电视画面中的固定图像提取方法及装置

摘要

本发明公开了一种电视画面中的固定图像提取方法及装置。由于融合了电视画面中的半透明固定图像和部分电视画面的像素点的色彩值会介于最小极限值和最大极限值之间，而不会达到最小极限值和最大极限值，因此，本发明分别采集电视画面中各像素点所出现过的最小色彩值和最大色彩值，并记录于最小极限值矩阵和最大极限值矩阵中的对应位置元素中，从而能够确定最小极限值矩阵和最大极限值矩阵中，取值从未达到过最小极限值和最大极限值的元素所在位置，将确定的上述元素所在位置确定为电视画面中的固定图像中各像素点在电视画面中的位置，即可获得电视画面中的半透明固定图像。本发明也适用于电视画面中的不透明固定图像的提取。

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理技术，具体涉及电视画面中的固定图像提取方法及装置。

背景技术

目前，现有的电视台台标图像提取技术一般采用寻找电视画面上始终固定不变的像素点，然后将它们提取出来，还原出台标图像。该技术根据电视画面的高、宽尺寸建立一个二维矩阵，矩阵的每个元素分别对应图像的一个像素点，各元素的值是各对应像素点的色彩值，现有的电视台台标提取技术即是通过寻找色彩值不变的像素点来提取台标图像。

但是这种方式只适用于不透明的电视台台标图像的提取，对于半透明图像融合效果的电视台台标的提取，效果就不理想。

主要是因为不透明台标图像的色彩值是固定不变的；而对于半透明台标图像，其所处区域像素点的色彩值，融合了台标图像本身和透过台标图像显示的电视画面。因此，虽然半透明台标图像本身的色彩值固定不变，但透过台标图像显示的电视画面的色彩值是不断变化的，从而使得半透明台标图像所处区域的像素点的色彩值也是不断变化的。

可见，如果按照现有的台标图像提取方式提取半透明台标图像，则无法寻找到色彩值固定不变的像素点，从而无法提取到半透明台标图像。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种电视画面中固定图像提取方法及装置，应用本发明可以提取电视画面中半透明固定图像。

为解决上述技术问题，本发明提出的台标图像提取方法的技术方案为：

一种电视台台标图像提取方法，根据电视画面的尺寸设置最小极限值矩阵和最大极限值矩阵，所述最小极限值矩阵和最大极限值矩阵中的各元素，分别与电视画面中对应位置的像素点一一对应，该方法包括：

将最小极限值矩阵中对应的各元素取值，更新为所述电视画面中对应位置像素点所出现过的最小色彩值；将最大极限值矩阵中的各元素取值，更新为所述电视画面中对应位置像素点所出现过的最大色彩值；

所述最小极限值矩阵和最大极限值矩阵中的所有元素取值在预设时间段内均未发生更新时，确定所述最小极限值矩阵中取值大于预设最小极限值的元素所对应的像素点在所述电视画面中的位置，并确定所述最大极限值矩阵中取值小于预设最大极限值的元素所对应的像素点在所述电视画面中的位置；

将确定的所有位置，确定为所述台标图像中各像素点在所述电视画面中的位置。

所述预设最小极限值为表示黑色的色彩值，所述预设最大极限值为表示白色的色彩值。

所述电视画面可以为YUV格式；

所述预设最小极限值、最大极限值、以及最小极限值矩阵和最大极限值矩阵中各元素的取值，均包括分别表示Y、U、V分量的3个字节。

可以预先设置所述最小极限矩阵中各元素的初始值为所述预设最大极限值，可以预先设置所述最大极限矩阵中各元素的初始值为所述预设最小极限值；

所述将最小极限值矩阵中对应的各元素取值，更新为所述电视画面中对应位置像素点所出现过的最小色彩值可以包括：当所述电视画面对应位置像素点的当前色彩值小于所述最小极限值矩阵中对应元素的当前取值时，将该元素的当前取值更新为对应位置像素点的当前色彩值；

所述将最大极限值矩阵中的各元素取值，更新为所述电视画面中对应位置像素点所出现过的最大色彩值可以包括：当对应位置像素点的当前色彩值大于所述最大极限值矩阵中对应元素的当前取值时，将该元素的当前取值更新为对应位置像素点的当前色彩值。

