CN101325664A - 一种数字图像中处理叠加信息颜色的方法 - Google Patents

Abstract

一种数字图像中处理叠加信息颜色的方法，步骤为：(1)获取数字图像中叠加信息区域的各个像素点灰度值数据；(2)使用步骤(1)获得的各个像素点灰度值，计算数字图像中叠加信息区域的灰度均值；(3)若数字图像中叠加信息区域的灰度均值小于数字图像中所能表示灰度范围的中间值，则以该数字图像中所能表示的最大灰度值作为显示叠加信息颜色的灰度值；若数字图像中叠加信息区域的灰度均值不小于数字图像中所能表示灰度范围的中间值，则以该数字图像中所能表示的最小灰度值作为显示叠加信息颜色的灰度值。本发明能够根据背景图像的变化，自适应地选择最优的叠加颜色，避免了单一颜色的显控信息在与背景一样时显示不清的问题。

Description

一种数字图像中处理叠加信息颜色的方法

技术领域

本发明涉及一种数字图像中处理叠加信息颜色的方法，属于数字图像处理技术领域。

背景技术

数字图像信息叠加技术作为应用视频图像技术的一个重要部分，适合电视制导、ATM数字视频监控、安全监控、车载视频、数字视频矩阵等系统，可用于工业、交通、金融、军事、安保等领域。作为数字图像叠加技术的重要部分，颜色设置方法影响着叠加结果的好坏。在显控图像合成领域，在数字视频图像上叠加合适颜色的字符等信息，可以有效指示当前操作的状态或者是系统运行的状态。因此，字符、数字及图样等输入信息的显示效果是否合适、是否醒目，是影响视频图像合成效果的一个重要指标。

当前大多数显控视频合成装置的颜色设置方法往往采用一种颜色。例如，在灰度图像上采用白色来叠加字符和其他输入信息，这面临的问题是，当背景图像也为白色时(譬如由于光照、白云或者白色建筑的影响)，导致所要叠加信息的颜色与背景颜色相同或相似，所要叠加的信息在视觉上就会显示不出来；同样，设置为固定的其他颜色时也会遇到这个问题。

另一种颜色设置方法是设置字符等信息的颜色为背景颜色的反色。这面临的问题是，当背景颜色位于颜色范围的中间值时，其反色与其本身相差不多，同样出现导致显示不清。

到现在为止，与本发明涉及领域最为接近的技术有：

中国专利申请号：01138793.9，名称：一种电视跟踪实时测量系统字符叠加显示方式，作为一种字符叠加显示方式，该专利对于颜色设置的方法并没有给出合适的解决方案，且该专利的主要问题是硬件电路复杂且调试麻烦。

中国专利申请号：200510050635.3，名称：一种在数字图像上叠加字符的方法，该专利详述了一种根据所要叠加字符点阵是否为1，在图像上所要叠加信息的位置处逐个设置灰度值的方法，但是并没有对于字符颜色的选择方式给出具体方案。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种数字图像中处理叠加信息颜色的方法。本发明选择与实际场景颜色区别最大的颜色作为叠加信息的灰度值，从而使叠加信息能够醒目显示。

本发明的技术解决方案是：一种数字图像中处理叠加信息颜色的方法，步骤如下：

(1)获取数字图像中叠加信息区域的各个像素点灰度值数据；

(2)使用步骤(1)获得的各个像素点灰度值，计算数字图像中叠加信息区域的灰度均值；

(3)若数字图像中叠加信息区域的灰度均值小于数字图像中所能表示灰度范围的中间值，则以该数字图像中所能表示的最大灰度值作为显示叠加信息颜色的灰度值；若数字图像中叠加信息区域的灰度均值不小于数字图像中所能表示灰度范围的中间值，则以该数字图像中所能表示的最小灰度值作为显示叠加信息颜色的灰度值。

所述的数字图像为灰度图像或彩色图像。

所述步骤(2)中计算数字图像中叠加信息区域的灰度均值为：用叠加信息区域的各像素点灰度值的和除以叠加信息区域的像素点数。

所述步骤(3)中数字图像中所能表示灰度范围的中间值为：数字图像中所能表示的最大灰度值和最小灰度值的和除以2；若所得商为整数，则将所得商作为数字图像中所能表示灰度范围的中间值；若所得商不为整数，则只保留所得商的整数部分，并把整数部分加1，将此结果作为数字图像中所能表示灰度范围的中间值。

