每一灰度/色度級(jí)的像素?cái)?shù)，所述色度是指紅、綠、藍(lán)三種顏色中每種顏色的色度；(3)以每一灰度/色度級(jí)的像素?cái)?shù)為縱坐標(biāo)，灰度/色度級(jí)為橫坐標(biāo)分別作出原始圖像的灰度/色度譜；(4)計(jì)算原始圖像總的像素?cái)?shù)；(5)對(duì)原始圖像的灰度/色度譜進(jìn)行分級(jí)平坦化，并以每一灰度/色度級(jí)的像素?cái)?shù)為縱坐標(biāo)，灰度/色度級(jí)為橫坐標(biāo)分別作分級(jí)平坦化后的灰度/色度譜，所用公式為TEi＝(OZi)1/m∑TEi/∑(OZi)1/m式中i＝0，1，2，...，N-1，N＝256，表示灰度/色度級(jí)，OZi為原始圖像中第i個(gè)灰度/色度級(jí)的像素?cái)?shù)，TEi為分級(jí)平坦化后第i個(gè)灰度/色度級(jí)的像素?cái)?shù)，m∈[O，∞)為平坦化級(jí)，根據(jù)轉(zhuǎn)換前后圖像總像素?cái)?shù)不變?cè)?，上述公式中∑TEi＝∑OZi；(6)選擇合適的平坦化級(jí)，得到該級(jí)對(duì)應(yīng)的平坦化后灰度/色度譜，并結(jié)合原始圖像灰度/色度譜，就可檢測(cè)出原始圖像中是否有隱藏的底層圖像信息。
在本發(fā)明中，分別計(jì)算出一幅圖像中0～255個(gè)灰度/色度級(jí)中每一灰度/色度級(jí)的像素?cái)?shù)，然后以屬于每一個(gè)灰度/色度的像素?cái)?shù)為縱坐標(biāo)(采用歸一化作圖，其值為所占百分?jǐn)?shù))，灰度/色度級(jí)為橫坐標(biāo)作出離散的二維圖，這種二維圖類似于功率譜中的譜線，故稱為灰度/色度譜。這種灰度/色度譜相當(dāng)于分辨率為一個(gè)灰度/色度級(jí)差的灰度/色度直方圖，具有一個(gè)灰度/色度級(jí)差的高分辨率。我們知道，對(duì)一個(gè)大于1的實(shí)數(shù)開m次方時(shí)，m越大得出的值越小，m趨于無窮時(shí)得出的值為1；而對(duì)一個(gè)小于1的正實(shí)數(shù)開m次方時(shí)，m越大得出的值也越大，m趨于無窮時(shí)得出的值也為1。根據(jù)這一原理，我們運(yùn)用公式TEi＝∑TEi(OZi)1/m/∑(OZi)1/m來獲得分級(jí)平坦化后的灰度/色度譜，結(jié)合圖像分級(jí)平坦化前的原始灰度/色度譜來判斷原始圖像中是否存在有隱藏的圖像信息，具體推算過程是當(dāng)m＝1時(shí)，根據(jù)上述公式得到的灰度/色度譜就是原始圖像的灰度/色度譜；m＞1時(shí)，原始灰度/色度譜中各灰度級(jí)上的像素點(diǎn)數(shù)得到重新分配，原始灰度/色度譜上像素點(diǎn)較多的灰度級(jí)分配一部分像素點(diǎn)到原始像素點(diǎn)較少的灰度級(jí)上，隨著m的增大，各灰度級(jí)上分配的像素點(diǎn)數(shù)越趨于相等，需要強(qiáng)調(diào)的是，原始灰度/色度譜中沒有像素點(diǎn)存在的灰度級(jí)上無論m取何值，分級(jí)平坦化后的圖譜中都不會(huì)有像素點(diǎn)數(shù)存在。當(dāng)m取合適的值時(shí)，含有少數(shù)像素點(diǎn)信息的譜線便會(huì)在該級(jí)對(duì)應(yīng)的分級(jí)平坦化圖譜中凸顯出來，結(jié)合原始灰度/色度譜便可判斷出原始圖像中是否存在有被隱藏了的受人類視覺分辨限制不能發(fā)現(xiàn)的圖像的灰度/色度信息，或在特殊環(huán)境下獲得的被強(qiáng)背景淹沒了的圖像的灰度/色度信息，或圖像中僅有少數(shù)像素占有的灰度/色度信息。從而在底層圖像挖掘中根據(jù)獲得的某級(jí)平坦化灰度/色度譜中像素的分布情況就可判斷出源圖像中是否隱藏有人類視覺不能看見的被強(qiáng)背景掩埋了的目標(biāo)圖像信息，是挖掘圖像信息，特別是挖掘隱藏了的或在特殊惡劣條件下獲得的圖像信息的強(qiáng)有力工具。