可以预先设置位置映射矩阵，该矩阵中的各元素分别与电视画面中对应位置的像素点一一对应；

所述将确定的所有位置确定为所述台标图像中各像素点在所述电视画面中的位置可以包括：将所述位置映射矩阵中，与确定的所有位置分别对应的各元素设置为表示台标图像像素点位置的取值。

所述将位置映射矩阵中，与确定的所有位置分别对应的各元素设置为表示台标图像像素点位置的取值之后，该方法可以进一步包括：

确定一位置区域，该区域包括所述位置映射矩阵中取值为表示台标图像像素点位置的所有元素；

根据所确定的位置区域，提取所述最小极限值矩阵或最大极限值矩阵中对应位置的所有元素并将提取的所有元素转换为图像。

所述预设时间段不少于30分钟。

所述电视画面中的固定图像为电视台台标图像。

本发明提出的台标图像提取装置的技术方案为：

一种电视台台标图像提取装置，该装置包括：最小极限值矩阵设置单元、最大极限值矩阵设置单元、矩阵更新单元、非极限值元素确定单元、像素位置确定单元，其中，

所述最小极限值矩阵设置单元中，设置了与电视画面的尺寸相匹配的最小极限值矩阵，所述最小极限值矩阵中的各元素分别与电视画面中对应位置的像素点一一对应；

所述最大极限值矩阵设置单元中，设置了与电视画面的尺寸相匹配的最大极限值矩阵，所述最大极限值矩阵中的各元素分别与电视画面中对应位置的像素点一一对应；

所述矩阵更新单元，将最小极限值矩阵中对应的各元素取值，更新为所述电视画面中对应位置像素点所出现过的最小色彩值；将最大极限值矩阵中的各元素取值，更新为所述电视画面中对应位置像素点所出现过的最大色彩值；

所述非极限值元素确定单元，在所述最小极限值矩阵和最大极限值矩阵中的所有元素取值在预设时间段内均未发生更新时，确定所述最小极限值矩阵中取值大于预设最小极限值的元素所对应的像素点在所述电视画面中的位置，并确定所述最大极限值矩阵中取值小于预设最大极限值的元素所对应的像素点在所述电视画面中的位置；

所述像素位置确定单元，将所述非极限值元素确定单元确定的所有位置，确定为所述台标图像中各像素点在所述电视画面中的位置。

所述预设最小极限值可以为表示黑色的色彩值、所述预设最大极限值可以为表示白色的色彩值。

所述电视画面可以为YUV格式；

所述预设最小极限值、最大极限值、以及最小极限值矩阵和最大极限值矩阵中各元素的取值，均包括分别表示Y、U、V分量的3个字节。

所述最小极限值矩阵设置单元中的所述最小极限矩阵中各元素的初始值，可以预先设置为所述预设最大极限值；所述最大极限值矩阵设置单元中的所述最大极限矩阵中各元素的初始值，可以预先设置为所述预设最小极限值；

所述矩阵更新单元在所述电视画面对应位置像素点的当前色彩值小于所述最小极限值矩阵中对应元素的当前取值时，将该元素的当前取值更新为对应位置像素点的当前色彩值；

所述矩阵更新单元在所述电视画面对应位置像素点的当前色彩值大于所述最大极限值矩阵中对应元素的当前取值时，将该元素的当前取值更新为对应位置像素点的当前色彩值。

该装置还包括位置映射矩阵设置单元，该单元中设置了位置映射矩阵，所述位置映射矩阵中的各元素分别与电视画面中对应位置的像素点一一对应；

所述像素位置确定单元将所述位置映射矩阵中，与所述非极限值元素确定单元所确定的所有位置分别对应的各元素设置为表示台标图像像素点位置的取值。

该装置可以进一步包括：位置区域确定单元、图像转换单元，其中，

所述位置区域确定单元，在所述像素位置确定单元将所述位置映射矩阵中与所述非极限值元素确定单元所确定的所有位置分别对应的各元素设置为表示台标图像像素点位置的取值之后，确定一位置区域，该区域包括所述位置映射矩阵中取值为表示台标图像像素点位置的所有元素；