在数字图像上显示字符图样等输入信息时，根据实际数字图像的颜色，设置字符等信息的颜色，使这些输入信息的颜色明显区别于背景图像的颜色，此时所叠加信息才最醒目。而此时，叠加信息的灰度值与背景图像灰度值的差别也最大。本发明技术方案的详细原理如下面所述。：

假设数字图像灰度的采样精度为N位，则所能表示的最小灰度值为0，最大灰度值为2^N-1。假设叠加信息区域的灰度均匀，设灰度值为x。另假设在叠加信息时，所用灰度值为y，这里x，y都满足条件：0≤y，x≤2^N-1。则只有当y与x相差最大时，所叠加信息才最醒目。用数学语言表达，即为如下形式：

对于一已知的整数x，需要找一整数y，使|y-x|最大，这里0≤y，x≤2^N-1。即下式

$\underset{y}{\max }|y-x|,0\≤y,x\≤2^N-1---\left(1\right)$

显然，满足公式(1)的y值只能为0或者2^N-1。当x≤(2^N-1)-x即x≤2^N-1-1时，y取值为2^N-1；当x≥(2^N-1)-x即x≥2^N-1时，y取值为0。

即：当图像灰度值低于2^N-1时，设置叠加信息所用的灰度值为2^N-1；当图像灰度值高于等于2^N-1时，设置叠加信息所用的灰度值为0。用公式表示如下：

$y=\left\{\begin{array}{cc}0,& 2^{N-1}\&le;x\&le;2^N-1\\ 2^N-1,& 0\&le;x<2^{N-1}\end{array}\right.---\left(2\right)$

通过在某些像素点重新设置灰度值可以在数字图像上叠加显示字符等输入信息。但是，就实际数字图像中的整幅画面而言，灰度一般不是均匀的。此时，如果对于每个需要重新设置灰度的像素点都进行公式(2)的灰度值比较，显然这样对计算要求很高。

为减少比较次数加快计算起见，本发明只计算原始图像中要叠加字符的特定区域的平均灰度值，然后根据公式(2)选择在此区域叠加信息时所用的灰度值。这样可以在降低复杂度加快计算的同时，取得很好的显示效果。

当输入视频图像为彩色图像而不为灰度图像时，此时采用灰度颜色作为设置叠加信息所用的颜色。应用上面所述的处理方法同样可以处理并设置显示信息的颜色。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明能够根据背景图像的变化，自适应地选择最优的叠加颜色，避免了单一颜色的显控信息(叠加在背景图像上的字符、图样等信息)在与背景一样时显示不清的问题。

(2)本发明通过计算数字图像中叠加信息区域的灰度(对于彩色图像，也称为亮度)均值，再把得到的灰度均值与数字图像中所能表示灰度范围的中间值进行比较，得到要叠加信息的灰度值，该方法降低了图像处理的复杂度，在加快计算的同时取得了很好的显示效果。

(3)本发明的处理方法使得叠加信息的灰度值与背景图像的灰度值差别最大，从而使显示效果比传统的处理方法醒目。

(4)本发明实现简单，非常适合于监控系统、显控系统等领域。

附图说明

图1为数字图像中处理叠加信息颜色的组成示意图；

图2为数字图像中处理叠加信息颜色的工作流程示意图；

图3为本发明数字图像中处理叠加信息颜色的第一参考示意图；

图4为本发明数字图像中处理叠加信息颜色的第二参考示意图。

具体实施方式

下面将参照附图，以数字图像灰度的8位采样精度为例，对本发明的处理叠加信息颜色的方法进行说明。

此时，公式(2)变为

$y=\left\{\begin{array}{cc}0,& 128\&le;x\&le;255\\ 255,& 0\&le;x<128\end{array}\right.---\left(3\right)$

