CN102165494A - 用于产生图像信息的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种使用第一图像的图像信息来产生图像序列的任一图像的图像信息的方法。本发明的目的在于提供一种用于产生图像序列的图像的图像信息的方法,从而即使在图像信息的不同快速运动的情况下也能够避免频闪影响,而且还在图像信息的较小速度的情况下实现清楚的显示;本发明的目的这样实现,即,使中间图像的数量根据第一运动分量的数值来确定,并且对于各个中间图像分别计算得到一个加权系数。
Description
技术领域
本发明涉及一种使用第一图像的图像信息来产生图像序列的任一图像的图像信息的方法,其中,
-第一图像中的图像信息具有起始位置,而待产生图像中的图像信息具有终止位置;
-确定或预设出用于图像信息从起始位置到终止位置的运动的第一运动分量;
-计算出用于图像信息的中间位置的中间图像;
-使中间图像的图像信息与加权系数相乘,然后与第一图像的图像信息叠加成待产生的图像的图像信息;以及
-对由此产生的图像进行显示或继续处理。
此外,本发明还涉及一种计算机程序产品和一种用于实现本发明方法的装置以及具有优势的应用。
背景技术
在许多领域中都采用用于产生图像序列的图像的图像信息的方法,其中,例如在显示器上显示出事先进行过计算的图像信息。但是特别对于运动的图像信息可能会在图像信息的可视性方面出现问题,运动的图像信息指的是在一定的时间内从起始位置运动到终止位置的图像信息。因此,通常在显示器上采用稳定的重复率用以产生运动的图像。在持久显示运动图像的过程中,当快速运动时会产生显示的频闪式现象,在这种现象中,人眼看到的运动的图像信息在不同的地方是同时且静止的。这种情况例如在旋转指针的显示过程中于显示器中出现,还在其它运动、特别线性运动的显示过程中出现。图像信息的运动分成两个前后相邻的图像,可以在图像中确定出用于图像信息的运动的第一运动分量。本发明中的第一运动分量由图像信息的起始位置和终止位置的差值来确定,或者还可以预先设定。运动分量对应于两个不同图像之间的图像信息的运动变化,这些图像以不同的时间点进行显示,并且由此显示出速度。对于图像信息,在图像中示出的信息例如理解为图像的相对应像素的物体以及相关的颜色值和位置。这样的图像被称为中间图像,即,这些图像将图像信息从起始位置到终止位置的运动分成中间位置。中间图像事先与加权系数相乘,然后使中间图像的计算和叠加例如在“运动迷糊(Motion Blurring)”的情况下用于改善人眼所看到的显示器上的图像显示。然而,在运动分量持续改变的动态运动中,即图像信息的运动过程中,就会出现显示问题。如果产生很多中间图像,并且与源图像进行叠加,那么就使图像信息的显示不清楚。如果将叠加的中间图像的数量设定得太小,那么在快速运动的情况下就会产生不希望的频闪影响。运动的图像信息的清楚的显示、以及非常好的可视性和可读性例如期待用在机动车、飞机的显示器上,这对于交通工具的行驶具有非常重要的意义。然而,为了不产生安全性问题,迄今为止通常在上述应用中仍弃用指针设备的电子显示。
发明内容
因此,本发明的目的在于提供一种用于产生图像序列的图像的图像信息的方法,从而即使在图像信息的不同快速运动的情况下也能够避免频闪影响,而且还在图像信息的较小速度的情况下实现清楚的显示。此外,本发明的目的还在于提供一种计算机程序产品、以及一种用于实现本发明方法的装置和本发明方法具有优势的应用。
根据本发明的第一技术方案,上述目的这样实现,即,使中间图像的数量根据第一运动分量的数值来确定,并且对于各个中间图像分别计算得到一个加权系数。
可以证实,中间图像的数量的不同选择取决于第一运动分量的数值,也就是取决于两个图像之间的运动变化,这样实现了,例如在缓慢运动的情况下采用较少的中间图像,而在快速运动的情况下采用较大数量的中间图像。而且还实现了,在较小速度的情况下所示的图像信息进一步清楚地示出,而在较大速度的情况下也不会出现频闪影响。
