CN101587586A - 一种图像处理装置及图像处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种图像处理装置及图像处理方法，其中，该装置包括：图像采集单元，用于采集原始图像信息；图像处理单元，用于区分出所述原始图像的背景像素和前景像素；图像滤波单元，用于对所述背景像素进行滤波；图像融合单元，用于合成所述前景像素与所述滤波后的背景像素，生成背景虚化的新图像。利用上述技术方案可实现对数字图像采集装置采集到的图像进行背景虚化的效果。

Description

一种图像处理装置及图像处理方法
技术领域
本发明涉及图像处理领域，特别是涉及一种图像处理装置及图像处理方法。
背景技术
随着计算机、数字电视等数码产品的性能的逐步提高和普及程度的越来越大，数码相机，数码摄像机等数字图像采集设备得到了快速的推广应用，有逐渐替代传统胶片相机之势。使用数码相机等采集设备所采集的图像可以直接在电脑、数字电视、手机等数码设备上显示，也可以直接打印到纸张上，为生活带来了更多的乐趣。同时，过去为特殊设备，如医疗、遥感、通讯等而开发的图像处理技术也越来越多地接近人们的生活。当前，高端的数码相机基本上已达到百万以上像素的精度。
在使用传统的胶片相机时，我们可以通过控制相机参数来调节景深从而获取前景清晰而背景模糊的照片。例如在拍摄人物照片时，我们可以利用成像原理，把镜头的焦点准确地调节到所拍摄人物的眼睛上，这样人物身后的背景就会因为物距的差别而无法清晰成像，观看这张照片的人也就能够一眼就被照片上最清晰的部分所吸引而不会注意到模糊不清的背景，一张成功的人像作品也就可以就此诞生。在数码相机中，CCD尺寸比传统的胶片小的多，从而导致其景深比传统相机要大的多。反映在相片效果上，就是我们在拍摄远处的物体时，数码相机就很难做到突出主题和模糊背景以及其他杂物了。
为了模拟传统相机的图像背景虚化功能，有经验的摄影者可以使用图像处理软件来达到这一目的。但是这项工作相对比较费时而且和摄影者的经验有很大关系。
现有技术虽然提出了多种方法来实现背景虚化的功能，例如：由一个图像序列中选取一帧基础图像，并利用其余图像来产生背景和前景模板，然后虚化背景区域来生成一帧背景虚化的图像；或，使用两个不同曝光值的图像来生成一副高动态范围图像并虚化该图像的背景；或，利用图像虚化技术增强棒球游戏场景从而增强游戏的效果，并使用场景的变化来确定虚化的范围；或，先存储多个覆盖图在内存中，然后结合覆盖图和照片来得到虚化图像，但现有技术的上述多种方法均使用多幅图像来生成图像虚化的目的，而在使用多幅图像时，往往存在图像配准的问题，且图像配准的精度将直接影响到图像的生成效果，而且有时很难得到场景完全一致的两幅图像。
发明内容
本发明的实施例提供了一种图像处理装置及图像处理方法，以实现对数字图像采集装置采集到的图像进行背景虚化。
为了实现上述目的，一方面，提供一种图像处理装置，其中，包括：
图像采集单元，用于采集原始图像信息；
图像处理单元，用于区分出所述原始图像的背景像素和前景像素；
图像滤波单元，用于对所述背景像素进行滤波；
图像融合单元，用于合成所述前景像素与所述滤波后的背景像素，生成背景虚化的新图像。
优选地，所述的装置，其中，所述图像处理单元包括：
图像分割单元，用于将所述原始图像分割成多个第一图像块；
第一模板确定单元，用于确定出所述原始图像的前景块/背景块模板；
第二模板确定单元，用于根据所述各第一图像块属于所述前景块/背景块模板中的前景块还是背景块，确定出所述原始图像的前景像素/背景像素模板。
优选地，所述的装置，其中，所述图像分割单元按照所述原始图像中包含的不同物体，将所述原始图像分割成多个第一图像块，所述每个第一图像块为单个物体的图像或单个物体的一部分的图像。
优选地，所述的装置，其中，所述图像分割单元基于色彩信息、灰度信息、或者边缘信息对所述原始图像进行分割。
优选地，所述的装置，其中，所述第一模板确定单元包括：
图像距离信息获取单元，用于按预先设定的划分方式将所述原始图像划分为多个第二图像块，并获取所述各第二图像块的图像距离信息；
区分模块，用于根据所述各第二图像块的图像距离信息，区分出所述原始图像的前景物体和背景物体，获得所述前景块/背景块模板。
优选地，所述的装置，其中，所述第一模板确定单元包括：
图像距离信息获取单元，用于按预先设定的划分方式将所述原始图像划分为多个第二图像块，并获取所述各第二图像块的图像距离信息；
