CN100552717C - 一种提高灰度字形显示质量的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高灰度字形显示质量的方法及装置，用以解决现有技术中存在的灰度字形显示效果差的问题。本发明方法包括：确定需要采用灰度位图方式进行填充的字形回路上的端点的位置，并根据端点的位置信息，确定位于字形回路最外边界上的端点；通过将所述位于网格之外的端点移动到网格上，调整所述字形回路的起始端和终止端覆盖完整网格。本发明用于对灰度字形进行调整，以提高灰度字形的显示效果。

Description

一种提高灰度字形显示质量的方法及装置

技术领域

本发明涉及字符信息处理技术领域，尤其涉及一种提高灰度字形显示质量的方法及装置。

背景技术

现有技术中常用的字形数据处理方式有点矩阵方式和曲线轮廓方式。点矩阵方式实际是单色位图的方式，字形效果如图1所示。点矩阵方式针对某种尺寸的点阵，通过点的选中与否，最终形成所需的点阵字形。此方式适用于低分辨率的字形显示，具备不随显示设备分辨率的变化而发生变化的优点；不足之处在于所需的存储空间会随着字符数量的增多而线性地增大；另外，对于某种尺寸的字形，必须单独提供字形数据，不具备缩放的功能。曲线轮廓方式，是另一种重要的字形数据处理方式，此方法采用曲线封闭轮廓来描述字形，使用时配合相关的字体引擎进行尺寸缩放、填充后将字形转换为位图。所述字体引擎是计算机内部将曲线字形还原为位图的计算机程序，采用离散的像素点，通过控制这些像素点，来产生最终显示用的位图。

另外，为了改善最终字形的显示质量，某些标准格式的字库格式，还提供字形调整机制，可以通过程序控制的方式在尺寸缩放后完成字形的调整，从而达到较高的显示质量。采用此种方式处理的字形数据通过曲线方式来存储，具备通过无级平滑缩放而保持字体风格不变等优点。并且可以采用灰度填充方式，解决伴随黑白模式的锯齿等问题。但灰度的使用在将锯齿效应弱化的同时，也带来了一系列其他的问题，其中最主要的问题是最终得到的字形出现虚化，在一定程度上影响阅读的质量。

为了改善曲线轮廓方式下灰度字形的显示质量，首先介绍一下目前常见的字形填充技术。曲线字形常用的填充方式包括以下几种：

如图1所示，单色位图的方式。在这种方式下，离散区域中的像素点要么被认为是当前图形的一部分，要么不是。判断是否为当前图形的一部分的原则，一般是通过判定当前像素点的中心是否在字形封闭回路确定的区域内部，如果是，则被认为是当前图形的一部分；当在区域的边界线上时，也会被认为是当前图形的一部分。

如图2所示，灰度位图的方式。此方式下根据像素点落在字形封闭回路确定的区域内的比例，被赋予一定的灰度，此方式解决黑白模式下出现的锯齿等问题的同时，也引入了新的不足之处，容易产生字形虚化的现象。

如图3所示，针对液晶显示器的方式。鉴于液晶的显示方式中，每个像素点是由三基色三个子像素点组成的，基于基色像素点进行显示，相当于将当前水平方向上可用的”像素”点数提高到原来的3倍，从而可以明显改善显示的质量。此方式不足之处在于只能应用在液晶显示器上。

由此可见，无论采用何种填充方法，问题产生的根源均在于曲线字形转化为位图的过程，是一个由连续的区域表达方式转换为离散的区域表达方式的过程，是一个可用显示单元骤减的过程。即使显示位置不同，也会造成显示结果的不同。如图4所示，一个圆由于所处位置不同，最终获得的位图也不同，并且圆的对称性也遭到了破坏。为了忠实与连续区域的原始图形，离散区域的位图在生成时有必要进行一定的处理。

现有的曲线字体引擎内含调整的机制，使得字形存储时不仅仅存储曲线字形的拓扑数据，还可以针对这些数据，在一定的情况下，进行所需的调整，从而达到调整最终字形的目的。调整的方法，现有技术提出了一种寻找直线最佳显示角度的方法，此方法通过建立直线显示角度与显示周期的目标函数，求得最佳的显示角度和显示周期，从而达到改进直线显示质量的目的，此方法针对单色位图方式的显示方式，可以显著的改善字形的显示质量，但不能解决灰度位图方式下的字形虚化的问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种提高灰度字形显示质量的方法及装置，用以解决现有技术中存在的灰度字形显示效果差的问题。