本發(fā)明的顯著效果是具有一個(gè)灰/色度級(jí)的高分辨率，可以挖掘出人類視覺不能看見的被隱藏了的圖像信息；或被強(qiáng)背景掩埋了的圖像信息；或圖像中少數(shù)像素占有的灰度/色度信息。是發(fā)現(xiàn)和檢測(cè)底層圖像信息的重要工具。該方法可用于文本、圖像的加解密，高密度傳輸，或挖掘在惡劣條件下拍攝的圖像信息，如汽車肇事后逃逸、金融機(jī)構(gòu)監(jiān)控圖像中隱藏的圖像信息。這些圖像信息可以是汽車輪廓，牌號(hào)，織物圖案，甚至是DNA圖像。


圖1是本發(fā)明方法的流程圖；圖2是傳統(tǒng)直方圖均衡化方法中直方圖的示意圖；圖3(a)、3(b)、3(c)分別是實(shí)施例1中原始圖像的灰度譜圖、1級(jí)平坦化灰度譜圖及4級(jí)平坦化灰度譜圖；圖4(a)、4(b)、4(c)分別是實(shí)施例2中原始圖像的灰度譜圖、1級(jí)平坦化灰度譜圖及4級(jí)平坦化灰度譜圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
實(shí)施例1假設(shè)源圖像是在一片灰度級(jí)為0的黑色圖像，其中隱藏有一個(gè)用灰度級(jí)為2的黑色線條畫成的五角星，人類視覺不能分辨出該黑色圖像中是否隱藏有五角星，按照傳統(tǒng)的均衡化直方圖方法也不能檢測(cè)出。如圖1所示，采用本發(fā)明方法的檢測(cè)步驟是(1)將指定格式的源像文件讀入計(jì)算機(jī)，或?qū)D像文件轉(zhuǎn)換成指定的格式后讀入計(jì)算機(jī)，然后由計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行圖像的灰度轉(zhuǎn)換，得到圖像中每個(gè)像素的灰度值，其轉(zhuǎn)換公式可以是用歸一化加權(quán)和公式，也可以用等權(quán)轉(zhuǎn)換公式，其中歸一化加權(quán)和公式為灰度值＝紅色度值×0.3+綠色度值×0.59+藍(lán)色度值×0.11；等權(quán)轉(zhuǎn)換公式為灰度值＝紅色度值/3+綠色度值/3+藍(lán)色度值/3。
(2)在得到圖像中每個(gè)像素的灰度值后，分別統(tǒng)計(jì)出灰度中每一灰度級(jí)的像素?cái)?shù)。
(3)以歸一化后的每一灰度級(jí)的像素?cái)?shù)為縱坐標(biāo)，灰度級(jí)為橫坐標(biāo)作出原始圖像的灰度譜，如圖3(a)所示。
(4)計(jì)算原始圖像總的像素?cái)?shù)。
(5)對(duì)原始圖像的灰度譜進(jìn)行分級(jí)平坦化，并以歸一化后的每一灰度級(jí)的像素?cái)?shù)為縱坐標(biāo)，灰度級(jí)為橫坐標(biāo)作分級(jí)平坦化后的灰度譜，所用公式為TEi＝(OZi)1/m∑TEi/∑(OZi)1/m式中i＝0，1，2，...，N-1，N＝256，表示灰度/色度級(jí)，OZi為原始圖像中第i個(gè)灰度/色度級(jí)的像素?cái)?shù)，TEi為分級(jí)平坦化后第i個(gè)灰度/色度級(jí)的像素?cái)?shù)，m∈[0，∞)為平坦化級(jí)，根據(jù)轉(zhuǎn)換前后圖像總像素?cái)?shù)不變?cè)?，上述公式中∑TEi＝∑OZi。
