一種基于查找表的fpga自適應(yīng)膚色分割方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于查找表的FPGA自適應(yīng)膚色分割方法，包含膚色分割方法和自適應(yīng)方法，其中膚色分割方法包含以下步驟：建立查找表，將對應(yīng)每一個CrCb值的膚色判定結(jié)果存儲于一張表中；從視頻流中獲得像素點(diǎn)，將像素點(diǎn)從RGB色彩空間轉(zhuǎn)換到Y(jié)CrCb色彩空間；對像素點(diǎn)像素的CrCb值，求出其在查找表的地址偏移量；若地址偏移量超出查找表范圍，直接輸出結(jié)果為非膚色；反之將其作為查找表的輸入量，查找表的輸出量即為膚色分割結(jié)果；自適應(yīng)方法包含以下步驟：以輸入圖像中手掌中心位置的像素顏色為膚色樣本；獲得膚色樣本后，求得膚色樣本像素的CrCb值的平均值C’，若該樣本為第一個樣本，則膚色聚類中心C1=C’，否則更新膚色聚類中心。本發(fā)明的方法，其速度快、消耗資源少且分割準(zhǔn)確。
【專利說明】—種基于查找表的FPGA自適應(yīng)膚色分割方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，具體涉及一種基于查找表的FPGA自適應(yīng)膚色分割方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在圖像處理過程中，用FPGA(Field — Programmable Gate Array),即現(xiàn)場可編程門陣列，來代替PC或MCU已經(jīng)成為一種趨勢。其中膚色分割是對圖像的前期處理，它的性能將在很大程度上影響下一級處理的性能，故提出一種具有高性能、低消耗的FPGA膚色分割方法是具有很高的實用性的。
[0003]但是FPGA本身的靈活性較低，在對橢圓膚色區(qū)域的擬合存在一定的困難。傳統(tǒng)上實現(xiàn)膚色分割采用以下兩種方式--第一，采用線性擬合的方式，其缺點(diǎn)是速度慢、消耗資源較多且實現(xiàn)自適應(yīng)過程會比較復(fù)雜；第二，采用閾值分割的方式，其缺點(diǎn)是分割不準(zhǔn)確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種基于查找表的FPGA自適應(yīng)膚色分割方法，其速度快、消耗資源少且分割準(zhǔn)確。
[0005]本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn):
[0006]一種基于查 找表的FPGA自適應(yīng)膚色分割方法，由膚色分割方法和自適應(yīng)方法構(gòu)成，兩個方法并行工作，同時處理，其中，膚色分割方法包含以下順序的步驟:
[0007]I)建立查找表，將對應(yīng)每一個CrCb值的膚色判定結(jié)果存儲于一張表中；
[0008]2)從視頻流中獲得像素點(diǎn)，將像素點(diǎn)從RGB色彩空間轉(zhuǎn)換到Y(jié)CrCb色彩空間，即像素點(diǎn)的像素由RGB格式轉(zhuǎn)化成YCrCb格式，忽略Y參數(shù)，即轉(zhuǎn)化為CrCb格式；
[0009]3)對像素點(diǎn)像素的CrCb值，求出其在查找表的地址偏移量，即對像素點(diǎn)像素的CrCb值進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，具體過程為:對于像素點(diǎn)像素的Cr或者Cb值，減去膚色聚類中心的Cr或者Cb值，然后加上查找表對應(yīng)邊長的一半，再將求出的兩個值進(jìn)行位拼接即求出該像素點(diǎn)在查找表中的地址偏移量；
[0010]4)若地址偏移量超出查找表范圍，直接輸出結(jié)果為非膚色；若地址偏移量未超出查找表范圍，將地址偏移量作為查找表的輸入量，查找表的輸出量即為膚色分割結(jié)果；
[0011]自適應(yīng)方法包含以下順序的步驟:
[0012]I)以輸入圖像中手掌中心位置的像素顏色為膚色樣本；