图像焦点区域信息获取单元，用于获取所述原始图像的焦点区域信息；
前景物体帧数范围确定单元，用于根据所述获取的各第二图像块的图像距离信息和所述焦点区域信息，获得落入所述焦点区域的第二图像块的信息，并根据所述落入焦点区域的第二图像块的信息确定出前景物体的帧数范围；
第一模板获得单元，用于根据所述各第二图像块的图像距离信息和所述前景物体的帧数范围，区分出所述原始图像的前景物体和背景物体，获得所述原始图像的前景块/背景块模板。
优选地，所述的装置，其中，所述第一模板确定单元还包括：
优化单元，用于对获得的所述前景块/背景块模板进行去除孤立点和孔洞的优化。
优选地，所述的装置，其中，所述不同的第二图像块具有相同或不同的尺寸，具有单个或多个像素。
优选地，所述的装置，其中，所述前景物体帧数范围确定单元，通过计算所述落入焦点区域的所有第二图像块的图像距离信息的平均值、并设定前后帧差来确定所述前景物体帧数范围；或，通过获得所述落入焦点区域的所有第二图像块的距离信息中的最大值和最小值来确定所述前景物体帧数范围。
优选地，所述的装置，其中，所述第二模板确定单元包括：
第一图像块判断单元，用于计算所述各第一图像块中落入所述前景块的像素数目与落入所述背景块的像素数目的比率，当所述比率大于或等于预设的比率门限值时，判断出所述第一图像块属于前景块，当所述比率小于所述比率门限值时，判断出所述第一图像块属于背景块；
第二模板获得单元，以所述属于前景块的各第一图像块的像素为前景像素，所述属于背景块的各第一图像块的像素为背景像素，获得所述原始图像的前景像素/背景像素模板。
优选地，所述的装置，其中，所述图像处理单元还包括：
渐进处理模块，用于根据所述前景像素/背景像素模板，计算每一个背景像素点到前景像素区域的最短距离，并通过利用预先设定的距离门限值对所述最短距离进行划分，将所述背景像素区域划分为预定数目的多个层次，生成具有多个层次的渐进前景像素/背景像素模板。
优选地，所述的装置，其中，所述图像滤波单元采用不同的参数对所述处于不同层次的背景像素进行滤波。
另一方面，提供了一种图像处理方法，其中，包括：
采集原始图像信息；
区分出所述原始图像的背景像素和前景像素；
对所述背景像素进行滤波；
合成所述前景像素与所述滤波后的背景像素，生成背景虚化的新图像。
优选地，所述的方法，其中于，所述区分出所述原始图像的背景像素和前景像素的步骤包括：
将所述原始图像分割成多个第一图像块；
确定所述原始图像的前景块/背景块模板；
根据所述各第一图像块属于所述前景块/背景块模板中的前景块还是背景块，确定所述原始图像的前景像素/背景像素模板。
优选地，所述的方法，其中，所述确定所述原始图像的前景块/背景块模板的步骤包括：
按预先设定的划分方式将所述原始图像划分为多个第二图像块，并获取所述各第二图像块的图像距离信息；
根据所述各第二图像块的图像距离信息，区分出所述原始图像的前景物体和背景物体，获得所述前景块/背景块模板。
优选地，所述的方法，其中，所述确定所述原始图像的前景块/背景块模板的步骤包括：
按预先设定的划分方式将所述原始图像划分为多个第二图像块，并获取所述各第二图像块的图像距离信息；
获取所述原始图像的焦点区域信息；
根据所述获取的各第二图像块的图像距离信息和所述焦点区域信息，获得落入所述焦点区域的第二图像块的信息，并根据所述落入焦点区域的第二图像块的信息确定出前景物体的帧数范围；
根据所述各第二图像块的图像距离信息和所述前景物体的帧数范围，区分出所述原始图像的前景物体和背景物体，获得所述原始图像的前景块/背景块模板。
优选地，所述的方法，其中，在所述确定出所述原始图像的前景块/背景块模板的步骤之后还包括：对所述前景块/背景块模板进行去除孤立点和孔洞的优化处理步骤。
优选地，所述的方法，其中，所述确定所述原始图像的前景像素/背景像素模板的步骤包括：
计算所述各第一图像块中落入所述前景块的像素与落入所述背景块的像素的比率，当所述比率大于或等于预设的比率门限值时，判断出所述第一图像块属于前景块，当所述比率小于所述比率门限值时，判断出所述第一图像块属于背景块；
以所述属于前景块的各第一图像块的像素为前景像素，所述属于背景块的各第一图像块的像素为背景像素，获得所述原始图像的前景像素/背景像素模板。
优选地，所述的方法，其中，在确定出所述前景像素/背景像素模板的步骤之后，还包括：
根据所述前景像素/背景像素模板，计算每一个背景像素点到前景像素区域的最短距离；