图像转换单元，根据所述区域确定单元所确定的位置区域，提取所述最小极限值矩阵或最大极限值矩阵中对应位置的所有元素并将提取的所有元素转换为图像。

所述预设时间段不少于30分钟。

所述电视画面中的固定图像为电视台台标图像。

由上述技术方案可见，由于融合了电视画面中的半透明固定图像和部分电视画面的像素点的色彩值会介于最小极限值和最大极限值之间，而不会达到最小极限值和最大极限值，因此，本发明分别采集电视画面中各像素点所出现过的最小色彩值和最大色彩值，并记录于最小极限值矩阵和最大极限值矩阵中的对应位置元素中，从而能够确定最小极限值矩阵和最大极限值矩阵中，取值从未达到过最小极限值和最大极限值的元素所在位置，将确定的上述元素所在位置确定为电视画面中的半透明固定图像中各像素点在电视画面中的位置，即可获得该半透明的固定图像。

当然，上述技术方案也适用于电视画面中的不透明固定图像的提取。

附图说明

图1是本发明实施例中电视台台标图像提取方法的流程图；

图2是本发明实施例中电视台台标图像提取装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

首先介绍图像的半透明效果：

半透明图像融合效果实际上是对两副图像的对应像素采用Alpha融合处理来得到新的像素，在目前的应用环境中该Alpha融合就是：

电视画面像素色彩值×M％+台标像素色彩值×N％＝新的电视画面像素色彩值

又因为在通常情况下，M+N＝100，所以上面的公式可以变为：

电视画面像素色彩值×(100-N)％+台标像素色彩值×N％＝新的电视画面像素色彩值

可见，当N＝100的时候，台标就是以完全不透明的方式叠加到电视画面中去的。因此，无论台标是否采用了半透明效果，本发明的方法都能适用。

电视视频信号通常采用的是YUV的图像格式，每个像素的分量(Y分量、U分量、V分量)的取值范围在[0，255]之间，且同一个像素点的各分量都采用同一个N值进行Alpha融合。

根据以上的结果可以推理得出：

台标像素色彩值×N％≤新的电视画面像素色彩值≤255×(100-N)％+台标像素色彩值×N％

其中，台标像素色彩值×N％是该像素点与黑色背景进行Alpha融合后的值，255×(100-N)％+台标像素色彩值×N％是该像素点与白色背景进行Alpha融合后的值，因为黑色背景和白色背景的色彩值分别是0和255。

可见，融合了半透明台标图像和部分电视画面的色彩值不会为黑或白。

因此，本发明中，首先根据电视画面的尺寸设置最小极限值矩阵和最大极限值矩阵，该最小极限值矩阵和最大极限值矩阵中的各元素，分别与电视画面中对应位置的像素点一一对应。

然后，在播放电视画面时，将最小极限值矩阵中对应的各元素取值，更新为电视画面中对应位置像素点所出现过的最小色彩值；将最大极限值矩阵中的各元素取值，更新为电视画面中对应位置像素点所出现过的最大色彩值。

当最小极限值矩阵和最大极限值矩阵中的所有元素取值在预设时间段内均未发生更新时，确定最小极限值矩阵中取值大于预设最小极限值，即表示的色彩值未曾出现黑色的元素所对应的像素点在电视画面中的位置，并确定最大极限值矩阵中取值小于预设最大极限值，即表示的色彩值未曾出现白色的元素所对应的像素点在电视画面中的位置。

由于融合了半透明台标图像和部分电视画面的色彩值不会为黑或白，因此，即可将上述确定的色彩值未曾出现过黑色或白色的所有位置，确定为台标图像中各像素点在电视画面中的位置。

本发明中，由于电视画面为YUV格式，因此所述预设最小极限值、预设最大极限值、以及最小极限值矩阵和最大极限值矩阵中各元素的取值，均包括分别表示Y、U、V分量的3个字节。

在开始进行电视台台标图像提取之前，可以预先设置最小极限矩阵中各元素的初始值为所述预设最大极限值、预先设置最大极限矩阵中各元素的初始值为所述预设最小极限值。

这样，将最小极限值矩阵中对应的各元素取值，更新为所述电视画面中对应位置像素点所出现过的最小色彩值的具体处理过程可以包括：当对应位置像素点的当前色彩值小于所述最小极限值矩阵中对应元素的当前取值时，将该元素的当前取值更新为对应位置像素点的当前色彩值。

