專(zhuān)利名稱(chēng)：基于顏色和形狀匹配的3d模式識(shí)別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及3D電視技術(shù)，特別涉及3D模式識(shí)別方法。
背景技術(shù)：
3D電視是利用人眼視覺(jué)特性實(shí)現(xiàn)的一種立體電視技術(shù)。3D視頻圖像中包括了左眼圖像和右眼圖像，3D電視技術(shù)顯示終端按照某種方式顯示左眼圖像和右眼圖像，通過(guò)人眼合成產(chǎn)生立體圖像效果。隨著3D電視技術(shù)的發(fā)展，用戶(hù)對(duì)電視機(jī)3D功能的要求也逐漸提高，電視機(jī)廠(chǎng)商需要設(shè)計(jì)出更加友好的3D交互方式，但相對(duì)2D電視，3D電視的交互方式還是存在著諸多不便，如1、目前大部分的3D視頻都需要用戶(hù)自己去調(diào)整電視的3D視頻模式，如上下模式 (top&button)、左右模式(side by side)、行交織模式(line by line)等，特別是在對(duì)3D 節(jié)目預(yù)覽選擇的時(shí)候，會(huì)有一系列非常繁瑣的交互操作；2、HDMI (高清晰度媒體接口)等通道的外接設(shè)備的主菜單往往是2D模式，其播放完3D視頻后退回菜單時(shí)，很可能會(huì)用3D模式方式顯示2D模式菜單，用戶(hù)會(huì)看不清楚當(dāng)前界面是什么，更別說(shuō)友好交互了 ；3、幾種格式的3D視頻連播時(shí)，用戶(hù)在上一個(gè)視頻的3D模式下開(kāi)始播放另一個(gè)3D 格式的視頻，基本分不清楚應(yīng)該切換到哪一種3D格式。所以有需要、有必要進(jìn)行3D模式智能識(shí)別的研究，而3D模式的智能識(shí)別又由于3D 視頻的固有干擾(全局景深干擾、局部景深干擾、左右圖像色差干擾等)很難實(shí)施，特別是目前的電視上都不具備3D模式智能識(shí)別功能，電視機(jī)3D模式的切換不能夠自動(dòng)完成，給用戶(hù)的使用帶來(lái)極大不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題，就是針對(duì)3D模式不能自動(dòng)識(shí)別的缺點(diǎn)，提供一種基于圖像處理，特別是基于顏色和形狀匹配的3D模式識(shí)別方法。本發(fā)明解決所述技術(shù)問(wèn)題，采用的技術(shù)方案是，基于顏色和形狀匹配的3D模式識(shí)別方法，包括如下步驟a、獲取視頻圖像，將所述視頻圖像分為左眼圖像和右眼圖像；b、將左眼圖像作為模版圖像，右眼圖像作為目標(biāo)圖像，或者，將右眼圖像作為模版圖像左眼圖像作為目標(biāo)圖像；C、設(shè)定模版圖像的3D模式；d、提取目標(biāo)圖像的顏色特征，與模板圖像顏色進(jìn)行匹配；e、提取目標(biāo)圖像的輪廓特征，與模板圖像輪廓進(jìn)行匹配；f、上述匹配均達(dá)到設(shè)定條件，則獲取的視頻圖像為設(shè)定的3D模式，否則進(jìn)入步驟 g ；
g、重新設(shè)定模版圖像的3D模式，重復(fù)步驟d g ；h、如果目標(biāo)圖像與所有3D模式匹配均達(dá)不到設(shè)定條件，則獲取的視頻圖像不是 3D視頻圖像。進(jìn)一步的，在進(jìn)入步驟e之前，重新選擇模版圖像和目標(biāo)圖像以圖像中輪廓點(diǎn)較少的圖像為模版圖像，輪廓點(diǎn)較多的圖像作為目標(biāo)圖像。具體的，所述3D模式包括上下模式和左右模式。具體的，步驟d包括dl、將目標(biāo)圖像和模板圖像的RGB顏色空間轉(zhuǎn)換為HSV顏色空間，去除飽和度較低的像素點(diǎn)后，根據(jù)H特征獲取直方圖并計(jì)算其概率密度分布圖；d2、采用Meanshift算法找到直方圖顏色信息量最大的中心點(diǎn)；d3、將以步驟d2獲取的中心點(diǎn)為中心的搜索窗口分為左上、左下、右上、右下四個(gè)子窗口，并分別進(jìn)行概率密度分布圖的顏色總值模糊對(duì)比。