根据本发明方法的第一实施方案,中间图像的数量与第一运动分量的数值成正比,其中,中间图像的数量可选择地通过用第一运动分量除以分辨率来确定。该分辨率可以预先设定,从而对显示的质量进行设定。分辨率的减小造成中间图像的数量增加以及改善的显示效果,然而还导致升高的计算消耗。通过使中间图像的数量与第一运动分量的数值成正比,能够以简单的方式确保,以较少数量的中间图像实现对于缓慢运动的图像信息的清除显示,以及以较多数量的中间图像在快速运动的图像信息的条件下产生清除显示。在采用旋转指针的条件下,例如证明具有优势的是,作为角度按照度数预先设定的分辨系数由以下条件限定:
其中,rz对应于表现在像素数量中的指针的径向长度。
根据具有优势的实施方案,使图像信息显示的进一步改善由此实现,即,加权系数具有由中间图像的数量nmax来决定的数值。例如可以使加权系数hn根据以下变换来得出:
其中,令nmax等于:
其中,ω对应于第一运动分量,而γ对应于分辨率。
本发明方法的另一个改善的实施方案以另一种方法计算出图像数量nmax以及加权系数hn。根据该实施方案得出:
其中,
特别地,尽管后一个的实施方案需要较高的计算消耗,但却能够通过该实施方案在采用旋转指针的条件下实现图像质量的进一步提高。同样也可以考虑采用其它的nmax和hn的计算方法。
根据本发明方法的下一个实施方案,如果采用起始位置和终止位置之间的图像信息的中间位置来计算得出中间图像,使叠加的图像的图像信息以一半的第一运动分量在运动方向的反向上进行校正,那么能够使对于运动的图像信息的显示进一步得到改善。特别地,如随后在图7中所示,然后使中间图像的图像信息的位置相对于待产生图像中的图像信息的位置以对称的方式进行设置。
可以得出,根据本发明方法的又一个实施方案而具有优势的是,中间图像的图像信息的中间位置通过第一图像的图像信息以分辨率的整数倍进行移动而计算得出。由此提供了一个简单的可行方案,即采用分辨率γ来确定中间图像的图像信息的位置,而且由此设定所产生的叠加的图像的显示的精确度。
本发明方法的再一个具有优势的实施方案,其特征在于,采用至少一个源图像用于计算得出中间图像,确定或传递在位于源图像中的图像信息的起始位置和位于待产生图像中的图像信息的终止位置之间的第二运动分量,在采用加权系数的条件下使中间图像的图像信息与源图像的图像信息叠加,并且使叠加的图像的图像信息以第二运动分量移动到图像信息的终止位置。由此提供了这样的可行方案,即采用第二运动分量,通过该第二运动分量可以使已知的源图像移动到待产生图像的终止位置上。因此,通过移动的源图像的叠加促使启动中间图像的叠加。由此,例如可以对于每个第一运动分量都通过所产生的源图像的中间图像的叠加而提供一块模板或样板,源图像必须仅以第二运动分量进行移动,从而获得图像序列的待产生图像。对于移动例如可以理解为平移运动、诸如线性运动,还可以为旋转的、诸如非线性运动。当待显示的图像信息可以追溯至源图像时,特别适合采用本发明方法的该实施方案。在采用多个源图像的情况下,可以通过对取决于第二运动分量的源图像的选择而考虑到在产生图像信息的过程中的附加影响。因此,例如取决于第二运动分量的阴影影响可以在图像序列中显示出来。
根据本发明方法的另一个实施方案,图像序列所产生的图像的显示的改善可以由此实现,即,使叠加的图像中的图像信息的终止位置以一半的第一运动分量在运动方向的反向上进行校正。如果第一运动分量是在预设的时间单元内围绕旋转轴旋转的角度差,那么就实现了在运动分量方向的反向上的旋转,从而使例如对旋转指针的无频闪现象的显示得到改善。
如果采用至少一个源图像,那么可以使旋转的指针由此得到改善地显示,即,使第二运动分量是一个角度,例如该角度位于源图像中的指针位置和图像序列的待产生图像中的指针位置之间。