而将最大极限值矩阵中的各元素取值，更新为所述电视画面中对应位置像素点所出现过的最大色彩值的具体处理过程可以包括：当对应位置像素点的当前色彩值大于所述最大极限值矩阵中对应元素的当前取值时，将该元素的当前取值更新为对应位置像素点的当前色彩值。

为了确定台标图像中各像素点在电视画面中的位置，本发明可以预先设置一位置映射矩阵，该矩阵中的各元素分别与电视画面中对应位置的像素点一一对应，前述将确定的所有位置确定为所述台标图像中各像素点在电视画面中的位置包括：将位置映射矩阵中，与确定的所有位置分别对应的各元素设置为表示台标图像像素点位置的取值。

以下以提取电视频道x的电视台台标为例对本发明进行详细说明。

图1是本发明实施例中电视台台标图像提取方法的流程图，如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤101，建立最小极限值矩阵R(min，x)、最大极限值矩阵R(max，x)以及位置映射矩阵P(x)。

本步骤中，根据电视画面的宽、高尺寸，为电视频道x分别建立一个最小极限值矩阵R(min，x)，一个最大极限值矩阵R(max，x)以及一个位置映射矩阵P(x)，各矩阵的元素与电视画面的像素是一一对应的。其中，最小极限值和最大极限值矩阵的特点是：

(1)矩阵为二维矩阵；

(2)矩阵的每个元素是一个YUV图像格式的像素色彩值，即每个元素的取值是一个长度为3个字节的整数，各个字节分别对应于Y、U、V分量；

(3)最小极限值矩阵R(min，x)只记录在频道x的节目播放过程中，每个像素位置出现的最小值，最大极限值矩阵R(max，x)只记录在频道x的节目播放过程中，每个像素位置出现的最大值；

(4)在正式开始进行电视台台标图像提取之前，需要将最小极限值矩阵里的各元素的初始值预先设置为预设最大极限值，这里预设最大极限值为白色的色彩值，即将最小极限值矩阵里的全部元素用[255，255，255]初始化；将最大极限值矩阵里的各元素的初始值预先设置为预设最小极限值，这里预设最小极限值为黑色的色彩值，即将最大极限值矩阵里的全部元素用[0，0，0]初始化。

位置映射矩阵P(x)的特点是：该矩阵为二维矩阵，每个元素是一个长度为1位的二进制数，即每个元素的取值或者是0或者是1；在正式开始进行电视台台标提取之前，将的位置映射矩阵里的全部元素用0初始化。

步骤102，开始时间段T计时。

步骤103，R(min，x)和R(max，x)分别记录频道x电视画面中每个像素位置出现的最小值和最大值。

本步骤中，在处理频道x的电视画面图像时，用最小极限值矩阵R(min，x)来记录此频道电视画面中每个像素位置出现的最小值，用最大极限值矩阵R(max，x)来记录此频道电视画面中每个像素位置出现的最大值，具体方法是：将一个像素的YUV分量作为一个长度为3个字节的整数来看待，遍历当前视频帧图像的每一个像素，对比各个像素和它们在最小极限值矩阵R(min，x)中相应位置的元素的色彩值，如果当前像素的任一分量色彩值小于它在最小极限值矩阵R(min，x)中对应位置的元素的色彩值分量，则将当前像素的色彩值作为它在最小极限值矩阵R(min，x)中相应位置的像素的色彩值，否则不作任何处理，例如：某一像素点的色彩值为[10，20，30]，该像素点对应于矩阵R(min，x)中的元素当前取值为[8，22，30]，则由于该像素点的色彩分量值20小于矩阵R(min，x)中的元素分量22，因此R(min，x)中该像素点对应元素的取值被替换为该像素点的色彩值，即将[8，22，30]替换为[10，20，30]。同理进行最大极限值矩阵R(max，x)的处理，即：遍历当前视频帧图像的每一个像素，对比各个像素和它们在最大极限值矩阵R(max，x)中相应位置的像素的色彩值，如果当前像素的任一分量色彩值大于它在最大极限值矩阵R(max，x)中对应位置的元素的色彩值分量，则将当前像素的色彩值作为它在最大极限值矩阵R(max，x)中相应位置的像素的色彩值，否则不作任何处理。