本发明实施例提供的一种提高灰度字形显示质量的方法包括：

确定需要采用灰度位图方式进行填充的字形回路上的端点的位置，并根据端点的位置信息，确定位于网格之外的端点；其中，所述字形回路由直线和二次B样条曲线构成；

根据所述二次B样条曲线的控制线与该二次B样条曲线相切的关系，确定所述二次B样条曲线两端点处的切线方向；根据所述切线方向，确定所述两端点处的法线的夹角；当所述夹角小于预先设置的阈值时，确定所述二次B样条曲线为接近于直线的二次B样条曲线；

通过将所述位于网格之外的端点移动到网格上，调整所述字形回路的起始端和终止端覆盖完整网格。

本发明实施例提供的一种提高灰度字形显示质量的装置包括：

端点位置确定单元，用于确定需要采用灰度位图方式进行填充的字形回路上的端点的位置，并根据端点的位置信息，确定位于网格之外的端点；其中，所述字形回路由直线和二次B样条曲线构成；

近直线回路判定单元，用于根据所述二次B样条曲线的控制线与该二次B样条曲线相切的关系，确定所述二次B样条曲线两端点处的切线方向；根据所述切线方向，确定所述两端点处的法线的夹角；当所述夹角小于预先设置的阈值时，确定所述二次B样条曲线为接近于直线的二次B样条曲线，并触发端点位置调整单元；

端点位置调整单元，用于通过将所述位于网格之外的端点移动到网格上，调整所述字形回路的起始端和终止端覆盖完整网格。

本发明实施例，确定需要采用灰度位图方式进行填充的字形回路上的端点的位置；通过将所述字形回路上的位于网格之外的端点移动到网格上，调整所述字形回路的起始端和终止端覆盖完整网格。实现了对灰度字形的调整，并且，使得调整后的灰度字形覆盖更多的完整网格，从而提高了灰度字形的显示效果。

附图说明

图1为单色位图方式下的字形显示示意图；

图2为灰度位图方式下的字形显示示意图；

图3为液晶显示器方式下的字形显示示意图；

图4为由于字形的显示位置不同造成不同的显示结果的示意图；

图5为本发明实施例待调整的字形回路示意图；

图6为本发明实施例提供的方法流程示意图；

图7为本发明实施例提供的调整后的字形回路示意图；

图8为未经本发明实施例提供的方法进行调整的灰度字形回路的显示效果图；

图9为经过本发明实施例提供的方法调整后的灰度字形回路的显示效果图；

图10为本发明实施例提供的装置结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例，提供了一种提高灰度字形显示质量的方法及装置。通过分析灰度位图方式下，产生字形虚化的原因，基于原字形封闭轮廓，对影响最终字形显示效果的特征点，进行微调，在字形封闭轮廓变形最小的前提下，使得调整后的字形封闭轮廓覆盖尽量多的完整的离散网格，达到改善字形的显示质量的目的。

需要采用灰度位图方式进行填充的字形封闭轮廓在本发明实施例中称为灰度字形回路(简称字形回路或回路)，本发明实施例中的灰度字形回路由直线和二次B样条曲线构成。参见图5，点0到点1之间的线为直线，点3到点4之间的线为直线，另外两段曲线为二次B样条曲线。在本发明实施例中，点0和点1称为起始端，点4和点3称为终止端。点2为曲线13的控制点，点5为曲线04的控制点。

本发明实施例中提到的对字形回路上的点进行的圆整，是指字体引擎在将字形回路还原为位图时，首先需要缩放到相应的字符尺寸，此时字形回路上的点，常常并不落在实际的网格上，为了保证字形回路上的点落在实际网格上，对字形回路上的点所进行的调整。

本发明实施例在水平、竖直方向上，对灰度字形回路进行的调整操作，具体包括对回路的起始端、终止端、控制点的调整操作，以及回路厚度的保持操作。

下面介绍一下本发明具体实施例。

参见图6，本发明实施例提供的具体方法包括：

S601、调整灰度字形回路中各点的顺序。

为了方便灰度字形回路中各点的索引，首先将回路中的点进行重新排序，以保证回路中的点是固定表示回路的起始端或终止端的。例如，排序后的结果如图5所示，当然，也可以有其他方式的排序结果。