为了减少用于显示图像序列的计算消耗,可以由此改善本发明方法,即,对于至少一个预先限定的第一运动分量的中间图像的图像信息的计算脱机(offline)进行,并且,通过使计算得出的中间图像的图像信息进行叠加而产生的图像信息对于每个第一运动分量作为模板存储在存储器中。例如对于0至ωmax的运动分量可以用采样点ωi来表示,对应于采样点生成模板或样板。各个运动分量采样点ωi的距离可以选择是线性、或者例如是对数形式的非线性。用于运动分量ωi的时间单元例如可以在显示图像的过程中是图像帧率的时间单元,还可以是诸如传感器的采样速率。在脱机模式下,事先存储生成的模板,并且例如对于每个待显示的运动分量可以使这些模板对应于第二运动分量进行移动,而且进行显示。
优选第一图像、中间图像和源图像的图像信息至少由图像的每个像素的颜色值和透明度值构成。例如像素可以以RGBα-格式或αRGB-格式进行电子存储。另一种格式显示为CMY(K)。通过例如为α或K的透明度值,可以使图像与其它图像的叠加以简单的方式实现,其它图像例如为背景图像,其它图像必须没有进行新的计算。在应该显示的情况下,待产生的完成图像仅具有RGB或CMY值。当然还可以采用其它的技术方案来表示出图像的图像信息,并且使这些图像信息叠加。
根据本发明的第二技术方案,上述目的通过用于实现本发明方法的计算机程序产品来实现。该计算机程序产品能够促使处理设备实现本发明的方法。
当然,本发明的方法不仅能够基于软件而通过计算机程序来实现,而且根据本发明的第三技术方案还能够通过一种用于实现本发明方法的装置来实现,该装置具有存储设备、计算设备以及输入和输出设备,其中,输入设备至少实现图像序列的第一图像的图像信息的第一运动分量的输入,计算设备至少实现计算得到的中间图像的叠加,以及输出设备至少实现对于所产生的图像的显示。相对应的装置能够一方面借助于计算机程序、也就是通过软件在标准构件上实现本发明的方法。另一方面,还采用这样的装置来降低成本,该装置具有特别用于硬件执行的构件,特别是指用于实现本发明方法的存储设备、计算设备、输入和输出设备。
根据本发明的第四技术方案,上述目的这样来实现,即,本发明方法用于在显示器上显示图像序列的图像的图像信息的应用,特别用于显示指针的旋转。通过本发明方法的应用,在显示器上显示出尽可能无频闪现象的运动,并由此实现了对于物体或图像信息的非常真实的显示。
由于上述原因,还特别具有优势地,采用本发明的方法用于显示特别是机动车、飞机、直升机的指针设备。本发明的方法用于显示对应的指针设备的应用一方面减少了对于图片实际显示的计算消耗,而且在显示器上没有产生对应于指针设备的频闪现象,并且此外还能够实现成本的降低以及对应于指针设备的显示的灵活性的提高。另外,还可以考虑本发明方法的其它应用,只要满足确定在显示器上实现运动物体或图像的显示就可以。
附图说明
对于本发明的方法、本发明的计算机程序产品、本发明的装置以及本发明方法的应用,提供了多种能够组合和扩展的技术方案。对此,一方面通过权利要求1和14的从属权利要求进行说明。而另一方面通过实施例结合附图进行说明。图中示出了:
图1为根据本发明应用本发明用于产生图像序列的图像的图像信息的方法的一个实施例的示意图;
图2为产生用于图1实施例的第一和第二运动分量的示意图;
图3为本发明方法用于显示旋转指针的实施例的结构图;
图4为本发明方法的第二实施例的结构图;
图5为本发明方法的另一个实施例的结构图,其中,中间图像的计算脱机进行;
图6为以RGBα-格式存在的图像信息的结构示意图;
图7为产生具有源图像的中间图像的模板的示意图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明应用本发明方法的一个实施例的示意图。本发明的方法应用在机动车1中,用以在驾驶舱中显示转速表。用于确定发动机转速的传感器的测量值经由采样装置2按一定比例1/T进行采样。转速值对应一个角度值,或转换成一个角度值,该角度值为转速表中指针的位置,该转速表形成为一个指针设备。这个过程在模块3中实现。图表4示出了角度值,这些角度值在模块3中进行确定,并且经过时间t随着发动机转速的变化而变化。