(6)選擇合適的平坦化級(jí)，得到該級(jí)對(duì)應(yīng)的平坦化后灰度譜，并結(jié)合原始圖像灰度譜，就可檢測(cè)出原始圖像中是否有隱藏的底層圖像信息。如圖3(b)所示，當(dāng)平坦化級(jí)為1(公式中m＝1)時(shí)，得到的1級(jí)平坦化灰度譜圖與圖3(a)所示的原始圖像的灰度譜相同，只能發(fā)現(xiàn)灰度級(jí)是0的圖像信息，看不出其中隱藏的圖像信息；當(dāng)平坦化級(jí)為4(公式中m＝4)時(shí)，得到的4級(jí)平坦化灰度譜圖如圖3(c)所示，可以看出除了0級(jí)灰度成分外尚有2級(jí)灰度成分，據(jù)此可判斷黑色背景圖像中隱藏有另外的圖像信息，運(yùn)用底層圖像挖掘方法就可進(jìn)一步挖掘出底層圖像是五角星。
實(shí)施例2假設(shè)源圖像是一個(gè)灰度為255(白色)的區(qū)域，在其中存在一個(gè)灰度為252的五角星，很明顯看起來整個(gè)是一片白色，人的視覺看不出任何圖像結(jié)構(gòu)。按照?qǐng)D1所示流程，采用本發(fā)明方法的檢測(cè)步驟是
(1)將指定格式的源像文件讀入計(jì)算機(jī)，或?qū)D像文件轉(zhuǎn)換成指定的格式后讀入計(jì)算機(jī)，然后由計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行圖像的灰度轉(zhuǎn)換，得到圖像中每個(gè)像素的灰度值，其轉(zhuǎn)換公式可以是用歸一化加權(quán)和公式，也可以用等權(quán)轉(zhuǎn)換公式，其中歸一化加權(quán)和公式為灰度值＝紅色度值×0.3+綠色度值×0.59+藍(lán)色度值×0.11；等權(quán)轉(zhuǎn)換公式為灰度值＝紅色度值/3+綠色度值/3+藍(lán)色度值/3。
(2)在得到圖像中每個(gè)像素的灰度值后，分別統(tǒng)計(jì)出灰度中每一灰度級(jí)的像素?cái)?shù)。
(3)以歸一化后的每一灰度級(jí)的像素?cái)?shù)為縱坐標(biāo)，灰度級(jí)為橫坐標(biāo)作出原始圖像的灰度譜，如圖4(a)所示。
(4)計(jì)算原始圖像總的像素?cái)?shù)。
(5)對(duì)原始圖像的灰度譜進(jìn)行分級(jí)平坦化，并以歸一化后的每一灰度級(jí)的像素?cái)?shù)為縱坐標(biāo)，灰度級(jí)為橫坐標(biāo)作分級(jí)平坦化后的灰度譜，所用公式為TEi＝(OZi)1/m∑TEi/∑(OZi)1/m式中i＝0，1，2，...，N-1，N＝256，表示灰度/色度級(jí)，0Zi為原始圖像中第i個(gè)灰度/色度級(jí)的像素?cái)?shù)，TEi為分級(jí)平坦化后第i個(gè)灰度/色度級(jí)的像素?cái)?shù)，m∈[0，∞)為平坦化級(jí)，根據(jù)轉(zhuǎn)換前后圖像總像素?cái)?shù)不變?cè)?，上述公式中∑TEi＝∑OZi。
(6)選擇合適的平坦化級(jí)，得到該級(jí)對(duì)應(yīng)的平坦化后灰度譜，并結(jié)合原始圖像灰度譜，就可檢測(cè)出原始圖像中是否有隱藏的底層圖像信息。如圖4(b)所示，當(dāng)平坦化級(jí)為1(公式中m＝1)時(shí)，得到的1級(jí)平坦化灰度譜圖與圖4(a)所示的原始圖像的灰度譜相同，只能發(fā)現(xiàn)灰度級(jí)是255的圖像信息，看不出其中隱藏的圖像信息；當(dāng)平坦化級(jí)為4(公式中m＝4)時(shí)，得到的4級(jí)平坦化灰度譜圖如圖4(c)所示，可以看出除了255級(jí)灰度成分外尚有252級(jí)灰度成分，據(jù)此可判斷白色背景圖像中隱藏有另外的圖像信息，運(yùn)用底層圖像挖掘方法就可進(jìn)一步挖掘出底層圖像是五角星。