利用预先设定的距离门限值对所述最短距离进行划分，将所述背景像素区域划分为预定数目的多个层次，并生成具有多个层次的渐进前景像素/背景像素模板。
优选地，所述的方法，其中，所述对所述背景像素进行滤波的步骤包括：
采用不同的参数对所述处于不同层次的背景像素进行滤波。
上述技术方案具有如下技术效果：
本发明一实施例的图像处理装置，在采集到原始图像信息后，通过区分出原始图像的背景像素和前景像素，并对背景信息进行滤波，可将背景信息进行虚化，再将滤波后的背景信息和原来的前景信息进行合成，这样可获得具有前景清晰而背景虚化效果的新图像，从而可实现模拟传统图像采集装置如传统胶片相机的景深控制的功能来达到对数字图像采集装置获取的图像如照片进行背景虚化的效果，由此可提高数字图像景深感知的效果。
附图说明
图1为本发明一实施例的图像处理装置的结构示意图；
图2为本发明另一实施例的图像处理装置的结构示意图；
图3为本发明一实施例中采用的分割算法的流程示意图；
图4-1为获取的原始图像的一个示例图；图4-2为图4-1所示原始图像的前景块/背景块模板示意图；图4-3为对图4-2中所示的前景块/背景块模板进行优化处理后得到的前景块/背景块模板示意图；
图5为本发明一实施例的图像分块示意图；
图6为本发明根据图5所述分块，获得的理想距离信息示例图；
图7为对图像进行背景虚化的过程示例图；
图8-1为渐进前景像素/背景像素模板示意图；图8-2为对图像渐进背景虚化处理后的效果示意图；
图9为本发明一实施例的图像处理方法的流程示意图；
图10为本发明另一实施例的图像处理方法的流程示意图；
图11为本发明又一实施例的图像处理方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
一方面，本发明实施例提供了一种图像处理装置，图1为本发明一实施例的图像处理装置的结构示意图。如图1，本发明一实施例的图像处理装置100包括：图像采集单元101，用于采集原始图像信息；图像处理单元102，用于区分出所述原始图像的背景像素和前景像素；图像滤波单元103，用于对所述背景像素进行滤波；图像融合单元104，用于合成所述前景像素与所述滤波后的背景像素，生成背景虚化的新图像。
优选地，采集到的原始图像信息后，将采集到的图像信息存储在存储单元中，如内存中。在本发明的一实施例中，以输入的图像为彩色图像为例，采集到的原始图像信息包括：图像的大小和各像素的三个通道值。示例性地，可预先设定采集到的图像大小为N*N像素，N为自然数。每一个像素由三个通道值：红色分量(R)，蓝色分量(B)，绿色分量(G)表示。以红色分量为例，如果用8比特来存储每个分量值，每一个分量取值范围可以是0到255的所有数值，0表示该像素点基本没有红色分量，255表示在该像素点具有最大的红色分量。当然，该采集单元也可以使用灰度图像为输入，处理方法与彩色图像相同。
如图2，在本发明另一实施例的图像处理装置中，图像处理单元包括：图像分割单元201，用于将所述原始图像分割成多个第一图像块；第一模板确定单元202，用于确定出所述原始图像的前景块/背景块模板，即前景块和/或背景块模板；第二模板确定单元203，用于根据所述各第一图像块属于所述前景块/背景块模板中的前景块还是背景块，确定出所述原始图像的前景像素/背景像素模板，即前景像素和/或背景像素模板。
示例性地，在获取到原始图像后，图像分割单元先对获得的原始图像信息进行采样得到欲进行分割的分割图像，在本实施例中，分割图像的大小为320*240像素。可以使用对本领域的技术人员来说的多种公知技术对获得的原始图像进行采样来分割图像，例如，可以使用最近邻插值、或双线性插值等方法。图像分割单元获得分割图像后，按照该分割图像包含的不同物体，将该分割图像划分为多个不规则的第一图像块，其中每个第一图像块可以是单个物体，也可以是单个物体的一部分。在本实施例中，较理想的分割结果应该是图像的过分割而不是欠分割。所谓过分割是指图像中的单个物体可以被分割为多个部分而不应该在一个分割块中出现多个物体。迄今为止，很多研究者在多达几千篇文章提出了多种分割方法。且，可基于图像的色彩信息、灰度信息、或者边缘信息对所述原始图像进行分割。图3中给出一种分割算法的流程图。如图3，该分割算法包括如下步骤：
步骤300，根据原始图像信息输入欲进行分割的分割图像；
步骤301，使用双边滤波方法去除该分割图像中的噪声以平滑图像；
