[发明专利]使用内核融合的数字信号模式检测和分类

说明书

技术领域

本发明涉及信号处理，且更具体来说，涉及检测信号的形状。

背景技术

信号的位置检测可对分析和处理信号有用，其中所述信号表示的变量在所述位置显示显著改变。具体来说，检测位置在一变量中显示显著变量可对分析信号的形状、信号内的内容等有用。检测显著改变可在许多领域中有用，包括图像处理、音频处理、视频处理或任何其它信息处理应用。

举例来说，在图像处理领域中，检测显著强度改变出现的图像信号的位置可对检测图像内的边缘有用。这些检测到的边缘通常表示所关注的场景的结构属性，例如，深度的不连续性、表面定向的不连续性、材料属性的改变、场景照明的变化等。

图像信号包括表示所关注的场景内的特定位置处的强度和/或颜色的多个像素值。为了检测图像信号内的边缘，图像处理器将内核滤波器应用于图像。所述内核滤波器可被视作权重或乘法因子的矩阵。所述矩阵通常比应用所述矩阵的实际图像小得多。用于边缘检测的典型内核矩阵(例如)可为三个像素乘以三个像素(即，3×3内核)。

为了让图像处理器检测边缘，图像处理器可通过在图像上滑动内核而依次将内核矩阵应用于图像的像素中的每一者。图像处理器依次使内核定位在图像的每一像素上的中心处，且将中心像素周围的3×3区域的像素值乘以内核矩阵的对应权重以产生经加权的像素值。

图像处理器对经加权的像素值求和以获得图像信号的3×3部分的一阶导数。图像处理器将图像信号的3×3部分的一阶导数与阈值进行比较，且在一阶导数大于或等于所述阈值时检测边缘。可应用不同内核以执行不同类型的滤波。

发明内容

本发明针对用于确定信号的形状的技术。所述技术可用以检测信号的由所述信号表示的变量显示显著改变的位置并确定所述变量如何在检测到的位置上改变。以此方式，所述技术可被视作检测数字信号模式和对检测到的模式进行分类。举例来说，在图像处理的上下文中，所述技术可用以检测图像信号内的边缘，即，数字图像信号的显示显著强度改变的位置。在此上下文中，数字信号模式为图像信号内的边缘。

所述技术可检测边缘，和同时确定检测到的边缘的形状。举例来说，所述技术可用以确定检测到的边缘是尖锐的还是平滑的。有时候被称作硬边缘的尖锐边缘可出现在单一像素上。有时候被称作软边缘的平滑边缘可出现在若干像素上。为了检测边缘并辨别边缘形状(即，是尖锐的或平滑的)，所述技术可采用融合内核，其可在单一回合中计算若干位置处的多个一阶导数。

确定检测到的边缘的形状可增强图像处理器处理图像信号以通过比尖锐边缘更强力地锐化平滑边缘而产生更尖锐的图像的能力。本发明中所描述的技术可用以检测信号(表示正随时间、空间或另一维度而改变的变量)内的显著改变和具有显著改变的形状。举例来说，所述技术可用以检测音频信号、视频信号或其它类型的信号内的显著改变。

在一个方面中，一种方法包含：将内核应用于信号的一部分以在内核的单一回合中至少计算信号的所述部分的第一一阶导数和信号的所述部分的第二一阶导数；以及基于第一一阶导数和第二一阶导数而确定信号的所述部分的形状。

在另一方面中，一种装置包含包括边缘检测模块的处理器，所述边缘检测模块用以：将内核应用于信号的一部分以在内核的单一回合中至少计算信号的所述部分的第一一阶导数和信号的所述部分的第二一阶导数；以及基于第一一阶导数和第二一阶导数而确定信号的所述部分的形状。

在另一方面中，一种计算机可读媒体包含致使处理器进行以下动作的指令：将内核应用于信号的一部分以在内核的单一回合中至少计算信号的所述部分的第一一阶导数和信号的所述部分的第二一阶导数；以及基于第一一阶导数和第二一阶导数而确定信号的所述部分的形状。

在另一方面中，一种装置包含：用于将内核应用于信号的一部分以在内核的单一回合中至少计算信号的所述部分的第一一阶导数和信号的所述部分的第二一阶导数的装置；以及用于基于第一一阶导数和第二一阶导数而确定信号的所述部分的形状的装置。