CN103186884A - 一种使扫描波形平滑的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种使扫描波形平滑的方法，包括：S1.利用空间混色原理对曲线走样区域像素点的颜色属性进行预处理和记录；S2.在扫描波形过程中记录前一时刻及当前时刻的数值；S3.判断所述的数值是否属于走样区域/走样类型；S4.根据所述的走样区域/走样类型选择颜色属性，光顺图形边缘以减少走样现象。本发明还公开了使扫描波形平滑装置。本发明使扫描波形平滑方法和装置能较好实现单一颜色扫描曲线各个方向的反走样处理；空间占用少、计算速度块。

Description

一种使扫描波形平滑的方法和装置
技术领域
本发明涉及离散数据处理领域，更具体地说，涉及一种使扫描波形平滑的方法和装置。
背景技术
目前的嵌入式设备一般显示的都为光栅图，即以离散的整数像素组成的曲线或图形。绘制曲线或图形时，可能出现锯齿状、局部细节失真、小范围数据丢失等失真现象，这种现象称为走样。为校正不充分采样而使图形边界光滑以减少锯齿的过程叫反走样。
现有的反走样方法大致可以分为两类：一类为提高采样频率，增加采样点，该方法首先在一个比实际屏幕有更高分辨率的虚拟屏幕中绘制图形，再采用某种平均算法得到实际屏幕中各像素点的颜色属性，并分别对其设置；第二类为利用过渡颜色调整图像的后调整方法，即将像素点扩充为覆盖周围几个像素点的有限区域，绘制图形时，对图形边缘的每个有限区域进行采样，根据区域的背景颜色与图形的颜色来调整区域内像素点的颜色属性，从而光顺图形边缘以减小走样现象。第一类方法代价较高且只能减轻而不能完全消除走样现象。第二类方法是实现反走样的主流方法，如Wu反走样算法。很多后调整方法可以达到很好的处理效果，基本解决一般计算机绘图中的反走样问题，但该类方法常常因需要大量的数据处理，占用系统资源大及计算速度较慢，而不适用于嵌入式系统。
此外，目前也有不少改进的简易后调整算法应用于嵌入式系统扫描波形的显示过程，并达到一定的平滑效果。但由于在嵌入式系统扫描波形显示的过程中，通常只记录了当前时刻及前一时刻的显示值，利用这种简易的算法只能完成前一时刻到当前时刻极短时间内的反走样处理，无法进行扫描前的多点处理，作用的有效区域小。目前这种方法大多只适用于垂直于时间轴方向(纵向)扫描线的走样，而不适用于平行于时间轴方向(横向)的扫描线走样。
发明内容
针对调整反走样处理方法的系统资源占用率高、计算速度慢及不适用于横向扫描曲线的缺点，本发明提供一种使扫描波形平滑的方法和装置。
本发明公开了一种使扫描波形平滑的方法，包括：
S1.利用空间混色原理对曲线走样区域像素点的颜色属性进行预处理和记录；
S2.在扫描波形过程中记录前一时刻及当前时刻的数值；
S3.判断所述的数值是否属于走样区域/走样类型；若是，进入步骤S4，若否，返回步骤S2；
S4.根据所述的走样区域/走样类型选择颜色属性，光顺图形边缘以减少走样现象。
在本发明所述的使扫描波形平滑的方法中，所述步骤S1前还包括步骤S0：对扫描参数进行初始化，所述的扫描参数包括：不同颜色的存放数组、像数个数判定参数以及扫描线的种类数值。
在本发明所述的使扫描波形平滑的方法中，所述的存放数组及像素个数判定参数均有8个。
在本发明所述的使扫描波形平滑的方法中，所述的扫描线的种类有2种。
在本发明所述的使扫描波形平滑的方法中，所述的曲线为：单一/多色的字体、图形/图像边轮廓线、直线、曲线。
本发明公开了一种使扫描波形平滑的装置，用于实现上述的方法，包括：
颜色属性预处理单元：利用空间混色原理对曲线走样区域像素点的颜色属性进行预处理和记录；
数值记录单元：与所述的颜色属性预处理单元相连，用于在扫描波形过程中记录前一时刻及当前时刻的数值；
走样判断单元：与所述的数值记录单元相连，用于判断所述的数值是否属于走样区域/走样类型；
反走样实现单元：与所述的走样判断单元相连，用于根据所述的走样区域/走样类型选择颜色属性，光顺图形边缘以减少走样现象。
在本发明所述的使扫描波形平滑的装置中，还包括初始化单元，与所述的颜色属性预处理单元相连，用于对扫描参数进行初始化，所述的扫描参数包括：不同颜色的存放数组、像数个数判定参数以及扫描线的种类。
在本发明所述的使扫描波形平滑的装置中，所述的存放数组及像数个数判定参数均有8个。
在本发明所述的使扫描波形平滑的装置中，所述的扫描线的种类有2种。
在本发明所述的使扫描波形平滑的装置中，所述的曲线为：单一/多色的字体、图形/图像边轮廓线、直线、曲线。