所示的本发明方法的实施例采用了转速表的背景图像6以及转速表指针的源图像7,这两个图像例如已经以RGBα-格式给出。本发明方法8的实施例然后形成图像序列9,例如同样以RGBα-格式显示。
图2中示出了本发明方法的实施例的第一和第二运动分量的确定,用以显示转速表的指针。如已经在图1中所示,第一运动分量ω以及第二运动分量由转速测量传感器的测量值来确定。首先,使转速测量传感器的测量值转换成用于显示指针的角度值将事先确定的测量值存储在用于各个采样周期T的中间存储器10中,在确定出用于转速表的新的角度测量值之后,将事先确定的测量值从该新的角度测量值中减去。结果可以得出第一运动分量ω,该第一运动分量既可以是正值、也可以是负值。然后,在一个采样周期内,ω对应角度的变化,并且由此还对应角速度。随后,将第一运动分量ω传递给模块12,该模块负责中间图像计算和产生模板。
在本发明方法的该实施例中,附加地还将源图像7传递给模块12,该源图像也就是说例如指针在预设位置上的图像,该预设位置例如为零转速位置。然后,就模块12而言,其再将由第一运动分量确定的指针图像的模板或样板传递给模块13。在模块13中,在采用转速表的背景图像6、待显示的转速表的角度和确定出的第一运动分量ω的情况下,产生出包括指针14的转速表的图像,接下来,该图像例如能够以图像序列来显示。
图3示出了根据前述实施例采用本发明方法用于显示机动车的转速表的情况下模块12的构造。首先,使模块12周期性以频率1/T输入有作为第一运动分量ω所确定的转速表的前角度位置和新角度位置之间的差值。在此,周期时间T对应于转速表传感器的传感器值的所利用的采样速率或循环时间。现在描述的所有其它步骤优选地在联机(online)进行的待显示图像的计算过程中、于时钟频率内进行,也就是说在周期T内进行。
首先,由在模块20中预设的分辨率γ计算出中间图像的最大值nmax。该中间图像的最大值nmax的计算方式可以取决于对加权系数的选择。在最简单的情况下,得到nmax为:
由模块20得出,首先算出最大转角βstop,其中,在最简单的情况下,由此得到:
βstop=nmax·γ
根据nmax,然后在模块21中算出加权系数hn,令n=0,…,nmax。同样在此,根据nmax的计算,提供两种不同的、已经在说明书中示出的可行方案,用以计算加权系数。在图3所示的实施例中,由源图像7来产生图像序列的图像。在模块24中,首先使例如以RGBα-格式存在的源图像7这样变化,即,使源图像的各个像素的各个RGB-值乘以各自的α-值,也就是指乘以各自的透明度值,接下来存储在图像存储器25中。通过这种方式实现了,即使对像素α-值小于1的易透射的指针也能够进行处理,并且对于频闪现象(Stroboskopartefakte)也能优化地示出。当然,这种方式不仅适用于半透明、例如玻璃指针的显示,还适用于“半透明”或局部透明的物体的任意运动情况的显示。同时,还如此降低了计算消耗,即,使在特定位置上这样产生的图像包括作为RGB-值的零值,该特殊位置指的是类似例如指针图7完全透明的位置。
为了产生中间图像,使存储单元23中的角度值传递给模块26,然后该模块使存储在图像存储器25中的源图像以所传递的角度值β进行旋转。β限定为:
β=n·γ,令n=0,…,nmax。
在开始时,启动存储器23,并且只要包含值0,那么模块26就发出源图像,然后使该源图像在位置27上乘以加权系数h0。由此获得的中间图像,令n=0时,该中间图像对应于源图像乘以加权系数h0,并且只要满足n<nmax,就输入到图像存储器28中。判断是否达到nmax的步骤在位置29上进行。在产生n=0的第一中间图像之后,将数值γ传递给存储器23,从而得到第二中间图像:
β=γ。
那么,最后一个中间图像以角度
βstop=nmax·γ进行旋转。由此可以了解到,中间图像产生的最大转角βstop以步宽γ进行分步,并且对于每个步骤都产生一个中间图像。在接下来的步骤中,例如类似在模块26中那样,使源图像以角度γ进行旋转,而对于下一个中间图像则以角度2γ进行旋转。由此产生的中间图像在位置27上乘以对应的加权系数hn,然后在位置30处相加,并将中间图像传递给存储器28。通过将这些与加权系数相乘的中间图像进行相加,实现了中间图像的叠加,其中,中间图像的数量取决于第一运动分量ω和分辨率或步宽γ。
