一种基于相邻四像素等高线距离的边缘反走样处理方法技术

本发明专利技术涉及电视节目制作领域的字幕渲染技术，具体涉及一种基于相邻四像素等高线距离的边缘反走样处理方法。在经过纹理贴图或形态渐变径向色彩填充之后，对边缘像素根据相邻四像素的等高线距离进行进一步的反走样处理，使字幕渲染后的面与内边、面与外边、面与侧边、内边与内边、外边与外边、外边与侧边的效果更加平滑，从而提升电视字幕的整体视觉效果，满足公众的欣赏要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电视节目制作领域的字幕渲染技术，具体涉及。
技术介绍
由于电视字幕具有独立的表意功能，作为一种必备的电视节目要素，电视字幕是一种重要的电视图文的展现形式。随着电视频道、节目内容的细分，各个部门的分工也更加专业化，对于不同类型节目的制作，以单一类型的字幕系统已很难满足要求。另外，电视节目的日益多样性和电视观众欣赏、鉴赏水平的不断提高，也要求电视字幕的应用模式必然朝着多样性的方向发展。 从广义的角度来说，电视字幕所处理的字幕对象可以分为图形和文字两个部分。图形包括各种规则形状的图形、由基本图形元素组成的复合图形和任意不规则图形，文字包括世界上各种语种的文字。 从计算机展现的角度来说，字幕对象渲染的最终目的是根据图形化的矢量信息和图像纹理，采用数字图像处理的相关算法，得到由32位RGBA表示的像素组成的一帧图像。因此将字幕对象归一化为一种图形表达形式，有利于数字图像处理算法的统一化。 从计算机图形学的角度来说，可以将所有类型的字幕对象视为由一系列直线和曲线组成的图形。计算机图形学的主要研究内容就是研究如何在计算机中表示图形、以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法。图形通常由点、线、面、体等几何元素和灰度、色彩、线型、线宽等非几何属性组成。从处理技术上来看，图形主要分为两类，一类是基于线条信息表示的，如工程图、等高线地图、曲面的线框图等，另一类是明暗图，也就是通常所说的真实感图形。计算机图形学一个主要的目的就是要利用计算机产生令人赏心悦目的真实感图形。为此，必须建立图形所描述的场景的几何表示，再用某种光照模型，计算在假想的光源、纹理、材质属性下的光照明效果。 在计算机图形学中，Bezier曲线是一种重要的多项式参数曲线。平面中的任意N(N＞＝2)个点都可以构成一个Bezier曲线。这N个点称为Bezier曲线的控制顶点，N个点组成的多边形称为Bezier曲线的控制多边形。在字幕渲染技术中，可以使用Bezier曲线来表达所有字幕对象的矢量信息，将字幕对象的原始矢量轮廓转化为二次Bezier曲线，并将一个内部自相交Bezier封闭曲线分成多个封闭轮廓，根据交点将一条Bezier线段分割成若干条首尾相连的线段，在字幕矢量轮廓中确定每一条Bezier线段的内边/外边属性，根据内边/外边属性对字幕矢量轮廓进行规并整理，最终得到若干不相交的封闭轮廓。然后，将字幕对象的矢量轮廓离散化为直线段，计算字幕对象的多边形矢量轮廓的属性，进一步根据多边形的方向和加边类型，创建出用来加内边和外边的多边形矢量轮廓。 当针对字幕对象的矢量信息进行上述处理后，对字幕进行渲染。由于某一渲染区(渲染基元为一个像素)的渲染属性取决于其相对于曲线轮廓封闭环域的位置，因此要建立与原始图像具有相同维数的像素空间掩码矩阵和纹理图像矩阵，按照一定的贴图顺序在贴图半径内部对原始图像的每个像素的纹理进行准确的赋值。另外，为了实现基于字幕物体轮廓的真正的渐变效果，还需要建立形态渐变色彩数组，基于形态渐变进行色彩填充。在经过纹理贴图或形态渐变径向色彩填充之后，已经对全边(内边、外边)和侧边进行了基于子像素面积的反走样处理，为了使面与内边、面与外边、面与侧边、内边与内边、外边与外边、外边与侧边的效果更加平滑，需要根据相邻四像素的等高线距离进行进一步的反走样处理。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述基于曲线轮廓封闭环域和像素空间掩码矩阵模型的字幕渲染技术的实现原理，提供，使得渲染后的字幕对象的轮廓边界更加平滑。 本专利技术的技术方案如下，包括如下步骤 (1)建立与原始图像具有相同维数的像素空间掩码矩阵，由到字幕对象轮廓边界的最短距离Border值相同的像素点构成一系列等高线； (2)在已经填充了色彩的图像中，得到当前像素P[i][j]以及其上、下、左、右四个相邻像素P[i-1][j]、P[i+1][j]、P[i][j-1]、P[i][j+1]的色彩RGBA的值，分别为 C＝RGBA(P[i][j]) C[1]＝RGBA(P[i-1][j]) C[2]＝RGBA(P[i+1][j]) C[3]＝RGBA(P[i][j-1]) C[4]＝RGBA(P[i][j+1])； (3)在像素空间掩码矩阵中得到与上述像素对应的掩码属性值； (4)根据上述四个相邻像素的色彩RGBA的值以及各像素的掩码属性值，进行加权平均，得到处理后的像素P[i][j]的色彩RGBA的值。 