实施本发明的使扫描波形平滑的方法和装置，具有以下有益的技术效果：
1.可以较好实现单一颜色扫描曲线各个方向的反走样处理；
2.空间占用少、计算速度块，反走样直线的生成速度快，在低分辨率的显示环境中有良好的效果；
3.适用于嵌入式系统扫描波形的显示。
附图说明
图1是本发明实施例一种使扫描波形平滑的方法流程图；
图2为颜色数组各元素对应颜色示例图；
图3线段类型示例图；
图4(a)为1、2个像素时的锯齿示例图反走样处理前的示意图；
图4(b)为图4(a)中像素反走样处理后的示意图；
图5(a)反走样处理前扫描波形；
图5(b)反走样处理后扫描波形；
图6为本发明实施例一种使扫描波形平滑的装置模块方框图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
光栅图也叫做位图、点阵图、像素图，简单的说，就是最小单位由像素构成的图，只有点的信息，缩放时会失真。每个像素有自己的颜色，类似电脑里的图片都是像素图，你把它放很大就会看到点变成小色块了。
在光栅图形显示器上绘制非水平且非垂直的直线或多边形边界时，或多或少会呈现锯齿状或台阶状外观。这是因为直线、多边形、色彩边界等是连续的，而光栅则是由离散的点组成，在光栅显示设备上表现直线、多边形等，必须在离散位置采样。由于采样不充分重建后造成的信息失真，就叫走样(aliasing)。而用于减少或消除这种效果的技术，就称为反走样(antialiasing)。
计算机生成图像时通常存在三种走样现象中的两种：锯齿形边以及图形细节或纹理绘制失真，第三种现象出现在显示非常微小对象的场合。
基本上反走样方法可分为两类。第一类是提高分辨率即增加采样点(提高采样频率)。然而，CRT光栅扫描设备显示非常精细光栅的能力是有限的，因此人们通常是在较高分辨率上对光栅进行计算，然后采用某种平均算法(滤除高频分量)得到较低分辨率的象素的属性，并显示在分辨率较低的显示器上，这种方法称为超采样或后置滤波。另一类反走样是把像素作为一个有限区域，对区域采样来调整像素的亮度，以光顺边界来减小锯齿现象，这种方法等价于图像的前置滤波。而本发明采用新的差值算法，实现起来比前置滤波及后置滤波更为简单。
请参阅图1，一种使扫描波形平滑的方法，包括：
S0：对扫描参数进行初始化，所述的扫描参数包括：不同颜色的存放数组、像数个数判定参数以及扫描线的种类数值。
扫描参数进行初始化：
首先对不同颜色属性的存放数组colXn[n]进行初始化，一般地，对于单一色曲线，存放数组及像素个数判定参数均为8个，扫描线的种类为2种可满足要求。
若有n+1个像素，则各相邻数组元素之间的差值为color_value/(n+1)。以n＝7时的单一黑色扫描曲线为例，如图2所示，数组各相邻元素的差值为255/8，即：colXn[0]＝255*7/8；
colXn[1]＝255*6/8；
colXn[7]＝255/8；
在图2中的colX7[7]各元素对应颜色示例图中，可以看出，colXn[0]至colXn[7]黑色由浅变深，表示差值由大变小，反映失真度越来越小，换向话说，越靠近colXn[7]，反走样实现程度愈小。
对像素个数的判定参数PixelNum及扫描线段的种类LineNum进行初始化，并根据前一时刻像素和当前时刻像素的显示位置对PixelNum(取值范围0-7)及LineNum(取值为1或2)的取值进行更新和赋值。
S1.利用空间混色原理对曲线走样区域像素点的颜色属性进行预处理和记录；
曲线为：单一/多色的字体、图形/图像边轮廓线、直线、曲线。
S2.在扫描波形过程中记录前一时刻及当前时刻的数值；
S3.判断所述的数值是否属于走样区域/走样类型；若是，进入步骤S4，若否，返回步骤S2；
该步骤内容主要分以下3部分：
根据LineNum的值判定扫描曲线的类型，LineNum＝1表示最初绘制的第一条线段，该线段尚未出现锯齿；LineNum＝2表示与前一线段交点处出现锯齿的其余种类的曲线，如图3所示，粗线条部分为LineNum＝1，细线条色部分为LineNum＝2：
根据PixelNum的值判定扫描线走样区域包含的像素组成个数。PixelNum＝n表示该段线段由n+1个像素组成。图4(a)给出了n＝0、1两种情况下，即分别包含1、2个像素时的锯齿示例图反走样处理前的示意图，图4(b)为上述像素反走样处理后的示意图。
S4.根据所述的走样区域/走样类型选择颜色属性，光顺图形边缘以减少走样现象。