步骤104，在时间段T内，判断R(min，x)和R(max，x)是否没有发生任何变化。

本步骤中，判断在时间段T内，最小极限值矩阵R(min，x)和最大极限值矩阵R(max，x)是否都没有发生任何变化，如果是则执行步骤105，否则执行步骤102，即重新开始计时。如果在时间段T内，R(min，x)和R(max，x)没有发生任何变化，则本发明认为当前电视频道画面的各像素点色彩值已经取遍[0，0，0]至[255，255，255]的所有值。

需要指出的是，为了提高台标提取结果的准确性，时间段T尽可能长，根据经验，建议时间段T不少于30分钟。当最大极限矩阵R(max，x)或最小极限矩阵R(min，x)发生了任何变化，时间段T都要重新开始计时；当电视画面切换到其它频道时，时间段T暂停计时，直到下次切换回此频道。

步骤105，根据R(min，x)和R(max，x)的结果，将P(x)中相应位置元素置1。

本步骤中，根据最大极限矩阵R(max，x)中所有不等于[255，255，255]的像素点，在位置映射矩阵P(x)中将相应位置的元素置为1；根据最小极限矩阵R(min，x)中所有不等于[0，0，0]的像素点，在位置映射矩阵P(x)中将相应位置的元素置为1。

经过步骤105，位置映射矩阵P(x)中所有为1的元素即对应于台标所在的像素，据此即可提取出台标图像。

需要指出的是，在步骤105中，由于白色像素点和黑色像素点的色彩值分别是[255，255，255]和[0，0，0]，因此根据最大极限矩阵R(max，x)中所有不等于[255，255，255]的像素点所获取的台标像素，不包括台标图像中可能存在的白色像素，根据最小极限矩阵R(min，x)中所有不等于[0，0，0]的像素点所获取的台标像素，不包括台标图像中可能存在的黑色像素，但由于台标的白色像素会被步骤105中的最小极限矩阵R(min，x)提取，台标的黑色像素会被步骤105中的最大极限矩阵R(max，x)提取，因此最大最小极限值矩阵合起来提取不会遗漏任何台标像素。同时，本发明可以根据步骤105中，最大极限矩阵R(max，x)与最小极限矩阵R(min，x)中相同位置上具有相同色彩值的元素，得到台标中的不透明像素，而其它的台标像素则属于半透明融合的像素。

另外，可以确定一位置区域，该区域包括所述位置映射矩阵中取值为表示台标图像像素点位置的所有元素；然后，根据所确定的位置区域，提取最小极限值矩阵或最大极限值矩阵中对应位置的所有元素并将提取的所有元素转换为图像，即得到了黑色背景或白色背景的台标图像。

例如，在P(x)所有取值为1的元素中，找出位于P(x)矩阵最左、最右、最上、最下的元素，由最上、最下的元素所在的行以及最左、最右的元素所在的列为边界构成了P(x)内的一个矩形区域，在最小极限矩阵R(min，x)提取出和该P(x)内矩形区域元素相对应的元素，则这些提取出的元素即构成了黑色背景的台标图像。同理可以在最大极限矩阵R(max，x)中得到白色背景的台标图像。

以上是对本发明实施例中台标图像提取方法的详细说明，下面，再对本发明实施例中的台标图像提取装置进行说明。

图2是本发明实施例中电视台台标图像提取装置的结构示意图。如图2所示，该装置包括：最小极限值矩阵设置单元201、最大极限值矩阵设置单元202、矩阵更新单元203、非极限值元素确定单元204、像素位置确定单元205。

其中，最小极限值矩阵设置单元201中，设置了与电视画面的尺寸相匹配的最小极限值矩阵，该最小极限值矩阵中的各元素分别与电视画面中对应位置的像素点一一对应。

最大极限值矩阵设置单元202中，设置了与电视画面的尺寸相匹配的最大极限值矩阵，该最大极限值矩阵中的各元素分别与电视画面中对应位置的像素点一一对应。

矩阵更新单元203，将最小极限值矩阵中对应的各元素取值，更新为电视画面中对应位置像素点所出现过的最小色彩值；并将最大极限值矩阵中的各元素取值，更新为电视画面中对应位置像素点所出现过的最大色彩值。