具體的，當(dāng)目標(biāo)圖像概率密度分布圖的顏色總值占模版圖像概率密度分布圖的顏色總值的75% 120%，則顏色匹配達(dá)到設(shè)定條件。具體的，步驟e包括el、將模版圖像和目標(biāo)圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖；e2、對(duì)模版圖像和目標(biāo)圖像進(jìn)行膨脹腐蝕形態(tài)學(xué)濾波，去除獨(dú)立噪聲并增加圖像連續(xù)性；e3、對(duì)模版圖像和目標(biāo)圖像采用雙向抽取的方法構(gòu)造金字塔圖像；e4、對(duì)模版圖像和目標(biāo)圖像采用Sobel邊緣檢測(cè)算子對(duì)金字塔圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)，得到主輪廓金字塔圖像；e5、對(duì)模版圖像和目標(biāo)圖像的主輪廓金字塔圖像進(jìn)行快速Hausdorff距離變換， 得到能夠反映各像素點(diǎn)與邊緣點(diǎn)集之間最近距離的距離映射圖像；e6、用目標(biāo)圖像的距離映射圖像與模板圖像的距離映射圖像進(jìn)行匹配。具體的，如果目標(biāo)圖像與模板圖像的Hausdorff距離小于閾值，則輪廓匹配達(dá)到設(shè)定條件。更進(jìn)一步的，根據(jù)識(shí)別結(jié)果自動(dòng)切換視頻格式。本發(fā)明的有益效果是，采用顏色匹配與形狀匹配相結(jié)合的方式進(jìn)行3D模式識(shí)別， 只有顏色和形狀都達(dá)到匹配條件，才能最終確定3D模式。本發(fā)明具有3D視頻模式識(shí)別精確度高，識(shí)別算法簡(jiǎn)單高效的特點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例，詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案。本發(fā)明將圖像處理技術(shù)中成熟的顏色匹配算法和形狀匹配算法，應(yīng)用于3D視頻圖像的模式識(shí)別中，采用顏色匹配與形狀匹配相結(jié)合的方式進(jìn)行3D模式識(shí)別，只有顏色和形狀都達(dá)到匹配條件時(shí)才能確定識(shí)別到正確的3D模式。具體步驟如下第一步、獲取視頻圖像，將所述視頻圖像分為左眼圖像和右眼圖像。如果視頻圖像為3D視頻圖像，其每一幀圖像根據(jù)具體的3D模式，總可以分為左眼圖像和右眼圖像。如左右模式的3D視頻圖像，其每一幀圖像的左右兩部分分別對(duì)應(yīng)左眼圖像和右眼圖像；上下模式的3D視頻圖像，其每一幀圖像的上下兩部分則分別對(duì)應(yīng)左眼圖像和右眼圖像。這兩種3D視頻模式，是我國(guó)目前采用的3D模式。對(duì)于其他3D模式視頻圖像， 如行交織模式，每一幀圖像的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但也可以方位左眼圖像和右眼圖像。這里左右眼圖像是作為一幀進(jìn)行處理的，也就是將半幀圖像擴(kuò)展為一幀進(jìn)行處理。第二步、將左眼圖像作為模版圖像，右眼圖像作為目標(biāo)圖像，或者，將右眼圖像作為模版圖像左眼圖像作為目標(biāo)圖像。視頻圖像分為左眼圖像和右眼圖像后，將其中一幅圖像作為模板圖像，另一幅則為目標(biāo)圖像。第三步、先設(shè)定模版圖像的3D模式。由于目前國(guó)內(nèi)電視采用的3D模式通常只有兩種左右模式和上下模式。可以先將模板圖像設(shè)定為上述兩種模式之一，然后執(zhí)行下面步驟。第四步、提取目標(biāo)圖像的顏色特征，與模板圖像顏色進(jìn)行匹配。圖像顏色特征的提取和匹配，可以采用現(xiàn)有技術(shù)比較成熟的圖像處理方法進(jìn)行相關(guān)處理，如HSV顏色概率密度分布圖和Meanshift算法等。第五步、提取目標(biāo)圖像的輪廓特征，與模板圖像輪廓進(jìn)行匹配。