可動態決定像素量化臨界值的影像均化編碼與解碼方法

2023-12-07 04:29:36 1

專利名稱：可動態決定像素量化臨界值的影像均化編碼與解碼方法
技術領域：
本發明涉及一種二維信息編碼與解碼的方法，且特別涉及一種可動態決定像素量化臨界值的影像均化編碼與解碼方法。
背景技術：
光學辨識碼(Optical Identification, 0ID)是一種可在一般印刷品中加入隱藏性數字數據及後續的獲取與辨識該隱藏性數字數據的技術。所謂隱藏性數字數據，由多個微小點依預設規則分布而形成的點陣圖案，該點陣圖案相當微小且顏色通常不顯明，容易在視覺上被忽視，也不影響印刷品中辨識出主要圖形所欲傳達的信息，因此被稱為隱藏性數字數據。當欲讀取該數字數據時，需通過一光學辨識器獲取點陣圖案，運用光學及影像處理技術，進行辨識及解碼動作，辨識出點陣圖案所代表的信號。一般而言，在實際產品之中常運用此技術配合一影像顯示裝置或一聲音撥放裝置等，根據先前的信號而產生相對的影像或聲音效果。此技術常應用於相關印刷產品，如兒童教學或娛樂用的點讀筆，例如，發明專利1235926所揭露的「製作圖像指標的方法及應用此圖項指標的處理系統、做標定位系統及電子書系統」。
為達到更良好的效果，此類技術通常在多項因素方面進行改善。例如，發明專利 1336866的「不變灰階的二維光學辨識碼的編碼方法與其印刷品」揭露一種辨識碼，包括一定位區塊與多個數據編碼區塊，每個區塊還包含多個指定圖樣，排列成矩陣。通過在定位區塊的最上一邊緣列與最左一邊緣列的位置填滿該指定圖樣，以及在該多個數據編碼區塊的中央位置填滿該指定圖樣，並且在每個數據編碼區塊裡填滿指定數目的指定圖樣，以改善編碼均化的效果。又如，發明專利1307048的「點陣型圖案的設計及其解碼方法及其裝置」 揭露一種編碼及解碼的方式，包括利用多個定位點、格點、及信息點的位置及特徵，再依據第一與第二判斷準則分別標示出該多個定位點、格點、及信息點以進行解碼，技術宣稱具有克服圖案旋轉、角度歪斜、或圖案不完整等問題，也具有視覺灰度一致性高等優點。又如，發明申請公開號200739452的「圖像指標」揭露一種包括一內容數據部及一表頭部的圖像指標，其內容數據部還包括多個為圖像單元，平均分布在多個虛擬區域裡，以期達到影像均化的效果。上述的各項專利皆著重於提升辨識度或編碼圖樣的均勻化，以減少編碼圖對視覺的幹擾，由此可見影像均化編碼在此技術商品化的重要性。
然而，在提升辨識度的同時，也必須考慮技術在商品化所遭遇的問題。點陣圖案隱藏於印刷品中，點陣圖樣愈複雜或不易辨識時，就必須採用印刷品質較好的技術，相對地印刷品的生產成本較高。而利用光學辨識器來獲取圖像，採用解析度較高的影像感測器，雖能獲得較佳的品質，但感測器單價較高，產品成本相對增加，此為廠商需克服的問題。
究其原因，現有的影像均化技術皆著重在一定的範圍或區域內平均的將點圖案 (或其他指定圖案)分布，而未將每個點圖案可能因印刷品質所產生的差異列入考量。換言之，每個點圖案的判斷依據為固定值；如此一來，不只缺乏彈性，也容易產生誤判而無法決定正確的解碼，甚至還會增加印刷生產的成本。
因此，一種可動態決定像素量化臨界值的影像均化編碼與解碼方法是設計者面臨的重要議題，也可為目前業界提供另一有效的解決方案。發明內容
基於上述現有技術的缺失，本發明的主要目的在於提供一種可動態決定像素量化臨界值的影像均化編碼與解碼方法，利用可動態決定像素量化的臨界值來減少噪聲影像 (noise)的幹擾，以達到提升影像辨識度的目的。
本發明為的另一目的在於提供一種可動態決定像素量化臨界值的影像均化編碼與解碼方法，利用可動態決定像素量化的臨界值來提升影像編碼的品質，以減少編碼圖對視覺的幹擾，進而達到影像編碼均化的目的。