非极限值元素确定单元204，在最小极限值矩阵和最大极限值矩阵中的所有元素取值在预设时间段内均未发生更新时，确定最小极限值矩阵中取值大于预设最小极限值的元素所对应的像素点在所述电视画面中的位置，并确定所述最大极限值矩阵中取值小于预设最大极限值的元素所对应的像素点在所述电视画面中的位置。

像素位置确定单元205，将非极限值元素确定单元204确定的所有位置，确定为所述台标图像中各像素点在所述电视画面中的位置。

实际应用中，电视画面可以为YUV格式，且预设最小极限值可以为表示黑色的色彩值、预设最大极限值可以为表示白色的色彩值。

这种情况下，预设最小极限值、预设最大极限值、以及最小极限值矩阵和最大极限值矩阵中各元素的取值，均包括分别表示Y、U、V分量的3个字节。

在台标图像开始提取之前，最小极限值矩阵设置单元201中的最小极限矩阵中各元素的初始值，可以预先设置为预设最大极限值，即将最小极限值矩阵里的全部元素用[255，255，255]初始化；最大极限值矩阵设置单元202中的最大极限矩阵中各元素的初始值，可预先设置为所述预设最小极限值，即将最大极限值矩阵里的全部元素用[0，0，0]初始化。

当电视画面对应位置像素点的当前色彩值小于所述最小极限值矩阵中对应元素的当前取值时，矩阵更新单元203将该元素的当前取值更新为对应位置像素点的当前色彩值；当所述电视画面对应位置像素点的当前色彩值大于所述最大极限值矩阵中对应元素的当前取值时，所述矩阵更新单元203将该元素的当前取值更新为对应位置像素点的当前色彩值。

实际应用中，本实施例中如图2所示的装置还可以包括：位置映射矩阵设置单元206，该单元设置了位置映射矩阵，所述位置映射矩阵中的各元素分别与电视画面中对应位置的像素点一一对应。

这种情况下，像素位置确定单元205将位置映射矩阵中，与非极限值元素确定单元204所确定的所有位置分别对应的各元素设置为表示台标图像像素点位置的取值，从而实现台标图像各像素点位置的确定。

为了获得极限值色度值的背景色的台标图像，本实施例中如图2所示的装置还可以包括：位置区域确定单元207以及图像转换单元208。

其中，位置区域确定单元207，在像素位置确定单元205将位置映射矩阵中与非极限值元素确定单元204所确定的所有位置分别对应的各元素设置为表示台标图像像素点位置的取值之后，确定一位置区域，该区域包括位置映射矩阵中取值为表示台标图像像素点位置的所有元素。

图像转换单元208根据区域确定单元207所确定的位置区域，提取最小极限值矩阵或最大极限值矩阵中对应位置的所有元素并将提取的所有元素转换为图像。

上述装置中，为了提高台标提取结果的准确性，时间段尽可能长，根据经验，建议时间段T不少于30分钟。

由上述实施例可以看出，由于融合了半透明台标图像和部分电视画面的像素点的色彩值会介于最小极限值和最大极限值之间，而不会达到最小极限值和最大极限值，因此，分别采集电视画面中各像素点所出现过的最小色彩值和最大色彩值，并记录于最小极限值矩阵和最大极限值矩阵中的对应位置元素中，从而能够确定最小极限值矩阵和最大极限值矩阵中，取值从未达到过最小极限值和最大极限值的元素所在位置，将确定的上述元素所在位置确定为台标图像中各像素点在电视画面中的位置，即可获得半透明的台标图像。当然，上述实施例中的技术方案不但适用于半透明台标图像的提取，同时也适用于非透明台标图像的提取，且能够保证提取出的台标图像是完整、准确的。

以上仅仅是以电视画面中的台标图像提取为例，如果需要提取电视画面中的其他固定图像，例如：电视播放时电视剧剧名显示在电视画面中的固定图像，本发明中的技术方案也能够适用。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。