步骤302，使用区域生长的方法把分割图像分割为很小的图像块；区域生长方法是一种经典的图像分割方法，该方法使用像素之间的相似度由任意设定的种子点开始生长直到新像素和该区域的相似度大于一定门限停止。选取新的种子点开始下一个循环直到所有的像素点均具有类别标志停止；
步骤303，使用区域连接图以及union-find(合并-查找)方法融合初始分割结果；
步骤304，去除像素数小于预设门限的图像块而得到最终的分割结果。
示例性地，利用上述分割方法对图4-1所示的图像进行分割后，得到的分割结果如图7中的701所示。
在本发明一实施例中，优选地，第一模板确定单元包括：图像距离信息获取单元，用于按预先设定的划分方式将所述原始图像划分为多个第二图像块，并获取所述各第二图像块的图像距离信息；区分模块，用于根据所述各第二图像块的图像距离信息，区分出所述原始图像的前景物体和背景物体，获得所述前景块/背景块模板。其中，上述图像块的图像距离信息指的是：图像块对应的实际场景到图像采集单元的实际距离或相对距离。示例性地，划分出的不同的第二图像块可以具有相同或不同的尺寸，具有单个或多个像素。
图5给出了在本发明的一实施例中，图像距离信息获取单元将一示例图像划分为多个第二图像块的分块示意图。在该实施例中，把原始图像在水平和垂直方向分别做32等分，从而生成共1024个第二图像块。对每一个第二图像块获取在所有扫描帧中最清晰的一帧的图像距离信息作为该第二图像块的距离信息的标识。由此，可以获得该图像的距离信息。图6给出了图5所示图像的理想距离信息图。如图6，可以发现前景物体即该小女孩可以很好地和背景物体区分开来，其中，由内到外的两个区域为前景物体区域601，背景块区域602。对于获得图6所示的背景无孤立点、孔洞且边缘清楚的、图像的理想距离信息的情况下，可以直接根据该理想距离信息区分出前景物体和背景物体，从而可获得图像的前景块/背景块模块板。当然，该示例图给出的是一种理想的距离信息分割图，在实际应用中，由于噪声及采集装置精度的限制，通常达不到如此理想的结果，所以需要结合其他步骤一起来获取最终的前景和背景分割图。
在本发明的另一实施例中，优选地，第一模板确定单元包括：图像距离信息获取单元，用于按预先设定的划分方式将原始图像划分为多个第二图像块，并获取各第二图像块的图像距离信息；图像焦点区域信息获取单元，用于获取原始图像的焦点区域信息；前景物体帧数范围确定单元，用于根据获取的各第二图像块的图像距离信息和焦点区域信息，获得落入所述焦点区域的第二图像块的信息，并根据落入焦点区域的第二图像块的信息确定出前景物体的帧数范围；第一模板获得单元，用于根据各第二图像块的图像距离信息和前景物体的帧数范围，区分出原始图像的前景物体和背景物体，获得原始图像的前景块/背景块模板。
在该实施例中，图像距离信息获取单元的功能同前一实施例，其对原始图像的划分也同前一实施例，在此不再赘述。在该实施例中，图像距离信息获取单元可以在图像采集单元采集图像的同时获得图像的距离信息，及图像焦点区域信息获取单元可以在图像采集单元采集图像的同时获得图像的焦点局域信息。示例性地，数码相机或摄像机在拍摄相片或摄像的时候，即可同时获得拍摄的相片的距离信息和该次拍摄的焦点区域信息，其中，拍摄的相片的距离信息即指拍摄的相片对应的场景中的各物体距离相机或摄像机的距离信息。
在该实施例中，焦点区域信息包括：焦点区域的位置和大小信息，由焦点区域信息可得到焦点区域的坐标，根据该坐标信息以及获得的图像距离信息，可得到落入焦点区域的各第二图像块的信息，而通过落入焦点区域的各第二图像块的图像距离信息可以得到前景物体的帧数范围。具体地，在计算帧数范围时，可以计算所有落入焦点区域的第二图像块的距离信息的平均值，并设定前后帧差来得到帧数范围，即以该平均值为基准值d，前帧差为Δ1，后帧差为Δ2，则该前景物体的帧数范围为：[d-Δ1，d+Δ2]，即所有图像距离信息位于[d-Δ1，d+Δ2]的第二图像块都属于前景物体，其他的第二图像块则属于背景物体，其中Δ1和Δ2可以相等或不相等。另外，也可统计落入焦点区域第二图像的距离信息提取其最大值dmax和最小值dmin来作为帧数范围，该帧数范围即为[dmin，dmax]，所有图像距离信息位于[dmin，dmax]范围内的第二图像属于前景物体，其他的第二图像块则属于背景物体。从而，在获取帧数范围后，即根据第二图像块的图像距离信息将各第二图像块进行分割以生成前景块/背景块模板。