Cr，
[0013]2)獲得膚色樣本后，求得膚色樣本像素的CrCb值的平均值C= ，若該樣本為




[Cb'J
第一個樣本，則膚色聚類中心C1=C'否則將其與原來的膚色聚類中心C。= 進(jìn)行運(yùn)算得





LcbO _
到新的膚色聚類中心C1，計算公式為C1=0.875C0+0.125C，。[0014]自適應(yīng)方法的步驟I)中，所述的膚色樣本是由檢測算法檢測出手的位置，然后給出手部中心位置附近的9個像素點(diǎn)的CrCb值。
[0015]所述的基于查找表的FPGA自適應(yīng)膚色分割方法，膚色聚類中心是用FPGA內(nèi)部寄存器進(jìn)行存儲，在自適應(yīng)方法中對寄存器進(jìn)行寫操作，在膚色分割方法中對寄存器進(jìn)行讀操作。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0017]本發(fā)明所使用的查找表是根據(jù)膚色訓(xùn)練庫訓(xùn)練得到膚色分布圖使用MATLAB等軟件產(chǎn)生的。在軟件中根據(jù)聚類區(qū)域的位置、大小、和形狀等參數(shù)自動產(chǎn)生橢圓型模版，并寫入MIF文件，以便FPGA開發(fā)工具能將查找表內(nèi)容綜合成FPGA網(wǎng)表文件。
[0018]本發(fā)明克服了傳統(tǒng)FPGA實現(xiàn)膚色分割時，使用閾值分割方法乘法運(yùn)算多，線性方程擬合復(fù)雜等缺點(diǎn)，能夠用簡單的加減運(yùn)算，快速地實現(xiàn)非常復(fù)雜的膚色擬合模版。并且該方法能夠自動適應(yīng)不同的環(huán)境光照條件，從運(yùn)算速度和分割準(zhǔn)確度兩方面提高了 FPGA實現(xiàn)膚色分割的性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明所述的基于查找表的FPGA自適應(yīng)膚色分割方法的流程圖；
[0020]圖2為圖1所述方法的膚色樣本示意圖。
【具體實施方式】
[0021]如圖1、2，一種基于查找表的FPGA自適應(yīng)膚色分割方法，由膚色分割方法和自適應(yīng)方法構(gòu)成，兩個方法并行工作，同時處理，其中，膚色分割方法包含以下順序的步驟:
[0022]I)建立查找表，將對應(yīng)每一個CrCb值的膚色判定結(jié)果存儲于一張表中；
[0023]2)從視頻流中獲得像素點(diǎn)，將像素點(diǎn)從RGB色彩空間轉(zhuǎn)換到Y(jié)CrCb色彩空間，即像素點(diǎn)的像素由RGB格式轉(zhuǎn)化成YCrCb格式，忽略Y參數(shù)，即轉(zhuǎn)化為CrCb格式；
[0024]3)對像素點(diǎn)像素的CrCb值，求出其在查找表的地址偏移量，即對像素點(diǎn)像素的CrCb值進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，具體過程為:對于像素點(diǎn)像素的Cr或者Cb值，減去膚色聚類中心的Cr或者Cb值，然后加上查找表對應(yīng)邊長的一半，再將求出的兩個值進(jìn)行位拼接即求出該像素點(diǎn)在查找表中的地址偏移量，其中膚色聚類中心是用FPGA內(nèi)部寄存器進(jìn)行存儲，在膚色方法中對FPGA內(nèi)部寄存器進(jìn)行讀操作；
[0025]4)若地址偏移量超出查找表范圍，直接輸出結(jié)果為非膚色；若地址偏移量未超出查找表范圍，將地址偏移量作為查找表的輸入量，查找表的輸出量即為膚色分割結(jié)果；
[0026]自適應(yīng)方法包含以下順序的步驟:
[0027]I)以輸入圖像中手掌中心位置的像素顏色為膚色樣本，膚色樣本是由檢測算法檢測出手的位置，然后給出手部中心位置附近的9個像素點(diǎn)的CrCb值，如圖2所示，打斜線與白點(diǎn)的即為膚色樣本，打白點(diǎn)的像素即為手的中心位置；





Cr，
[0028]2)獲得膚色樣本后，求得膚色樣本像素的CrCb值的平均值C;= ，若該樣本為




[Cb-J第一個樣本，則膚色聚類中心C1=C'否則將其與原來的膚色聚類中心
【權(quán)利要求】
1.一種基于查找表的FPGA自適應(yīng)膚色分割方法，由膚色分割方法和自適應(yīng)方法構(gòu)成，兩個方法并行工作，同時處理，其中，膚色分割方法包含以下順序的步驟: O建立查找表，將對應(yīng)每一個CrCb值的膚色判定結(jié)果存儲于一張表中； 2)從視頻流中獲得像素點(diǎn)，將像素點(diǎn)從RGB色彩空間轉(zhuǎn)換到Y(jié)CrCb色彩空間，即像素點(diǎn)的像素由RGB格式轉(zhuǎn)化成YCrCb格式，忽略Y參數(shù)，即轉(zhuǎn)化為CrCb格式； 3)對像素點(diǎn)像素的CrCb值，求出其在查找表的地址偏移量，即對像素點(diǎn)像素的CrCb值進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，具體過程為:對于像素點(diǎn)像素的Cr或者Cb值，減去膚色聚類中心的Cr或者Cb值，然后加上查找表對應(yīng)邊長的一半，再將求出的兩個值進(jìn)行位拼接即求出該像素點(diǎn)在查找表中的地址偏移量； 4)若地址偏移量超出查找表范圍，直接輸出結(jié)果為非膚色；若地址偏移量未超出查找表范圍，將地址偏移量作為查找表的輸入量，查找表的輸出量即為膚色分割結(jié)果； 自適應(yīng)方法包含以下順序的步驟: O以輸入圖像中手掌中心位置的像素顏色為膚色樣本； 2)獲得膚色樣本后，求得膚色樣本像素的CrCb值的平均值C
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于查找表的FPGA自適應(yīng)膚色分割方法，其特征在于，自適應(yīng)方法的步驟I)中，所述的膚色樣本是由檢測算法檢測出手的位置，然后給出手部中心位置附近的9個像素點(diǎn)的CrCb值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于查找表的FPGA自適應(yīng)膚色分割方法，其特征在于，所述的膚色聚類中心是用FPGA內(nèi)部寄存器進(jìn)行存儲，在自適應(yīng)方法中對寄存器進(jìn)行寫操作，在膚色分割方法中對寄存器進(jìn)行讀操作。
【文檔編號】G06T7/40GK103544704SQ201310498998
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月22日
【發(fā)明者】徐向民, 陳曉仕, 陳曉鵬, 陳舒樂 申請人:華南理工大學(xué)