為達成上述目的，本發明提供一種可動態決定像素量化臨界值的影像均化編碼與解碼方法，其編碼部分包括提供多個定位區塊以及多個影像像素；將該多個影像像素平均分成兩群組；將該兩組影像像素群位置以交錯的方式，依序分布在由該四個定位區塊做為頂點所構成的一虛擬四邊形的數據編碼區域內；依照一預設的整數值，從每組的影像像素群裡分別選出該整數個影像像素，將完成的編碼選擇，依其規範進行印刷。其解碼部分， 還包含將編碼圖中影像像素劃分群組；將各組影像像素群的每個影像像素依照其量化值排序；分別依據一預計的整數值判定已排序的每組影像像素群的每個影像像素為I或0， 以獲得每組各一臨界值，以及一各組編碼；檢查該各組編碼是否為編碼簿裡的一合法編碼； 若是，則將各組編碼組合成一整體編碼，至此完成解碼；反之，則回報解碼錯誤。
為期能對本發明的目的、功效及構造特徵有更詳盡明確的了解，茲舉可實施例並配合圖示說明如後



圖1所示為本發明的一種可動態決定像素量化臨界值的影像均化的編碼示意圖2所示為本發明的編碼流程圖以達成圖1中的影像編碼；
圖3所示為對應於圖2的解碼方法的流程圖以解碼圖1中的影像編碼。
其中，附圖標記說明如下
100:影像編碼
101 :定位區塊
102:影像像素
103:數據編碼區域具體實施方式
圖1所示為本發明的一種可動態決定像素量化臨界值的影像均化的編碼示意圖。 如圖1所示，本發明的影像編碼100包括四個定位圖案101、以及多個影像像素102，其中由該四個定位圖案101做為頂點所構成的一虛擬的四邊形可視為數據編碼區域103，而該多個影像像素102採用均勻但非規律、非矩陣的方式分布在該虛擬的數據編碼區域103內部。 值得注意的是，定位圖案101的位置和方向必須要能夠定義出虛擬的數據編碼區域103。例如，在本實施例中，定位圖案101為一包含四個像素點所構成的一特定圖案，其中三個像素點的排列略呈三角型，而第四個像素點則位於其中一角的一特定延伸距離的位置，以此來定義出定位圖案101的方向，再將該四個定位圖案101分別做為頂點，將所構成的一虛擬的四邊形視為數據編碼區域103，以限定該多個影像像素102所能分布的範圍，以利後續解碼時，獲取及辨識該影像編碼的基礎。
尤其值得注意的是，其中該多個影像像素102在數據編碼區域103內分布的方式必須為非規律排列型或非現有常見的矩陣型，且仍必須維持近似均勻的狀態，以達成視覺上的平衡(visual equilibrium)。舉例來說,如圖1所示,本實施例的影像像素102共計 20個,其分布與編號維持一定的亂度,而非規則狀。例如，第一排的像素編號O、19、I,並未與第二排的像素編號18、2、17、3對齊，也未與第三排的像素編號16、4、15、5、14對齊，以此類推。更進一步，每一排的像素之間其上、下、左、右的高低與距離，也可以有些微距離的差異，以增加一定的亂度。
當然，在本實施例中所示的定位圖案101的構成、位置、其方向，與多個影像像素 102的個數及分布，僅為示意用。本發明的實施並非限定於上述實施例。
圖2所示為本發明的編碼方法以達成圖1中的影像編碼。如圖2所示，步驟201 提供多個定位區塊以及多個影像像素。其中，該定位區塊還包含一定位圖案，且該多個定位區塊的定位圖案的位置和方向定義出一數據編碼區域，以供該多個影像像素在該數據編碼區域內分布，例如，在圖1的實施例中，包含有4個定位區塊以及20個影像像素。步驟202 將該多個影像像素平均分成兩群組，例如，將上述實施例的20個影像像素平均分成A組與B 組，其中A組與B組個包含10個影像像素。步驟203將該兩組影像像素群 以交錯的方式，依序分布在由該四個定位圖案做為頂點所構成的一虛擬四邊形的數據編碼區域內。例如，將 A組的影像像素群由上而下的分布，其中影像像素間的橫向間距，約略為影像像素間的縱向間距的兩倍左右，但非剛好兩倍，以維持一定的亂度；同樣地，再將B組的影像像素群由下而上的分布，置放於A組的兩個橫向相鄰的影像像素之間，或在一個A組的影像像素左側或右側。如此一來，兩組交錯分布且分別由上而下、與由下而上的影像像素群，便可達成前述的非規律排列型或非現有常見的矩陣型，且仍必須維持近似均勻的狀態，以達成視覺上的平衡，且不受噪聲影像幹擾(noise immune)。