图4-2即是利用此方法得到图4-1所示图像的前景块/背景块模板的示意图，其中，由内到外的两个区域为前景块区域420，背景块区域410。由图4-2中可以看出，该模板在背景中有很多的孤立前景点440而在前景中也有一些背景点430导致前景中有孔洞存在而不完整。而这些孤立点和孔洞会导致前景和背景的分割结果错误从而导致背景虚化效果的降低。在本实施例中，优选地，利用优化单元来去除这些孤立点和孔洞以优化图像的前景块/背景块模板，示例性的，可使用形态学的方法如腐蚀膨胀的方法来去除孤立点和孔洞，去除后的结果如图4-3所示，即图4-1所示的初始模板经过形态学处理后可以得到更好的前景块/背景块模板，与图4-1相比，图4-3中背景块450及前景块460去除了孤立点或孔洞。图4-1、4-2、4-3示出了原始图像的前景块/背景块处理过程示例。
在本发明的另一实施例中，第二模板确定单元根据图像分割单元获取的分割结果如图7中的701、及获取的原始图像的前景块/背景块模板如图7中的704，该704同图4-3，可统计在每一个第一图像块中落入前景块的像素数目和落入背景块的像素数目的比率并根据该比率决定该第一图像块属于前景块或背景块，从而生成如图7中702所示的前景像素/背景像素模板，其中由内到外的两个区域分别是前景像素区域7022和背景像素区域7021区域。优选地，第二模板确定单元包括：第一图像块判断单元，用于计算各第一图像块中落入前景块的像素数目与落入背景块的像素数目的比率，当比率大于或等于预设的比率门限值时，判断出第一图像块属于前景块，当比率小于比率门限值时，判断出第一图像块属于背景块；第二模板获得单元，以属于前景块的各第一图像块的像素为原始图像的前景像素，属于背景块的各第一图像块的像素为原始图像的背景像素，获得原始图像的前景像素/背景像素模板。在获得前景像素/背景像素模板后，结合获取的原始图像的信息即可将原始图像的前景像素和背景像素区分开来，通过对背景像素进行滤波可虚化背景像素，如可采用高斯滤波或中值滤波等多种滤波方法，再将保留的前景像素与滤波后的背景像素信息进行合成来生成新的合成图像，对于图4-1，对其背景像素进行高斯滤波来模拟虚化效果而生成新的背景虚化图像，图7中的703示出了该背景虚化后的图像效果示意图。图7示出了图像背景虚化过程的示例。
在本发明的又一实施例中，在获取前景像素和背景像素之前，处理方法与前述实施例相同。在得到前景像素和背景像素模板后，可用距离变化方法计算各背景像素到前景像素的距离，并由此生成渐进背景标志。其中，距离变化方法包括计算前景像素和背景像素模板中每个背景像素点到前景像素区域的最短距离，并在获取该最短距离信息后，依据此信息设定一定距离门限，并根据该设定的距离门限将背景分为多个层次的区域，如图7中702所示的模板经此处理后可以得到如图8-1所示的渐进前景像素/背景像素模板。该渐进前景像素/背景像素模板可通过图像处理单元中包括的渐进处理模块来实现。在该实施例中，该渐进模板中的背景像素划分为了第一、第二、和第三这三个层次，其中第一层次的背景像素离前景像素区域最近，第三层次的背景像素离前景像素区域最远。如图8-1，由里到外的区域分别为：前景像素区域801，第一层背景像素区域802，第二层背景像素区域803，第三层背景像素区域804。当然，背景像素划分的层数不限于3层，还可以是2层或更多层，根据用户需要预先确定即可。获得该渐进前景像素/背景像素模板后，图像滤波单元通过对处于不同层次的背景像素使用不同的滤波参数加以滤波而产生距前景距离越远模糊程度越高的效果。如图8-2给出了该渐进背景虚化的图像效果示意图。图8-1与8-2示出了渐进背景虚化的示例图。
另一方面，本发明实施例提供了一种图像处理方法，图9为本发明一实施例的图像处理方法的流程示意图。如图9，本发明一实施例的图像处理方法包括：
步骤901，采集原始图像信息；
步骤902，区分出所述原始图像的背景像素和前景像素；
步骤903，对所述背景像素进行滤波；
步骤904，合成所述前景像素与所述滤波后的背景像素，生成背景虚化的新图像。
所述区分出所述原始图像的背景像素和前景像素的步骤包括：
将所述原始图像分割成多个第一图像块；
确定所述原始图像的前景块/背景块模板；
根据所述各第一图像块属于所述前景块/背景块模板中的前景块还是背景块，确定所述原始图像的前景像素/背景像素模板。