S602、判断灰度字形回路是否为近直线回路，如果是，则进行步骤S603；否则，结束。

判断灰度字形回路是否为近直线回路的具体方法包括：根据二次B样条曲线的控制线与该二次B样条曲线相切的性质，可以得出二次B样条曲线的两个端点处的切线方向及大小，进而根据正交直线曲率的关系，可以得出两端点处法线的方向，从而求得两法线的夹角，设定夹角阈值，当两个法线的夹角小于该阈值时，确定回路为近直线回路，可以采用本发明实施例提供的技术方案对回路进行调整。例如，设定夹角阈值为5度。参见图5，当曲线13的两个法线的夹角和曲线04的两个法线的夹角均小于5度时，进行S603。

S603、在水平方向上，调整回路起始端和终止端的端点。

其中，需要先调整水平方向上最左端和最右端的端点，以保证字形的变形最小。

S604、在垂直方向上，调整回路起始端和终止端的端点。

其中，需要先调整垂直方向上最上端和最下端的端点，以保证字形的变形最小。

S605、在水平方向上，调整回路的控制点。

例如，对图5中点2的调整，会改变曲线13的位置。

S606、在垂直方向上，调整回路的控制点。

其中，步骤S603和S604的顺序可以互换；步骤S605和S606的顺序可以互换。

下面参见图7，详细说明通过发明实施例提供的方法是如何实现对灰度字形回路的调整的。

步骤一：设定调整方向为水平方向，对回路的起始端和终止端进行调整，以保证回路两端在水平方向上跨越完整的网格，从而保证回路两端的灰度效果。

具体包括：首先，将回路左下侧的点4移动到距其最近的水平网格上。然后，将点4设定为基准点，移动另一端点3，以保证此点与基准点在水平方向上的距离不变。进一步，为了保证跨越完整的网格，采用圆整到网格边界的圆整方式，对点3进行圆整，即采用四舍五入的方式处理点3和点4之间调整后的距离。接下来，对点1进行调整，为了保证回路外形在水平方向上的拓扑尺寸，移动点1以保证与基准点4在水平方向上的距离不变。进一步，对点1进行圆整。最后，切换点1为基准点，移动点0，以保证点0与基准点1在水平方向上的距离不变。进一步，对点0进行圆整。

步骤二：设定调整方向为垂直方向，对回路的起始端和终止端进行调整，以保证回路两端在垂直方向上跨越完整的网格，从而进一步保证回路两端的灰度效果。

具体包括：首先，将回路左下侧的点4移动到距其最近的垂直网格边界。然后，将点4设定为基准点，移动另一端点3，以保证点3和基准点在同一高度上。接下来，移动点1，以保证此点与基准点在垂直方向上的距离不变。进一步，为了保证跨越完整网格数，采用圆整到网格边界的圆整方式，对点1进行圆整，即采用四舍五入的方式处理点1和点4之间调整后的距离。最后，将点1设为基准点，移动点0，以保证点0和基准点在同一高度上。

步骤三：将调整方向设定为水平方向，设定点1为基准点，将点2移动到与其相同的水平坐标处。接下来，设定点4为基准点，将点5移动到与其相同的水平坐标处。

步骤四：将调整方向设定为垂直方向，通过调整点2和点5的垂直高度，使得调整后的回路厚度与调整前的回路厚度保持一致。

具体包括：首先，求得调整前点1到线04之间的距离。然后，通过试凑法求得调整后点2的垂直坐标，同时，保证调整后点4和点5之间的距离等于点1和点2之间的距离，并且该距离为网格单位的整数倍。其中，通过所述试凑法确定点2的垂直坐标的步骤包括：将点1的垂直坐标作为点2的垂直坐标的初始值，进行循环，循环次数为13次，每次循环将初始值加1，并计算加1后的点2到调整前的线05(即图5中所示的线05)之间的距离与调整前点1到线04之间的距离的差值。循环后，统计13次循环中得到的差值，将差值最小的那次循环中的点2的垂直坐标作为点2的最终坐标，从而确定了点2的位置。对点5的调整同理。

通过上述一系列的调整之后，回路的起始端和终止端跨越了完整的网格。并且，通过调整点2和点5的位置，保证了调整后的回路厚度与调整前的回路厚度一致。图8所示，为调整前的回路的显示效果图；图9所示，为采用本发明实施例提供的方法调整后的回路的显示效果图。可见通过采用本发明实施例提供的技术方案对回路进行调整后，明显提高了回路的显示效果。

