一種基于查找表的fpga自適應膚色分割方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于查找表的FPGA自適應膚色分割方法，包含膚色分割方法和自適應方法，其中膚色分割方法包含以下步驟：建立查找表，將對應每一個CrCb值的膚色判定結果存儲于一張表中；從視頻流中獲得像素點，將像素點從RGB色彩空間轉換到YCrCb色彩空間；對像素點像素的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果；自適應方法包含以下步驟：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。本發明的方法，其速度快、消耗資源少且分割準確。
【專利說明】—種基于查找表的FPGA自適應膚色分割方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及圖像處理領域，具體涉及一種基于查找表的FPGA自適應膚色分割方法。
【背景技術】
[0002]在圖像處理過程中，用FPGA(Field — Programmable Gate Array),即現場可編程門陣列，來代替PC或MCU已經成為一種趨勢。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，在對橢圓膚色區域的擬合存在一定的困難。傳統上實現膚色分割采用以下兩種方式--第一，采用線性擬合的方式，其缺點是速度慢、消耗資源較多且實現自適應過程會比較復雜；第二，采用閾值分割的方式，其缺點是分割不準確。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種基于查找表的FPGA自適應膚色分割方法，其速度快、消耗資源少且分割準確。
[0005]本發明的目的通過以下的技術方案實現:
[0006]一種基于查 找表的FPGA自適應膚色分割方法，由膚色分割方法和自適應方法構成，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，將對應每一個CrCb值的膚色判定結果存儲于一張表中；
[0008]2)從視頻流中獲得像素點，將像素點從RGB色彩空間轉換到YCrCb色彩空間，即像素點的像素由RGB格式轉化成YCrCb格式，忽略Y參數，即轉化為CrCb格式；
[0009]3)對像素點像素的CrCb值，求出其在查找表的地址偏移量，即對像素點像素的CrCb值進行坐標轉換，具體過程為:對于像素點像素的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邊長的一半，再將求出的兩個值進行位拼接即求出該像素點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果；
[0011]自適應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。= 進行運算得
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個像素點的CrCb值。
[0015]所述的基于查找表的FPGA自適應膚色分割方法，膚色聚類中心是用FPGA內部寄存器進行存儲，在自適應方法中對寄存器進行寫操作，在膚色分割方法中對寄存器進行讀操作。
[0016]本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果:
[0017]本發明所使用的查找表是根據膚色訓練庫訓練得到膚色分布圖使用MATLAB等軟件產生的。在軟件中根據聚類區域的位置、大小、和形狀等參數自動產生橢圓型模版，并寫入MIF文件，以便FPGA開發工具能將查找表內容綜合成FPGA網表文件。
[0018]本發明克服了傳統FPGA實現膚色分割時，使用閾值分割方法乘法運算多，線性方程擬合復雜等缺點，能夠用簡單的加減運算，快速地實現非常復雜的膚色擬合模版。并且該方法能夠自動適應不同的環境光照條件，從運算速度和分割準確度兩方面提高了 FPGA實現膚色分割的性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明所述的基于查找表的FPGA自適應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自適應膚色分割方法，由膚色分割方法和自適應方法構成，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，將對應每一個CrCb值的膚色判定結果存儲于一張表中；
[0023]2)從視頻流中獲得像素點，將像素點從RGB色彩空間轉換到YCrCb色彩空間，即像素點的像素由RGB格式轉化成YCrCb格式，忽略Y參數，即轉化為CrCb格式；
[0024]3)對像素點像素的CrCb值，求出其在查找表的地址偏移量，即對像素點像素的CrCb值進行坐標轉換，具體過程為:對于像素點像素的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邊長的一半，再將求出的兩個值進行位拼接即求出該像素點在查找表中的地址偏移量，其中膚色聚類中心是用FPGA內部寄存器進行存儲，在膚色方法中對FPGA內部寄存器進行讀操作；
[0025]4)若地址偏移量超出查找表范圍，直接輸出結果為非膚色；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果；
[0026]自適應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個像素點的CrCb值，如圖2所示，打斜線與白點的即為膚色樣本，打白點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
【權利要求】
1.一種基于查找表的FPGA自適應膚色分割方法，由膚色分割方法和自適應方法構成，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，將對應每一個CrCb值的膚色判定結果存儲于一張表中； 2)從視頻流中獲得像素點，將像素點從RGB色彩空間轉換到YCrCb色彩空間，即像素點的像素由RGB格式轉化成YCrCb格式，忽略Y參數，即轉化為CrCb格式； 3)對像素點像素的CrCb值，求出其在查找表的地址偏移量，即對像素點像素的CrCb值進行坐標轉換，具體過程為:對于像素點像素的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邊長的一半，再將求出的兩個值進行位拼接即求出該像素點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果； 自適應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.根據權利要求1所述的基于查找表的FPGA自適應膚色分割方法，其特征在于，自適應方法的步驟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個像素點的CrCb值。
3.根據權利要求1所述的基于查找表的FPGA自適應膚色分割方法，其特征在于，所述的膚色聚類中心是用FPGA內部寄存器進行存儲，在自適應方法中對寄存器進行寫操作，在膚色分割方法中對寄存器進行讀操作。
【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 優先權日:2013年10月22日
【發明者】徐向民, 陳曉仕, 陳曉鵬, 陳舒樂 申請人:華南理工大學