同樣的，圖像輪廓特征的提取和匹配，也可以采用現(xiàn)有技術(shù)比較成熟的圖像處理方法進(jìn)行相關(guān)處理，如快速距離變換和金字塔分解加速Hausdorff距離匹配算法等。本發(fā)明推薦在進(jìn)行輪廓匹配時(shí)，重新選擇模版圖像和目標(biāo)圖像以圖像中輪廓點(diǎn)較少的圖像為模版圖像，輪廓點(diǎn)較多的圖像作為目標(biāo)圖像，提高匹配精度。第六步、如果上述匹配均達(dá)到設(shè)定條件，則判斷獲取的視頻圖像為設(shè)定的3D模式，如果上述匹配未達(dá)到設(shè)定條件，或未完全達(dá)到設(shè)定條件，則進(jìn)入第七步。第七步、重新設(shè)定一種模版圖像的3D模式，重復(fù)第四步 第七步。重新設(shè)定模版圖像的3D模式后，圖像處理算法中相關(guān)參數(shù)發(fā)生了變化，對(duì)于左右模式和上下模式，圖像處理過(guò)程中，主要是圖像長(zhǎng)寬比不同。第八步、如果目標(biāo)圖像與所有3D模式匹配均達(dá)不到設(shè)定條件，則獲取的視頻圖像不是3D視頻圖像。由于我國(guó)現(xiàn)行3D模式只有兩種(左右模式和上下模式)，一般只要進(jìn)行兩次匹配就可以判斷獲取的3D視頻圖像模式。還有一種例外情況是，目標(biāo)圖像與模板圖像總能夠達(dá)到設(shè)定的匹配條件，即無(wú)論模板圖像設(shè)定為左右模式或上下模式，目標(biāo)圖像都能夠與其達(dá)到設(shè)定匹配條件。這種情況一般出現(xiàn)在干擾信號(hào)非常強(qiáng)的情況下，如圖像為雪花干擾(無(wú)信號(hào)的隨機(jī)噪聲)，或者獲取的視頻圖像不是3D視頻圖像。下面對(duì)顏色匹配和形狀匹配這兩種匹配算法進(jìn)行詳細(xì)描述。一、顏色匹配流程顏色匹配方法，采用HSV顏色概率密度分布圖和Meanshift算法。首先介紹一下Meanshift算法，它實(shí)質(zhì)上是一種自適應(yīng)的梯度迭代找尋峰值的算法，主要處理對(duì)象是概率密度函數(shù)f(x)，只要給定了初始點(diǎn)，Meanshift算法就會(huì)使目標(biāo)點(diǎn)慢慢的移動(dòng)，最后收斂至某點(diǎn)。加入核函數(shù)的Meanshift如下
權(quán)利要求
1.基于顏色和形狀匹配的3D模式識(shí)別方法，包括如下步驟a、獲取視頻圖像，將所述視頻圖像分為左眼圖像和右眼圖像；b、將左眼圖像作為模版圖像，右眼圖像作為目標(biāo)圖像，或者，將右眼圖像作為模版圖像左眼圖像作為目標(biāo)圖像；C、設(shè)定模版圖像的3D模式；d、提取目標(biāo)圖像的顏色特征，與模板圖像顏色進(jìn)行匹配；e、提取目標(biāo)圖像的輪廓特征，與模板圖像輪廓進(jìn)行匹配；f、上述匹配均達(dá)到設(shè)定條件，則獲取的視頻圖像為設(shè)定的3D模式，否則進(jìn)入步驟g；g、重新設(shè)定模版圖像的3D模式，重復(fù)步驟d g；h、如果目標(biāo)圖像與所有3D模式匹配均達(dá)不到設(shè)定條件，則獲取的視頻圖像不是3D視頻圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于顏色和形狀匹配的3D模式識(shí)別方法，其特征在于，在進(jìn)入步驟e之前，重新選擇模版圖像和目標(biāo)圖像以圖像中輪廓點(diǎn)較少的圖像為模版圖像，輪廓點(diǎn)較多的圖像作為目標(biāo)圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于顏色和形狀匹配的3D模式識(shí)別方法，其特征在于，所述 3D模式包括上下模式和左右模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的基于顏色和形狀匹配的3D模式識(shí)別方法，其特征在于，步驟d包括dl、將目標(biāo)圖像和模板圖像的RGB顏色空間轉(zhuǎn)換為HSV顏色空間，去除飽和度較低的像素點(diǎn)后，根據(jù)H特征獲取直方圖并計(jì)算其概率密度分布圖；d2、采用Meanshift算法找到直方圖顏色信息量最大的中心點(diǎn)； d3、將以步驟d2獲取的中心點(diǎn)為中心的搜索窗口分為左上、左下、右上、右下四個(gè)子窗口，并分別進(jìn)行概率密度分布圖的顏色總值模糊對(duì)比。