当ω值较大时,也就是说在具有较大的角速度时,例如产生较多的中间图像;反之,在角速度较小时,就产生较少的中间图像。由此,尽管在图像信息的位置变化中具有不同的速度,也能够实现了指针的优化显示。因此,采用本发明的方法还实现了转速表在任意转速情况下的显示,而在非常缓慢的运动情况下也不会产生频闪现象和模糊现象。
若得到对应于nmax的最后一个中间图像,并且该最后一个中间图像与已经在图像存储器28中叠加的中间图像进行叠加,那么所获得的指针位置的叠加图像(以下称作模板或样板)在模块44中以角度-βstop/2进行回转,从而迫使中间图像例如关于源图像7中的指针支点对称形成。然后,由此产生的样板或由此产生的模板以RGB α-格式传递给模块13。因此,对于每个第一运动分量ω都生成一块模板。
可选择地,可以使产生的样板的RGB-值在传递给模块13之前用相应的α-值去除。这个过程在可选模块45中进行。由此实现了,例如为具有背景的模板的叠加设定一个常规的α-混合-引擎(α-Blending-Engine),该α-混合-引擎例如用于硬件的执行。然而,α-混合-引擎例的利用需要在图4中的图像构架27的产生过程中具有可选的、用于图像的RGB-值与所产生图像的α-矩阵的相乘位置38。
为了限定可行的模板的数量,对于所期望的角度变化可以在一定的时钟频率内算出采样点ω0至ωmax,并且分别对应于ωi而产生模板。如前文所述,使第一运动分量ωi的采样点的距离既可以是线性的、又可以例如是对数形式的。
在图3中据此可以了解到,可以采用另一个源图像7′,用以生成叠加的中间图像。那么,该源图像7′例如可以这样选择,即,必须要考虑到在确定的角度位置上例如会出现阴影,这样的阴影不包含在源图像7中。因此,不同的源图像的应用实现了对于附加的视觉效果的兼顾。
在模块32中,所传递的模板31以角度进行旋转。由此得出,角度以一半的运动分量ω进行的校正实现了转速表的更好的显示。原则上,旋转也可以在没有校正的情况下以角度来实现。在模块33中,由已经旋转的指针图像提取各个像素的α-值,并且与背景图像6的像素的RGB-值在位置34处相乘,所得乘积最后再于位置35处被减去。然后,以RGB-格式存在的结果在位置36处与已经旋转的指针图像的RGB-部分进行相加连接。由此,这种以RGB-格式存在的图像构架37例如为了在显示器上显示而继续传递到输出设备上。然而还可以考虑,使待显示的图像以RGBα-格式或其它格式继续传递到输出设备上。
图5示出了本发明方法的另一个实施例,其中,对于不同的运动分量ω0至ωmax的模板首先按顺序或并列、即脱机地在模块39a中算出,然后存储到存储介质中。对此,图5示出了,在并列操作N个脱机的模块12的情况下、也就是说不依赖于当前的指针位置,对于所有可能的第一运动分量ωi所算出的模板。这些模板存储到存储器38中,并且传递给联机模块39b。在待使用模板的脱机计算方面、以及在指针位置的联机待执行的显示方面的分配显著降低了计算消耗,并因此还降低了用于提供执行本发明方法的装置的成本。
在联机模块39b中,由转速表4传递的角度值算出第一和第二运动分量和ω。替换用于各个ω的相应的模板的计算,仅需要在模块40中计算存储地址,在该存储地址中,将对于特定的ω的各个模板存储到存储介质41中。然后,将各个模板例如以RGBα-格式从存储介质41传递给模块13,并且与背景图像进行叠加,结果生成转速表14的图像序列。
图6示出了RGBα-格式的图像构造,以及对应于一个像素的存储区域的传统构造。典型地,使所有RGBα-值都以相同的字节数量供以使用。例如,对于RGBα-值分别提供有8个字节。当然同样也可以考虑采用其它数量的字节。采用字节的数量越大,计算消耗越大,而且图像中颜色值显示越真实。