优选地，所述的方法，其中，确定所述原始图像的前景块/背景块模板的步骤包括：按预先设定的划分方式将所述原始图像划分为多个第二图像块，并获取所述各第二图像块的图像距离信息；根据所述各第二图像块的图像距离信息，区分出所述原始图像的前景物体和背景物体，获得所述前景块/背景块模板。
优选地，所述的方法，其中，确定所述原始图像的前景块/背景块模板的步骤包括：按预先设定的划分方式将所述原始图像划分为多个第二图像块，并获取所述各第二图像块的图像距离信息；获取所述原始图像的焦点区域信息；根据所述获取的各第二图像块的图像距离信息和所述焦点区域信息，获得落入所述焦点区域的第二图像块的信息，并根据所述落入焦点区域的第二图像块的信息确定出前景物体的帧数范围；根据所述各第二图像块的图像距离信息和所述前景物体的帧数范围，区分出所述原始图像的前景物体和背景物体，获得所述原始图像的前景块/背景块模板。
优选地，所述的方法，其中，在确定出所述原始图像的前景块/背景块模板的步骤之后还包括：对所述前景块/背景块模板进行去除孤立点和孔洞的优化处理步骤。
优选地，所述的方法，其中，确定所述原始图像的前景像素/背景像素模板的步骤包括：计算所述各第一图像块中落入所述前景块的像素与落入所述背景块的像素的比率，当所述比率大于或等于预设的比率门限值时，判断出所述第一图像块属于前景块，当所述比率小于所述比率门限值时，判断出所述第一图像块属于背景块；以所述属于前景块的各第一图像块的像素为前景像素，所述属于背景块的各第一图像块的像素为背景像素，获得所述原始图像的前景像素/背景像素模板。
优选地，所述的方法，其中，在确定出所述前景像素/背景像素模板的步骤之后，还包括：根据所述前景像素/背景像素模板，计算每一个背景像素点到前景像素区域的最短距离；利用预先设定的距离门限值对所述最短距离进行划分，将所述背景像素区域划分为预定数目的多个层次，并生成具有多个层次背景像素的渐进前景像素/背景像素模板。且在生成渐进前景像素/背景像素模板后，还包括：采用不同的参数对所述处于不同层次的背景像素进行滤波。
图10为本发明另一实施例的图像处理方法的流程示意图。如图10，本发明另一实施例的图像处理方法包括：
a，分别获取原始图像信息、获取图像距离信息，以及获取图像的焦点区域信息，上述的信息可通过相应的图像采集单元、图像距离信息获取单元及图像焦点区域信息获取单元来获取；其中，对图像距离信息的获取，可先对原始图像按预先设定的方式划分为多个第二图像块，并计算出各第二图像块的图像距离信息，计算实例可参见上述对图像距离信息获取单元的描述，在此不再赘述；
b，在获取原始图像信息后，在该原始图像下采集得到欲进行分割的分割图像，并利用选定的分割算法把分割图像分割为多个第一图像块，具体对图像的分割可参见上述对图像分割单元的描述，在此不再赘述；
c，利用获取的图像距离信息及获取的焦点区域信息计算前景物体的帧数范围即焦点图像的帧数范围，具体的计算方法可参见上述对前景物体帧数范围确定单元的描述，在此不再赘述；
d，在计算出该前景物体的帧数范围后，利用获取的图像距离信息，可得到该原始图像的前景块/背景块模板，并可在得到该初步模板后，利用形态学方法去除孤立点和孔洞；
e，然后，根据获取的分割结果及获取的原始图像的前景块/背景块模板，统计在每一个第一图像块中落入前景块的像素数目和落入背景块的像素数目的比率并根据该比率决定该第一图像块属于前景块或背景块，从而把原始图像的像素区分成前景像素和背景像素，并生成前景像素/背景像素模板，具体的生成过程可参见上述对第二模板确定单元的描述，在此不再赘述；
f，在获得前景像素/背景像素模板后，根据该模板对原始图像的背景像素进行滤波，并将滤波后的背景像素与原始图像原来的前景像素合成生成新图像，该图像中的背景像素由于滤波具有虚化效果。
该实施例中，上述步骤b、c、d在步骤e之前先执行，步骤c在步骤d之前执行，而步骤b与步骤c之间则无执行上的先后顺序。
图11为本发明又一实施例的图像处理方法的流程示意图。如图11，本发明又一实施例的图像处理方法包括：
步骤a～e与图10所示实施例相同；
f’，用距离变化方法计算各背景像素到前景像素的距离，并由此生成渐进背景标志，将背景像素划分为预定数目的多个层次，并获得渐进的前景像素/背景像素模板，具体采用的距离变化方法，参照前文所述，在此不再赘述；
g’，保留前景像素，对属于不同层次背景像素采用不同的滤波参数进行滤波，使得距离前景像素区域越远的层次的背景像素模糊程度越高，距离前景像素区域越近的层次的背景像素模糊程度越低，从而使得滤波后多个层次的背景像素与保留的前景像素合成生成的新图像具有渐进的虚化效果。