如果底層圖像是彩色圖像，按照本發(fā)明方法照樣可以高分辨地檢測(cè)出底層圖像的色度信息，從而為后續(xù)挖掘工作提供方向。
在上述兩實(shí)施例中，當(dāng)平坦化級(jí)m的值取4時(shí)，隱藏圖像的灰度譜線就凸現(xiàn)了出來，根據(jù)本發(fā)明方法的原理，如果m的取值逐漸增大，底層圖像對(duì)應(yīng)灰度級(jí)的譜線逐漸增高，當(dāng)m趨于無窮大時(shí)，兩根譜線高度趨向接近。
權(quán)利要求
1.一種用于底層圖像挖掘的圖像灰度/色度信息的高分辨檢測(cè)方法，其特征在于包括下列步驟(1)將圖像進(jìn)行灰度/色度轉(zhuǎn)換，計(jì)算圖像中每個(gè)像素的灰度/色度值；(2)在得到圖像中每個(gè)像素的灰度/色度值后，分別統(tǒng)計(jì)每一灰度/色度級(jí)的像素?cái)?shù)，所述色度是指紅、綠、藍(lán)三種顏色中每種顏色的色度；(3)以每一灰度/色度級(jí)的像素?cái)?shù)為縱坐標(biāo)，灰度/色度級(jí)為橫坐標(biāo)分別作出原始圖像的灰度/色度譜；(4)計(jì)算原始圖像總的像素?cái)?shù)；(5)對(duì)原始圖像的灰度/色度譜進(jìn)行分級(jí)平坦化，并以每一灰度/色度級(jí)的像素?cái)?shù)為縱坐標(biāo)，灰度/色度級(jí)為橫坐標(biāo)分別作分級(jí)平坦化后的灰度/色度譜，所用公式為TEi＝(OZi)1/m∑TEi/∑(OZi)1/m式中i＝0，1，2，…，N-1，N＝256，表示灰度/色度級(jí)，OZi為原始圖像中第i個(gè)灰度/色度級(jí)的像素?cái)?shù)，TEi為分級(jí)平坦化后第i個(gè)灰度/色度級(jí)的像素?cái)?shù)，m∈[0，∞)為平坦化級(jí)，根據(jù)轉(zhuǎn)換前后圖像總像素?cái)?shù)不變?cè)恚鲜龉街小芓Ei＝∑OZi；(6)選擇合適的平坦化級(jí)，得到該級(jí)對(duì)應(yīng)的平坦化后灰度/色度譜，并結(jié)合原始圖像灰度/色度譜，就可檢測(cè)出原始圖像中是否有隱藏的底層圖像信息。
全文摘要
一種用于底層圖像挖掘的圖像灰度/色度信息的高分辨檢測(cè)方法，其步驟是1.得到圖像中每個(gè)像素的灰度/色度值；2.計(jì)算每一灰度/色度級(jí)的像素?cái)?shù)；3.作原始圖像的灰度/色度譜；4.計(jì)算原始圖像總像素?cái)?shù)；5.對(duì)原始圖像灰度/色度譜進(jìn)行分級(jí)平坦化，并以每一灰度/色度級(jí)像素?cái)?shù)為縱坐標(biāo)，灰度/色度級(jí)為橫坐標(biāo)作分級(jí)平坦化后的灰度/色度譜；6.選擇合適的平坦化級(jí)，得到該級(jí)對(duì)應(yīng)的平坦化后灰度/色度譜，結(jié)合原始圖像灰度/色度譜，就可檢測(cè)出原始圖像中是否有隱藏的底層圖像信息。本發(fā)明方法具有一個(gè)灰/色度級(jí)的分辨率，可挖掘出人的視覺不能看見的被強(qiáng)背景掩埋了的圖像信息，是發(fā)現(xiàn)和挖掘底層圖像信息的重要工具。
文檔編號(hào)G06T5/00GK1885344SQ20061005432
公開日2006年12月27日 申請(qǐng)日期2006年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月25日
發(fā)明者謝正祥, 王志芳, 劉玉紅, 熊興良 申請(qǐng)人:重慶醫(yī)科大學(xué)