Claims (15)
1.一种使用第一图像的图像信息来产生图像序列的任一图像的图像信息的方法,其中,
-所述第一图像中的图像信息具有起始位置,而待产生图像中的图像信息具有终止位置;
-确定或预设出用于图像信息从起始位置到终止位置的运动的第一运动分量;
-计算出用于图像信息的中间位置的中间图像;
-使中间图像的图像信息与加权系数相乘,然后与第一图像的图像信息叠加成待产生图像的图像信息;以及
-对由此产生的图像进行显示或继续处理;
其特征在于,
使所述中间图像的数量根据第一运动分量的数值来确定,并且对于各个中间图像分别计算得到一个加权系数。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述中间图像的数量与所述第一运动分量的数值成正比,其中,所述中间图像的数量可选择地通过用第一运动分量除以分辨率来确定。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述加权系数具有由中间图像的数量来决定的数值。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法,其特征在于,采用起始位置和终止位置之间的图像信息的中间位置来计算得出中间图像,并且,使叠加的图像的图像信息以一半的第一运动分量在运动方向的反向上进行校正。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的方法,其特征在于,所述中间图像的图像信息的中间位置通过第一图像的图像信息以分辨率的整数倍进行移动而计算得出。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的方法,其特征在于,采用至少一个源图像用于计算得出中间图像,确定或传递在位于源图像中的图像信息的起始位置和位于待产生图像中的图像信息的终止位置之间的第二运动分量,在采用加权系数的条件下使中间图像的图像信息与源图像的图像信息叠加,并且使叠加的图像的图像信息以第二运动分量移动到图像信息的终止位置。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的方法,其特征在于,使叠加的图像中的图像信息的终止位置以一半的第一运动分量在运动方向的反向上进行校正。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的方法,其特征在于,所述第一运动分量是在预设的时间单元内围绕旋转轴旋转的角度差。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,第二运动分量是一个角度。
10.根据权利要求1至9中任意一项所述的方法,其特征在于,对于至少一个预先限定的第一运动分量的中间图像的图像信息的计算脱机进行,并且,通过使计算得出的中间图像的图像信息进行叠加而产生的图像信息对于每个第一运动分量作为模板存储在存储器中。
11.根据权利要求1至10中任意一项所述的方法,其特征在于,所述第一图像、中间图像和源图像的图像信息由图像的每个像素的颜色值和透明度值构成。
12.用于实现根据权利要求1至11所述的方法的计算机程序产品。
13.一种用于实现根据权利要求1至11中任意一项所述方法的装置,所述装置具有存储设备、计算设备以及输入和输出设备,其中,所述输入设备至少实现图像序列的第一图像的图像信息的第一运动分量的输入,所述计算设备实现计算得到的中间图像的叠加,以及所述输出设备实现对于所产生的图像的显示。
14.一种根据权利要求1至11中任意一项所述的方法用于在显示器上显示图像序列的图像的图像信息的应用,特别用于显示指针的旋转。
15.根据权利要求14所述的应用,其特征在于,用于显示特别是机动车、飞机、直升机的指针设备。
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