本领域的技术人员可以理解实现上述方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关硬件来完成的，所述程序可以存储于一计算机可读取的存储介质中，该程序在执行时，包括如下步骤：
采集原始图像信息；
区分出所述原始图像的背景像素和前景像素；
对所述背景像素进行滤波；
合成所述前景像素与所述滤波后的背景像素，生成背景虚化的新图像。
上述的存储介质，如ROM/RAM，磁盘，光盘，U盘等。
示例性地，本发明实施例的图像处理装置可实现为数码相机、数码摄像机等数字图像采集装置，从而可在拍摄相片或影像的时候，对拍摄的相片或影像进行图像处理，获得具有背景虚化的效果相片或影像，从而做到突出主题和模糊背景，提高了景深感知的效果。
上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (20)

1.一种图像处理装置，其特征在于，包括：
图像采集单元，用于采集原始图像信息；
图像处理单元，用于区分出所述原始图像的背景像素和前景像素；
图像滤波单元，用于对所述背景像素进行滤波；
图像融合单元，用于合成所述前景像素与所述滤波后的背景像素，生成背景虚化的新图像。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述图像处理单元包括：
图像分割单元，用于将所述原始图像分割成多个第一图像块；
第一模板确定单元，用于确定出所述原始图像的前景块/背景块模板；
第二模板确定单元，用于根据所述各第一图像块属于所述前景块/背景块模板中的前景块还是背景块，确定出所述原始图像的前景像素/背景像素模板。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述图像分割单元按照所述原始图像中包含的不同物体，将所述原始图像分割成多个第一图像块，所述每个第一图像块为单个物体的图像或单个物体的一部分的图像。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述图像分割单元基于色彩信息、灰度信息、或者边缘信息对所述原始图像进行分割。
5.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述第一模板确定单元包括：
图像距离信息获取单元，用于按预先设定的划分方式将所述原始图像划分为多个第二图像块，并获取所述各第二图像块的图像距离信息；
区分模块，用于根据所述各第二图像块的图像距离信息，区分出所述原始图像的前景物体和背景物体，获得所述前景块/背景块模板。
6.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述第一模板确定单元包括：
图像距离信息获取单元，用于按预先设定的划分方式将所述原始图像划分为多个第二图像块，并获取所述各第二图像块的图像距离信息；
图像焦点区域信息获取单元，用于获取所述原始图像的焦点区域信息；
前景物体帧数范围确定单元，用于根据所述获取的各第二图像块的图像距离信息和所述焦点区域信息，获得落入所述焦点区域的第二图像块的信息，并根据所述落入焦点区域的第二图像块的信息确定出前景物体的帧数范围；
第一模板获得单元，用于根据所述各第二图像块的图像距离信息和所述前景物体的帧数范围，区分出所述原始图像的前景物体和背景物体，获得所述原始图像的前景块/背景块模板。
7.根据权利要求2或6所述的装置，其特征在于，所述第一模板确定单元还包括：
优化单元，用于对获得的所述前景块/背景块模板进行去除孤立点和孔洞的优化。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述不同的第二图像块具有相同或不同的尺寸，具有单个或多个像素。
9根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述前景物体帧数范围确定单元，通过计算所述落入焦点区域的所有第二图像块的图像距离信息的平均值、并设定前后帧差来确定所述前景物体帧数范围；或，通过获得所述落入焦点区域的所有第二图像块的距离信息中的最大值和最小值来确定所述前景物体帧数范围。
10.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第二模板确定单元包括：