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于顏色和形狀匹配的3D模式識(shí)別方法，其特征在于，當(dāng)目標(biāo)圖像概率密度分布圖的顏色總值占模版圖像概率密度分布圖的顏色總值的75% 120%，則顏色匹配達(dá)到設(shè)定條件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的基于顏色和形狀匹配的3D模式識(shí)別方法，其特征在于，步驟f包括el、將模版圖像和目標(biāo)圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖；e2、對(duì)模版圖像和目標(biāo)圖像進(jìn)行膨脹腐蝕形態(tài)學(xué)濾波，去除獨(dú)立噪聲并增加圖像連續(xù)性；e3、對(duì)模版圖像和目標(biāo)圖像采用雙向抽取的方法構(gòu)造金字塔圖像； e4、對(duì)模版圖像和目標(biāo)圖像采用Sobel邊緣檢測(cè)算子對(duì)金字塔圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)，得到主輪廓金字塔圖像；e5、對(duì)模版圖像和目標(biāo)圖像的主輪廓金字塔圖像進(jìn)行快速Hausdorff距離變換，得到能夠反映各像素點(diǎn)與邊緣點(diǎn)集之間最近距離的距離映射圖像；e6、用目標(biāo)圖像的距離映射圖像與模板圖像的距離映射圖像進(jìn)行匹配。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于顏色和形狀匹配的3D模式識(shí)別方法，其特征在于，如果目標(biāo)圖像與模板圖像的Hausdorff距離小于閾值，則輪廓匹配達(dá)到設(shè)定條件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于顏色和形狀匹配的3D模式識(shí)別方法，其特征在于，根據(jù)識(shí)別結(jié)果自動(dòng)切換視頻格式。
全文摘要
本發(fā)明涉及3D電視技術(shù)，特別涉及3D模式識(shí)別方法。本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)3D模式不能自動(dòng)識(shí)別的缺點(diǎn)，公開(kāi)了一種基于圖像處理，特別是基于顏色和形狀匹配的3D模式識(shí)別方法。本發(fā)明的基于顏色和形狀匹配的3D模式識(shí)別方法，將視頻圖像分為左右眼圖像，然后設(shè)定其中一幅為某種3D模式的圖像，利用圖像處理技術(shù)中成熟的顏色匹配算法和形狀匹配算法，進(jìn)行左右眼圖像的顏色匹配和形狀匹，當(dāng)顏色和形狀都達(dá)到匹配條件時(shí)即確定視頻圖像的3D模式為設(shè)定的3D模式，否則判斷視頻圖像不是3D模式視頻圖像。本發(fā)明具有3D視頻模式識(shí)別精確度高，識(shí)別算法簡(jiǎn)單高效的特點(diǎn)。本發(fā)明可以用于電視機(jī)等視頻設(shè)備中，進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別和模式切換。
文檔編號(hào)G06K9/64GK102298708SQ20111023862
公開(kāi)日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月19日
發(fā)明者王鑫, 陳科宇 申請(qǐng)人:四川長(zhǎng)虹電器股份有限公司