步驟204依照一預設的整數，從每組的影像像素群裡分別選出該整數個影像像素，將其像素值設為1，也即，高準位(high)。例如，假設預定值為4，則自上述的A組與B組影像像素群中分別選出4個影像像素，將其像素值設為I。換言之，像素編號O 9等10個像素中會有4個像素值為I,而其他6個的像素值則為O,也即，低準位(low)。同樣地,像素編號10 19等10個像素中會有4個像素值為I,而其他6個的像素值則為O。如此一來，便完成決定該編碼的選擇，可以依其規範進行印刷。在上述的範例裡，每組像素群的合法編碼便可構成一編碼簿(code book)，例如，0001101010、1001101000、0000110110等為合法編碼(valid code)，而 0011001110、1000100010 等為不合法的編碼(invalid code)。值得注意的是，該預設的整數，在較佳的實施例中，應略小於每組總像素的一半，稱為稀疏編碼(sparse coding)，具有維持視覺平衡，以及易於偵測錯誤的優點。若該預設的整數過大， 可能會讓編碼圖對視覺產生幹擾。
圖3所示為對應於圖2的解碼方法以解碼圖1中的影像編碼。如圖3所示，步驟 301將編碼圖中影像像素劃分群組，例如，將影像像素平均分成A組與B組。步驟302將各組影像像素群的每個影像像素依照其量化值排序，例如，由高至低排序。由於所獲取的編碼圖中的每個影像像素的像素值(也即I或O)是以例如8位元的灰階值(8-bit grayscale) 來表示，此乃因為印刷的結果，編碼圖中每個影像像素的明暗程度可能呈現些微差異，或者在獲取編碼圖的過程，因環境光線或其他因素的影響，產生的影響差異。步驟303分別依據一預計的整數值判定已排序的每組影像像素群的每個影像像素為I或0，以獲得每組各一臨界值，以及一各組編碼。例如，在上述實施例中，由於每組影像像素群包括4個1，以及6 個0，因此，該已排序的每組影像像素群中，最前面4個像素值應為1，而後面6個像素值應為0，且該組的臨界值可視為介於最後一個I與第一個O之間。步驟304檢查該各組編碼是否為編碼簿裡的一合法編碼。有不同的因素可能導致產生非合法的該各組編碼，例如，已排序的每組影像像素群的量化值相同，導致產生過多或過少的像素值應為1，例如，3個或5個影像像素。因此此一檢查步驟可以依據該各組編碼中的像素值為I的影像像素個數來決定是否為合法編碼，或者，也可以利用各組影像像素群的臨界值是否有差異做為依據來該解碼是否正確。若是，則進行步驟305將各組編碼組合成一整體編碼，至此完成解碼；反之，則進行步驟306回報非合法編碼或解碼錯誤。
值得注意的是，在步驟304的檢查該各組編碼是否為合法編碼時，若發現為非合法編碼時，依其應用目的，尚可還包括一步驟來加以調整其臨界值，直到產生合法的各組編碼，或設定一調整次數上限，以增加本發明的解碼方法的錯誤偵測與自動修正能力。再者， 利用其各組的不同臨界值，也可增加編碼與解碼的彈性。
經由以上本發明的實施例與現有的現有技術比較，本發明有以下的優點
可動態決定像素量化的臨界值來減少噪聲影像的幹擾，以達到提升影像辨識度的目的。
可動態決定像素量化的臨界值來提升影像編碼的品質，以減少編碼圖對視覺的幹擾，進而達到影像編碼均化的目的。
因此，本發明的一種可動態決定像素量化臨界值的影像均化編碼與解碼方法，確能通過所揭露的技藝，達到所預期的目的與功效，符合發明專利的新穎性，進步性與產業利用性的要件。
惟，以上所揭露的圖示及說明，僅為本發明的較佳實施例而已，非為用以限定本發明的實施，大凡熟悉該項技藝的人士其所依本發明的精神，所作的變化或修飾，皆應涵蓋在以下本案的申請專利範圍內。
權利要求
