[发明专利]图像处理装置、图像处理方法和程序

说明书

技术领域

本公开涉及图像处理装置、图像处理方法和程序，尤其涉及一种能够根据被输入以包围对象的闭合曲线的形状来生成距离图像并计算能量，由此来提高分配用于区分属于该对象的像素和不属于该对象的像素的特征的功能的性能的图像处理装置、图像处理方法和程序。

背景技术

在图像处理领域中，已经认为将图像分离为对象(前景)和背景的分割处理是一种重要的功能，并进行了很多研究。

这种分割处理实现了选择要进行特定处理的图像的部分的处理和提取图像的部分作为要与其它图像进行合成的对象的处理。

有效的分割处理(其中，给图像的每个像素分配两个属性(标签)，即，对象和背景中的一个)的例子包括grabcut方法(参考2004年8月，ACM Transactions on Graphics，23(3)，第309-314页，Carsten Rother，Vladimir Kolmogorov，Andrew Blake的标题为“GrabCut：interactive foreground extraction using iterated graphcuts”和美国专利第7660463号)。

在这种方法中，首先，用户指定围绕要提取的对象的矩形线或者闭合曲线。作为一种算法，在初始状态，确定矩形线的外部以包括背景的像素，并确定内部以包括对象的像素和背景的像素的混合。

参考对象的颜色分布模型和背景的颜色分布模型使用包括各个像素的似然性和由像素之间的色差获得的连续性这两个信息项来重复执行分割处理，同时更新颜色分布模型，以确定表示对象的像素。

获得各个像素的似然性和像素之间的色差作为表示能量的图形数据，该能量将要进行能量最小化计算，从而获得对象的像素集合。

用于最小化计算的能量对应于各个像素的似然性和像素之间的色差，并且输入的闭合曲线仅用于对像素进行属性分类，其中像素在初始状态被分类为前景和背景。

由于输入闭合曲线以围绕对象的外围，因此很可能闭合曲线与对象的最终形状相似，因此闭合曲线是要被积极利用的重要信息。

作为解决这种问题的简单方法，已经考虑了如下方法：将输入的闭合曲线向内收缩预定宽度，使得对象和背景之间的边界被包括在由输入的闭合曲线和收缩的闭合曲线限定的带区域内。

一般来说，执行收缩期望宽度的操作被称为“侵蚀”(Erosion)，并且已经提出使用这种方法来执行分割的方法(参考美国专利第7400767号)。

发明内容

然而，在这种方法中，是统一地执收缩处理，而不考虑形状和位置。

因此，为了最终获得包括在带区域中的边界，应该保证对于吸收(absorb)输入闭合曲线和轮廓形状之间的距离的变化有效的宽的宽度，或者重复执行处理以获得轮廓，并且因而这种方法是没有效率的。

因此，期望通过使用关于输入闭合曲线的信息获得对应于输入闭合曲线的形状的距离图像使得使用关于输入形状的信息附加地执行分割处理中的能量计算来提高分割处理的结果的精确度。

根据本公开的一个实施例，提供一种图像处理装置，包括输入闭合曲线获得单元，获得包括闭合曲线的图像，闭合曲线是为了包围包括在输入图像中的对象而输入；距离图像生成单元，根据输入的闭合曲线的形状，对应于到输入的闭合曲线的距离来生成具有针对各个像素设置的像素值的距离图像；能量计算单元，计算输入图像的输入图像能量，输入图像能量包括根据各个像素的距离而改变的距离能量或者根据各个像素的似然性而改变的似然性能量以及根据距离图像中相邻像素之间的色差而改变的色差能量，其中各个像素的似然性基于距离图像中对应于对象的区域的颜色分布模型和除了对象区域之外区域的颜色分布模型来获得；以及掩码图像生成单元，通过执行使得输入图像能量被最小化的计算并且根据最小化的输入图像能量分配表示输入图像的对象区域的属性或者表示除了对象区域之外的区域的属性，来生成掩码图像。

距离图像生成单可以通过计算来获得在相对于输入的闭合曲线内部中的中间轴，通过对计算出的中间轴和输入的闭合曲线之间的相对于像素位置的距离执行内部分割来获得像素的距离，并且根据距离生成具有设置给各个像素的像素值的距离图像。

距离图像生成单元可以通过对二值图像中的输入的闭合曲线的内部部分的形状执行细线化处理，来计算中间轴，所述二值图像通过对输入的闭合曲线执行二值化以获得内部部分和外部部分而获得。