进一步，如上所述的基于相邻四像素等高线距离的边缘反走样处理方法，步骤(3)中，对于全边，得到的掩码属性值是像素到边界的最短距离Border值，分别为 R＝M[i][j].Border R[1]＝M[i-1][j].Border R[2]＝M[i+1][j].Border R[3]＝M[i][j-1].Border R[4]＝M[i][j+1].Border。 进一步，如上所述的基于相邻四像素等高线距离的边缘反走样处理方法，步骤(3)中，对于侧边，得到的掩码属性值是像素到最外侧边的侧边方向的距离Side值，分别为 R＝M[i][j].Side R[1]＝M[i-1][j].Side R[2]＝M[i+1][j].Side R[3]＝M[i][j-1].Side R[4]＝M[i][j+1].Side。 进一步，如上所述的基于相邻四像素等高线距离的边缘反走样处理方法，步骤(4)中进行加权平均处理的公式如下 其中，R为当前边界对应的等高线的值。 本专利技术的有益效果如下本专利技术在经过纹理贴图或形态渐变径向色彩填充之后，对边缘像素根据相邻四像素的等高线距离进行进一步的反走样处理，使字幕渲染后的面与内边、面与外边、面与侧边、内边与内边、外边与外边、外边与侧边的效果更加平滑，从而提升电视字幕的整体视觉效果，满足公众的欣赏要求。 附图说明 图1a为像素空间掩码矩阵的示意图； 图1b为填充了色彩以后的像素空间色彩矩阵示意图； 图2为基于相邻四像素等高线距离的边缘反走样处理方法示意图； 图3a、图3b为逐层计算像素点到边界的最短距离Border值的方法示意图； 图4a-图4c为逐层计算像素点沿侧边方向到最外侧边的距离的方法示意图。 具体实施例方式 下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细的描述。 由于目前的用于电视节目制作的字幕系统中字幕渲染普遍存在渲染效率低下、边缘锯齿效应、小字模糊不清晰、文字笔画粗细不均匀、渐变效果不真实、无法实现多边多影渲染效果、无法实现艺术字效果等一系列技术上和应用上的问题，因此，可以通过将字幕对象的矢量信息转化为一个基于等高线的像素掩码矩阵，在此基础上进行字幕渲染的技术来加以解决，这一技术称作基于曲线轮廓的封闭环域和像素掩码矩阵的字幕渲染方法(具体内容可参见同期申请的专利)。 上述方法的关键步骤首先是有限封闭环域的生成。有限封闭环域为有限个内环、外环(内、外环方向相反)定义的一个多连通闭区域，内环必须在一个外环内。一个输入图元由一个或多个封闭轮廓组成，轮廓以首尾连结的二次Bezier曲线表示。对封闭轮廓进行曲线相交检测，通过裁减曲线、并归轮廓，生成有限本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于相邻四像素等高线距离的边缘反走样处理方法，包括如下步骤：（１）建立与原始图像具有相同维数的像素空间掩码矩阵，由到字幕对象轮廓边界的最短距离Ｂｏｒｄｅｒ值相同的像素点构成一系列等高线；（２）在已经填充了色彩的图像中，得到当前像素Ｐ［ｉ］［ｊ］以及其上、下、左、右四个相邻像素Ｐ［ｉ－１］［ｊ］、Ｐ［ｉ＋１］［ｊ］、Ｐ［ｉ］［ｊ－１］、Ｐ［ｉ］［ｊ＋１］的色彩ＲＧＢＡ的值，分别为：Ｃ［０］＝ＲＧＢＡ（Ｐ［ｉ］［ｊ］）Ｃ［１］＝ＲＧＢＡ（Ｐ［ｉ－１］［ｊ］）Ｃ［２］＝ＲＧＢＡ（Ｐ［ｉ＋１］［ｊ］）Ｃ［３］＝ＲＧＢＡ（Ｐ［ｉ］［ｊ－１］）Ｃ［４］＝ＲＧＢＡ（Ｐ［ｉ］［ｊ＋１］）；（３）在像素空间掩码矩阵中得到与上述像素对应的掩码属性值；（４）根据上述四个相邻像素的色彩ＲＧＢＡ的值以及各像素的掩码属性值，进行加权平均，得到处理后的像素Ｐ［ｉ］［ｊ］的色彩ＲＧＢＡ的值。

【技术特征摘要】
1.一种基于相邻四像素等高线距离的边缘反走样处理方法，包括如下步骤(1)建立与原始图像具有相同维数的像素空间掩码矩阵，由到字幕对象轮廓边界的最短距离Border值相同的像素点构成一系列等高线；(2)在已经填充了色彩的图像中，得到当前像素P[i][j]以及其上、下、左、右四个相邻像素P[i-1][j]、P[i+1][j]、P[i][j-1]、P[i][j+1]的色彩RGBA的值，分别为C＝RGBA(P[i][j])C[1]＝RGBA(P[i-1][j])C[2]＝RGBA(P[i+1][j])C[3]＝RGBA(P[i][j-1])C[4]＝RGBA(P[i][j+1])；(3)在像素空间掩码矩阵中得到与上述像素对应的掩码属性值；(4)根据上述四个相邻像素的色彩RGBA的值以及各像素的掩码属性值，进行加权平均，得到处理后的像素P[i][j]的色彩RGBA的值。2.如权利要求1所述的基于相邻四像素等高线距离的边...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴正斌，袁慧晶，郑培枫，
申请(专利权)人：新奥特北京视频技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]