下面介绍一下本发明实施例提供的装置。

参见图10，本发明实施例提供的装置包括：端点位置确定单元101、近直线回路判定单元102、端点位置调整单元103和控制点调整单元104。

所述端点位置确定单元101，用于确定需要采用灰度位图方式进行填充的字形回路上的端点的位置，并根据端点的位置信息，确定位于网格之外的端点。

所述字形回路由直线和二次B样条曲线构成，并且，所述二次B样条曲线为接近于直线的二次B样条曲线。

所述近直线回路判定单元102，用于根据所述二次B样条曲线的控制线与该二次B样条曲线相切的关系，确定所述二次B样条曲线两端点处的切线方向；根据所述切线方向，确定所述两端点处的法线的夹角；当所述夹角小于一阈值时，确定所述二次B样条曲线为接近于直线的二次B样条曲线，并触发所述端点位置调整单元。

所述端点位置调整单元103，用于通过将所述位于网格之外的端点移动到网格上，调整所述字形回路的起始端和终止端覆盖完整网格。

所述控制点调整单元104，用于将所述二次B样条曲线的控制点移至与该二次B样条曲线的端点相同的水平坐标处，并且，保持所述字形回路的厚度不变，其中，所述二次B样条曲线的端点为所述字形回路最左端的端点或最右端的端点。

所述端点位置调整单元103包括：水平调整单元1031和垂直调整单元1032，并且，所述水平调整单元1031包括：设置参考点单元10311、第一调整单元10312、第二调整单元10313和第三调整单元10314；所述垂直调整单元1032包括：第四调整单元10321、第五调整单元10322、第六调整单元10323和第七调整单元10324。

所述设置参考点单元10311，用于在水平方向上，将所述字形回路上的最左端的端点和最右端的的端点中的一个端点作为第一参考点，将另外一个端点作为第二参考点；

所述第一调整单元10312，用于将所述第一参考点移至距离该第一参考点最近的垂直网格上；

所述第二调整单元10313，用于移动所述第一参考点的第一相邻点和所述第二参考点，以使所述第一相邻点和所述第二参考点，与所述第一参考点的水平距离保持不变，然后，将所述第一相邻点和所述第二参考点圆整到网格上；

所述第三调整单元10314，用于移动所述第二参考点的第二相邻点，以使所述第二相邻点与所述第二参考点的水平距离保持不变，然后，将所述第二相邻点圆整到网格上。

所述第四调整单元10321，用于在垂直方向上，将所述第一参考点移至距离所述第一参考点最近的水平网格上；

所述第五调整单元10322，用于移动所述第一相邻点至与所述第一参考点相同的水平网格上；

所述第六调整单元10323，用于将所述第二参考点移至距离所述第二参考点最近的水平网格上；

所述第七调整单元10324，用于移动所述第二相邻点至与所述第二参考点相同的水平网格上。

综上所述，本发明实施例，对灰度字形回路的端点进行调整，将不在网格上的端点调整到网格上，使得回路两端覆盖完整的网格。并且，对回路的控制点进行调整，以保证回路厚度不变。因此，本发明在尽量保持字形原有形状的前提下，使得调整后的回路覆盖了尽可能多的完整网格，从而在采用灰度位图方式的进行填充时，达到明显改善位图填充效果的作用。另外，本发明实施例，并不限于对所有的回路均进行调整，如果回路已经符合调整后的要求，则保持不变，因此，本发明避免了将回路最终显示质量变坏的可能性。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1、一种提高灰度字形显示质量的方法，其特征在于，该方法包括：

确定需要采用灰度位图方式进行填充的字形回路上的端点的位置，并根据端点的位置信息，确定位于网格之外的端点；其中，所述字形回路由直线和二次B样条曲线构成；

根据所述二次B样条曲线的控制线与该二次B样条曲线相切的关系，确定所述二次B样条曲线两端点处的切线方向；根据所述切线方向，确定所述两端点处的法线的夹角；当所述夹角小于预先设置的阈值时，确定所述二次B样条曲线为接近于直线的二次B样条曲线；