第一图像块判断单元，用于计算所述各第一图像块中落入所述前景块的像素数目与落入所述背景块的像素数目的比率，当所述比率大于或等于预设的比率门限值时，判断出所述第一图像块属于前景块，当所述比率小于所述比率门限值时，判断出所述第一图像块属于背景块；
第二模板获得单元，以所述属于前景块的各第一图像块的像素为前景像素，所述属于背景块的各第一图像块的像素为背景像素，获得所述原始图像的前景像素/背景像素模板。
11.根据权利要求2或10所述的装置，其特征在于，所述图像处理单元还包括：
渐进处理模块，用于根据所述前景像素/背景像素模板，计算每一个背景像素点到前景像素区域的最短距离，并通过利用预先设定的距离门限值对所述最短距离进行划分，将所述背景像素区域划分为预定数目的多个层次，生成具有多个层次的渐进前景像素/背景像素模板。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述图像滤波单元采用不同的参数对所述处于不同层次的背景像素进行滤波。
13.一种图像处理方法，其特征在于，包括：
采集原始图像信息；
区分出所述原始图像的背景像素和前景像素；
对所述背景像素进行滤波；
合成所述前景像素与所述滤波后的背景像素，生成背景虚化的新图像。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述区分出所述原始图像的背景像素和前景像素的步骤包括：
将所述原始图像分割成多个第一图像块；
确定所述原始图像的前景块/背景块模板；
根据所述各第一图像块属于所述前景块/背景块模板中的前景块还是背景块，确定所述原始图像的前景像素/背景像素模板。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述确定所述原始图像的前景块/背景块模板的步骤包括：
按预先设定的划分方式将所述原始图像划分为多个第二图像块，并获取所述各第二图像块的图像距离信息；
根据所述各第二图像块的图像距离信息，区分出所述原始图像的前景物体和背景物体，获得所述前景块/背景块模板。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述确定所述原始图像的前景块/背景块模板的步骤包括：
按预先设定的划分方式将所述原始图像划分为多个第二图像块，并获取所述各第二图像块的图像距离信息；
获取所述原始图像的焦点区域信息；
根据所述获取的各第二图像块的图像距离信息和所述焦点区域信息，获得落入所述焦点区域的第二图像块的信息，并根据所述落入焦点区域的第二图像块的信息确定出前景物体的帧数范围；
根据所述各第二图像块的图像距离信息和所述前景物体的帧数范围，区分出所述原始图像的前景物体和背景物体，获得所述原始图像的前景块/背景块模板。
17.根据权利要求14或16所述的方法，其特征在于，在所述确定出所述原始图像的前景块/背景块模板的步骤之后还包括：对所述前景块/背景块模板进行去除孤立点和孔洞的优化处理步骤。
18.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述确定所述原始图像的前景像素/背景像素模板的步骤包括：
计算所述各第一图像块中落入所述前景块的像素与落入所述背景块的像素的比率，当所述比率大于或等于预设的比率门限值时，判断出所述第一图像块属于前景块，当所述比率小于所述比率门限值时，判断出所述第一图像块属于背景块；
以所述属于前景块的各第一图像块的像素为前景像素，所述属于背景块的各第一图像块的像素为背景像素，获得所述原始图像的前景像素/背景像素模板。
19.根据权利要求14或18所述的方法，其特征在于，在确定出所述前景像素/背景像素模板的步骤之后，还包括：
根据所述前景像素/背景像素模板，计算每一个背景像素点到前景像素区域的最短距离；
利用预先设定的距离门限值对所述最短距离进行划分，将所述背景像素区域划分为预定数目的多个层次，并生成具有多个层次的渐进前景像素/背景像素模板。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述对所述背景像素进行滤波的步骤包括：
采用不同的参数对所述处于不同层次的背景像素进行滤波。
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