雷射距離影像前處理

本節將詳細說明雷射影像前處理的技巧跟方法，流程如圖 3-23，主要 以人體分割為主，一共有五項步驟，分別為去除超出距離範圍資料、保留 頭髮區域、人體檢出、聯通運算、侵蝕與膨脹；其中膨脹、侵蝕與聯通運 算的原理，和熱影像前處理部分的方法相同，請參考 3.4.4、3.4.5 與 3.4.6 節，以下幾節將針對人體分割的流程與運作原理進行解說。

人體分割 開始

去除超出距離範圍資料

人體檢出 連通運算 侵蝕、膨脹

結束

保留人體影像頭髮區域 輸入背景與人體影像

圖 3-23 雷射距離影像前處理流程

3.5.1 人體分割技術

本論文提出一種使用去除超出距離範圍背景資料後，保留人體頭髮區 域，並進行人體檢出運算，再行連通、侵蝕膨脹運算取得人體距離的影像。

其整體流程步驟如下：

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1. 輸入背景與包含人體的影像(影像皆由距離資料陣列轉換而來)。

2. 將背景與包含人體的影像進行大於 L 距離範圍去除處理，並把包含人 體影像的頭髮區域作保留處裡。

3. 把經由去除大於 L 距離的兩張影像，進行檢出運算取得人體影像。

4. 將影像做形態學侵蝕膨脹運算去除雜訊，輸出處理好的純人體影像。

本研究提出之人體分割運算個步驟結果如圖 3-24，(a)背景影像、(b) 包含人體的影像、(c)背景影像去除超出距離範圍、(d)人體影像去除超出 距離範圍、(e)頭髮編號進行人體檢出、(f)連通、膨脹、侵蝕去雜訊。

(a)背景影像 (b)包含人體的影像

(c)背景影像去除超出距離範圍 (d)人體影像去除超出距離範圍

(e) 頭髮編號後進行人體檢出運算 (f)經由連通、膨脹、侵蝕去除雜訊 圖 3-24 人體分割運算流程

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3.5.2 去除超出距離範圍資料

於雷射距離影像前處理的部分，本研究定義一個處理後的二維距離影 像 D 的函數為𝑓( 𝑦)，並設定一個門檻值，以利去除超出掃描距離範圍 的資料，目的為降低人體範圍外背景雜訊的干擾，原理如式 3-7。

𝑓( 𝑦) {原始影像數值， 門檻值

設為門檻值， 門檻值 (3-7)

如圖 3-25 中黑色的線條為固定的距離的門檻值，人站在雷射掃描器 到黑色線的距離範圍內，而黑色線後方範圍外的背景距離資料都不採用，

視為雷射測距儀到黑色線的距離，以便去除超出掃描距離範圍外的資料，

降低背景雜訊的干擾。

雷射掃描 設備

距離超出背景 範圍區域 人體

圖 3-25 固定距離範圍

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實際去除超出距離範圍像素資料的運作，如圖 3-26(a)為原始影像，

3-26(b)為處理後的結果。

(a)未去除超出距離範圍資料 (b)去除超出距離範圍資料後 圖 3-26 去除超出距離範圍外的像素資料

3.5.3 保留頭髮區域

本研究在進行身高計算時，需要使用到頭髮部分的資訊。然而考慮到 頭髮會將雷射吸收的特性，頭髮部分的距離資訊將會變為零，因此在對雷 射距離影像二值化後，易使頭髮資訊與二值化後的背景區域混淆，造成頭 髮資訊的喪失；為保留二值化後的距離影像內之頭髮資訊，需經過額外的 處理方式保留頭髮的資訊。由於正常的距離資訊並不包含負數的數值，因 此本研究採用將距離為零的像素點設為負數值的方式，藉此將頭髮與二值 化後的背景區域進行區分，本研究定義一個處理後的二維距離影像 D 的 函數為𝑓( 𝑦)，並設定一個門檻值，進行頭髮區域標駐，供後續人體身高 尺寸特徵萃取的作業，原理如式 3-8，程式流程如圖 3-27 所示，處理的流 程如下：

𝑓( 𝑦) { ，

𝑓( 𝑦)， (3-8)

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1. 標註頭髮的候選位置

距離影像輸入後，找出所有距離資訊為零的像素點，並將其資訊更動 為-500，以標註為頭髮的候選部分。

2. 保留頭髮的資訊

進行去除背景人體檢出的步驟時，將距離值為-500 的像素點保留住，

另外進行物件連通運算時，需將距離大於零或等於-500 的像素點一齊 考慮進去，以避免頭髮的資訊遭去除。

輸入影像 開始

將距離為零的像素值設為 負500

人體檢出時保留負500的像 素值資料

物件連通與膨脹侵蝕運算 時併入負500的像素點計算

取得包含頭髮的人體距離 影像資訊 程式結束

圖 3-27 保留頭髮資訊的程式流程圖

在萃取出頭髮與人體的資訊後，便可利用頭髮的資訊，計算出代測者 的身高與額高尺寸。

3.5.4 人體檢出

人體檢出為雷射前處理最後一個步驟，本方法主要將含有人體的影像 (本文設為𝑓( 𝑦))與背景影像(本文設為𝑏( 𝑦))相減，留下差值大於決斷 值的距離影像(本文設為 ( 𝑦))資料，算法如 3-9 式。

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( 𝑦) 𝑓( 𝑦) 𝑏( 𝑦) (3-9)

經減算後得到的影像，本方法再定一個距離門檻值，凡小於門檻值的 距離皆設為零，以利去除背景雜訊資料，原理和 2.5.2 節的 3.7 式相同。

實際運作結果如下圖 3-28(a)為含有人體的影像，3-28(b)為背景影像，

3-28(c)則為透過侵蝕膨脹和人體檢出，去除雜訊後的人體影像。本人體撿 出方法主要為取出純人體的距離影像，以便後續人體尺寸特徵萃取作業。

(a) 含有人體的影像

(b) 背景影像

(c)經過侵蝕膨脹並透過人體檢出去除雜訊後的人體影像 圖 3-28 人體檢出流程

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