通过将所述位于网格之外的端点移动到网格上，调整所述字形回路的起始端和终止端覆盖完整网格。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：将所述二次B样条曲线的控制点移至与该二次B样条曲线的端点相同的水平坐标处，并且，保持所述字形回路的厚度不变，其中，所述二次B样条曲线的端点为所述字形回路最左端的端点或最右端的端点。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在水平方向上，

将所述字形回路上的最左端的端点和最右端的端点中的一个端点作为第一参考点，将另外一个端点作为第二参考点；

将所述第一参考点移至距离该第一参考点最近的水平网格上；

移动所述第一参考点的第一相邻点和所述第二参考点，以使所述第一相邻点和所述第二参考点，与所述第一参考点的水平距离保持不变，然后，将所述第一相邻点和所述第二参考点圆整到网格上；

移动所述第二参考点的第二相邻点，以使所述第二相邻点与所述第二参考点的水平距离保持不变，然后，将所述第二相邻点圆整到网格上；

其中，所述第一参考点和所述第一相邻点之间的线，以及所述第二参考点和所述第二相邻点之间的线，为所述字形回路的直线；所述第一相邻点和所述第二参考点之间的线，以及所述第二相邻点和所述第一参考点之间的线，为所述字形回路的二次B样条曲线。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在垂直方向上，

将所述第一参考点移至距离所述第一参考点最近的垂直网格上；

移动所述第一相邻点，以使该第一相邻点与所述第一参考点在同一高度上；

移动所述第二参考点，以使该第二参考点与所述第一参考点的垂直距离保持不变，然后，将所述第二参考点圆整到网格上；

移动所述第二相邻点，以使该第二相邻点与所述第二参考点在同一高度上。

5、一种提高灰度字形显示质量的装置，其特征在于，该装置包括：

端点位置确定单元，用于确定需要采用灰度位图方式进行填充的字形回路上的端点的位置，并根据端点的位置信息，确定位于网格之外的端点；其中，所述字形回路由直线和二次B样条曲线构成；

近直线回路判定单元，用于根据所述二次B样条曲线的控制线与该二次B样条曲线相切的关系，确定所述二次B样条曲线两端点处的切线方向；根据所述切线方向，确定所述两端点处的法线的夹角；当所述夹角小于预先设置的阈值时，确定所述二次B样条曲线为接近于直线的二次B样条曲线，并触发端点位置调整单元；

端点位置调整单元，用于通过将所述位于网格之外的端点移动到网格上，调整所述字形回路的起始端和终止端覆盖完整网格。

6、根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

控制点调整单元，用于将所述二次B样条曲线的控制点移至与该二次B样条曲线的端点相同的水平坐标处，并且，保持所述字形回路的厚度不变，其中，所述二次B样条曲线的端点为所述字形回路最左端的端点或最右端的端点。

7、根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述端点位置调整单元包括：

设置参考点单元，用于在水平方向上，将所述字形回路上的最左端的端点和最右端的端点中的一个端点作为第一参考点，将另外一个端点作为第二参考点；

第一调整单元，用于将所述第一参考点移至距离该第一参考点最近的水平网格上；

第二调整单元，用于移动所述第一参考点的第一相邻点和所述第二参考点，以使所述第一相邻点和所述第二参考点，与所述第一参考点的水平距离保持不变，然后，将所述第一相邻点和所述第二参考点圆整到网格上；

第三调整单元，用于移动所述第二参考点的第二相邻点，以使所述第二相邻点与所述第二参考点的水平距离保持不变，然后，将所述第二相邻点圆整到网格上；

其中，所述第一参考点和所述第一相邻点之间的线，以及所述第二参考点和所述第二相邻点之间的线，为所述字形回路的直线；所述第一相邻点和所述第二参考点之间的线，以及所述第二相邻点和所述第一参考点之间的线，为所述字形回路的二次B样条曲线。

8、根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述端点位置调整单元还包括：

第四调整单元，用于在垂直方向上，将所述第一参考点移至距离所述第一参考点最近的垂直网格上；

第五调整单元，用于移动所述第一相邻点，以使该第一相邻点与所述第一参考点在同一高度上；

第六调整单元，用于移动所述第二参考点，以使该第二参考点与所述第一参考点的垂直距离保持不变，然后，将所述第二参考点圆整到网格上；

第七调整单元，用于移动所述第二相邻点，以使该第二相邻点与所述第二参考点在同一高度上。

Images