根据1、2中LineNum和PixelNum的值，结合当前像素的显示坐标值x，y及对应的colXn[n]中的颜色值，显示该情况下扫描线段。同时修改LineNum和PixelNum的取值，用于后续线段显示方式的判定，其效果如图5(a)及图5(b)所示。其中，图5(a)反走样处理前扫描波形，图5(b)反走样处理后扫描波形。
请参阅图6、一种使扫描波形平滑的装置，用于上述的方法，包括：初始化单元5、颜色属性预处理单元10、数值记录单元20、走样判断单元30、反走样实现单元40。
初始化单元5，与颜色属性预处理单元10相连，用于对扫描参数进行初始化，所述的扫描参数包括：不同颜色的存放数组、像数个数判定参数以及扫描线的种类。
颜色属性预处理单元10：利用空间混色原理对曲线走样区域像素点的颜色属性进行预处理和记录；
数值记录单元20：与颜色属性预处理单元10相连，用于在扫描波形过程中记录前一时刻及当前时刻的数值；
走样判断单元30：与数值记录单元20相连，用于判断所述的数值是否属于走样区域/走样类型；
反走样实现单元40：与走样判断单元30相连，用于根据所述的走样区域/走样类型选择颜色属性，光顺图形边缘以减少走样现象。
对于单色曲线，存放数组及像数个数判定参数为8个，扫描线的种类为2种即可满足要求，但是，本文所述使扫描波形平滑的方法和装置不仅仅适用于曲线，还可以适用于：单一/多色的字体、图形/图像边轮廓线、直线。
也就是说：该方法和装置可以应用于直线，还可以应用于曲线的反走样处理；
该方法和装置可以应用于字体、图形或图像边轮廓的反走样处理；
该方法和装置可以应用于单一颜色下的曲线、轮廓的反走样处理，还可以应用于彩色曲线、轮廓等的处理。
实施本发明的一种使扫描波形平滑的方法和装置，具有以下有益的技术效果：
可以较好实现单一颜色扫描曲线各个方向的反走样处理；
空间占用少、计算速度块，反走样直线的生成速度快，在低分辨率的显示环境中有良好的效果；
适用于嵌入式系统扫描波形的显示。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种使扫描波形平滑的方法，其特征在于，包括：
S1.利用空间混色原理对曲线走样区域像素点的颜色属性进行预处理和记录；
S2.在扫描波形过程中记录前一时刻及当前时刻的数值；
S3.判断所述的数值是否属于走样区域/走样类型；若是，进入步骤S4，若否，返回步骤S2；
S4.根据所述的走样区域/走样类型选择颜色属性，光顺图形边缘以减少走样现象。
2.根据权利要求1所述的使扫描波形平滑的方法，其特征在于，所述步骤S1前还包括步骤S0：对扫描参数进行初始化，所述的扫描参数包括：不同颜色的存放数组、像数个数判定参数以及扫描线的种类数值。
3.根据权利要求2所述的使扫描波形平滑的方法，其特征在于，所述的存放数组及像素个数判定参数均有8个。
4.根据权利要求2所述的使扫描波形平滑的方法，其特征在于，所述的扫描线的种类有2种。
5.根据权利要求1所述的使扫描波形平滑的方法，其特征在于，所述的曲线为：单一/多色的字体、图形/图像边轮廓线、直线、曲线。
6.一种使扫描波形平滑的装置，用于实现权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：
颜色属性预处理单元：利用空间混色原理对曲线走样区域像素点的颜色属性进行预处理和记录；
数值记录单元：与所述的颜色属性预处理单元相连，用于在扫描波形过程中记录前一时刻及当前时刻的数值；
走样判断单元：与所述的数值记录单元相连，用于判断所述的数值是否属于走样区域/走样类型；
反走样实现单元：与所述的走样判断单元相连，用于根据所述的走样区域/走样类型选择颜色属性，光顺图形边缘以减少走样现象。
7.根据权利要求6所述的使扫描波形平滑的装置，其特征在于，还包括初始化单元，与所述的颜色属性预处理单元相连，用于对扫描参数进行初始化，所述的扫描参数包括：不同颜色的存放数组、像数个数判定参数以及扫描线的种类。
8.根据权利要求7所述的使扫描波形平滑的装置，其特征在于，所述的存放数组及像数个数判定参数均有8个。
9.根据权利要求7所述的使扫描波形平滑的装置，其特征在于，所述的扫描线的种类有2种。
10.根据权利要求6所述的使扫描波形平滑的装置，其特征在于，所述的曲线为：单一/多色的字体、图形/图像边轮廓线、直线、曲线。
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