1.一種可動態決定像素量化臨界值的影像均化編碼方法，其特徵在於，包含下列步驟提供多個定位區塊以及多個影像像素，其中，該定位區塊還包含一定位圖案，且該多個定位區塊的定位圖案的位置和方向定義出一數據編碼區域，以供該多個影像像素在該數據編碼區域內分布；將該多個影像像素平均分成一第一群組與一第二群組；將該第一群組與第二群組影像像素群以交錯的方式，依序分布在由該四個定位圖案做為頂點所構成的該數據編碼區域內；依照一預設的整數值，分別從該第一群組與第二群組影像像素群裡選出該整數個影像像素，將其像素值設為1，以完成編碼；以及依其規範，進行印刷該編碼。
2.如權利要求1所述的可動態決定像素量化臨界值的影像均化編碼方法，其特徵在於，該依序交錯分布兩組影像像素群步驟中的交錯的方式，是將該第一群組的影像像素群由上而下的分布，其中影像像素間的橫向間距，為影像像素間的縱向間距的兩倍左右，但非剛好兩倍，以維持一定的亂度；再將該第二群組的影像像素群由下而上的分布，置放於該第一群組的兩個橫向相鄰的影像像素之間，或在一個第一群組的影像像素左側或右側；該第一群組與一第二群組的影像像素交錯分布，且分別由上而下、與由下而上，達成一非規律排列型或矩陣型，但仍維持近似均勻的狀態，以達成視覺上的平衡，且不受噪聲影像幹擾。
3.如權利要求1所述的可動態決定像素量化臨界值的影像均化編碼方法，其特徵在於，該預定的整數值，小於該第一群組或第二群組總像素值的一半，以維持視覺平衡，以及易於偵測錯誤的優點。
4.一種可動態決定像素量化臨界值的影像均化解碼方法，其特徵在於，包含下列步驟將所獲取的編碼圖中影像像素平均分成一第一群組與一第二群組；將該第一群組與該第二群組影像像素群的每個影像像素依照其量化值從高到低排序;分別依據一預計的整數值判定已排序的該第一群組與該第二群組影像像素群的每個影像像素為I或0，以獲得各組的一臨界值，以及一各組編碼；其中，該已排序的各組影像像素群中，最前面該預定整數個像素值應為1，而後面其餘的像素值應為0，且各組的臨界值介於該組影像像素群最後一個I與第一個O之間；該各組編碼由各組內所有影像像素的各像素值所組成；檢查該各組編碼是否為一合法編碼；若是，則將該各組編碼組合成一整體編碼，完成解碼；反之，則回報非合法編碼或解碼錯誤。
5.如權利要求4所述的可動態決定像素量化臨界值的影像均化解碼方法，其特徵在於，該所獲取的編碼圖中的每個影像像素的像素值是以8位元的灰階值來表示，且其排序依據該8位元的灰階值。
6.如權利要求4所述的可動態決定像素量化臨界值的影像均化解碼方法，其特徵在於，該預定的整數值，小於該第一群組或第二群組總像素值的一半。
7.如權利要求4所述的可動態決定像素量化臨界值的影像均化解碼方法，其特徵在於，該檢查步驟依據該各組編碼中的像素值為I的影像像素個數來決定是否為合法編碼。
8.如權利要求4所述的可動態決定像素量化臨界值的影像均化解碼方法，其特徵在於，該檢查步驟依據該各組的臨界值是否相同來決定是否為合法編碼。
全文摘要
本發明公開了一種可動態決定像素量化臨界值的影像均化編碼與解碼方法，編碼部分包括提供多個定位區塊以及多個影像像素；將該多個影像像素平均分成兩群並以交錯的方式，依序分布在由該四個定位區塊做為頂點所構成的一虛擬四邊形的數據編碼區域內；依照一預設的整數值，從每組的影像像素群裡分別選出該整數個影像像素，將完成的編碼選擇，依其規範進行印刷。其解碼部分包含將編碼圖中影像像素分群；將各組影像像素群的每個影像像素依照其量化值排序；分別依據一預計的整數值判定已排序的每組影像像素群的每個影像像素為1或0，以獲得每組各一臨界值，及一各組編碼；檢查其是否為合法編碼；若是則組合成一整體編碼，否則回報解碼錯誤。
文檔編號H04N7/26GK103024371SQ201110295758
公開日2013年4月3日 申請日期2011年9月27日 優先權日2011年9月27日
發明者曾景宏, 彭勝銪 申請人:碩呈科技股份有限公司