即：当图像灰度值低于128时，设置叠加信息所用的灰度值为255；当图像灰度值高于等于128时，设置叠加信息所用的灰度值为0。

如图1、图2所示，本发明提出的数字图像中处理叠加信息颜色的方法在具体实施中包括如下模块：数字图像输入模块11、字符等信息输入模块12、平均灰度计算模块13、颜色设置模块14、信息叠加模块15、视频图像输出模块16。数字图像输入模块11的输出为需要进行字符等信息叠加的原始输入视频图像21。平均灰度计算模块13计算输入视频图像中的需要叠加字符的区域的平均灰度22，所得的灰度值输出到颜色设置模块14，颜色设置模块通过公式(3)比较模块13得到的平均灰度和128之间的大小，设置信息叠加用的灰度值23(注：此处的信息指的是字符、数字、图样等输入信息)。信息叠加模块25使用模块14得到的灰度值，在输入视频图像21上叠加来自字符等信息输入模块12的字符等信息24，然后通过数字图像输出模块16输出叠加信息后的数字图像。

图3为本发明数字图像中处理叠加信息颜色的第一参考示意图。其中，31为所叠加的字符，32为所叠加的数字，标尺33为所叠加的图样。可以看出在要叠加信息的区域的平均灰度大于等于128时，叠加所采用的灰度颜色为最黑，即设置灰度为0。

图4为本发明数字图像中处理叠加信息颜色的第二参考示意图。其中，41为所叠加的字符，42为所叠加的数字，标尺43为所叠加的图样。可以看出在要叠加信息区域的平均灰度低于128时，叠加所采用的灰度颜色为最白，即设置灰度为255。

本发明提供了一种在数字图像叠加字符图样等信息时的一种颜色设置方法。虽然在参考实施例和附图说明中，提到的是8位采样位数的图像，但本发明并不限于此，也可以用于采样位数为10位、12位等情况的数字图像；虽然在参考实施例和附图说明中，只讨论了叠加字符的情况，对于其它如叠加数字和图样等情况，本发明同样适用。

另外，尽管本发明上述所提到的图像都为灰度图像，但本发明并不限于此，对于彩色图像，本发明也同样可以使用。

本发明提到的计算平均灰度(对于彩色图像，也称为亮度)的方法为：先求取数字图像中叠加信息区域(感兴趣区域)的所有像素点灰度值的和，然后，用所得的和除以叠加信息区域的像素点数。具体实现方式可以参考下面的伪代码。

average_gray＝0；

For i＝1 to i＜N

{

 average+＝gray_value[i]；

}

average_gray＝average_gray/N；

上述伪代码中，gray_value[i]表示第i个像素的灰度值。对于不同的彩色图像，计算获得第i个彩色图像像素的亮度值的方式不同。譬如，对于YUV格式图像，可以直接获得第i个像素的亮度值，而对于RGB格式，可以通过下面的示例伪代码转换公式计算获得第i个彩色图像像素的亮度值。

亮度值＝0.299R+0.587G+0.114B。

本发明的优选实施例和它们的改型已在本文予以详细介绍，但可以理解，本发明不限于所述的实施例及其改型，其它的改型和变化也可以由本领域的技术人员予以实现，而不会偏离权利要求书限定的精神和范围。

Claims (4)

1、一种数字图像中处理叠加信息颜色的方法，其特征在于步骤如下：

(1)获取数字图像中叠加信息区域的各个像素点灰度值数据；

(2)使用步骤(1)获得的各个像素点灰度值，计算数字图像中叠加信息区域的灰度均值；

(3)若数字图像中叠加信息区域的灰度均值小于数字图像中所能表示灰度范围的中间值，则以该数字图像中所能表示的最大灰度值作为显示叠加信息颜色的灰度值；若数字图像中叠加信息区域的灰度均值不小于数字图像中所能表示灰度范围的中间值，则以该数字图像中所能表示的最小灰度值作为显示叠加信息颜色的灰度值。

2、根据权利要求1所述的数字图像中处理叠加信息颜色的方法，其特征在于：所述的数字图像为灰度图像或彩色图像。

3、根据权利要求1或2所述的数字图像中处理叠加信息颜色的方法，其特征在于：所述步骤(2)中计算数字图像中叠加信息区域的灰度均值为：用叠加信息区域的各像素点灰度值的和除以叠加信息区域的像素点数。

4、根据权利要求1或2所述的数字图像中处理叠加信息颜色的方法，其特征在于：所述步骤(3)中数字图像中所能表示灰度范围的中间值为：数字图像中所能表示的最大灰度值和最小灰度值的和除以2；若所得商为整数，则将所得商作为数字图像中所能表示灰度范围的中间值；若所得商不为整数，则只保留所得商的整数部分，并把整数部分加1，将此结果作为数字图像中所能表示灰度范围的中间值。

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