CN103617595A - 数字书画笔迹缩放方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数字书画笔迹缩放方法及系统，该方法包括以下步骤：S1、从摄像头拍摄书写画面，作为第一图像；S2、根据缩放前后图像的尺寸大小，确定缩放系数；根据缩放系数对第一图像中的每一个笔迹像素以及围绕笔迹像素的至少两个相邻像素进行坐标转换；取转换后的水平坐标的最大值和最小值、垂直坐标的最大值和最小值，以此确定像素区域，并以第一图像中的像素颜色填充坐标转换后的像素区域；S3、根据书写画面大小，将步骤S2中所得的所有像素区域进行叠加，形成第二图像。实施本发明，缩放处理后的数字书画笔迹不会存在离散的空洞，显示的笔迹均匀饱满，接近真实的书写效果。

Description

数字书画笔迹缩放方法及系统

技术领域

本发明涉及数字书画技术，更具体地说，涉及一种数字书画笔迹缩放方法及系统。

背景技术

在数字书画装置中，将摄像图像上的笔迹变换到书画屏幕上时，由于书画屏幕大小与摄像图像大小不一致，且大多数情况书画屏幕大于摄像图像，此时直接对摄像图像上的笔迹经坐标变换，填充在投影屏幕对应位置上时，可能会出现如下情况：相邻两像素点，变换后不再相邻，中间会间隔几个像素。以此类推，若不做任何补点处理，转换后的笔迹在大屏幕上显示时，笔迹中间将会出现很多离散的小空洞。这些小空洞会影响书写的显示效果。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有的数字书画装置中书画笔迹在缩放过程中产生的“空洞”问题，提供一种数字书画系统书画笔迹缩放方法及装置以克服上述缺陷。

本发明解决上述问题的方案是，提供一种数字书画笔迹缩放方法，包括以下的步骤：

S1、从摄像头拍摄书写画面，作为第一图像；

S2、根据缩放前后图像的尺寸大小，确定缩放系数；根据缩放系数对第一图像中的每一个笔迹像素以及围绕所述笔迹像素的至少两个相邻像素进行坐标转换；取坐标转换后的水平坐标的最大值和最小值、垂直坐标的最大值和最小值，以此确定像素区域，并以第一图像中的像素颜色填充坐标转换后的像素区域；

S3、根据书写画面大小，将步骤S2中所得的所有像素区域进行叠加，形成第二图像。

本发明的数字书画笔迹缩放方法，其中步骤S2中，坐标转换为第一图像中的笔迹像素坐标与缩放系数相乘得到缩放后像素坐标的过程。

本发明的数字书画笔迹缩放方法，其中步骤S2中，相邻像素的数量为8个。

本发明的数字书画笔迹缩放方法，其中步骤S2中，当相邻像素的数量少于8个时，将所述笔迹像素补充到缺少的相邻像素中。

本发明的数字书画笔迹缩放系统，包括：

第一图像采集模块，用于从摄像头拍摄书写画面，作为第一图像；

转换模块，用于根据缩放前后图像的尺寸大小，确定缩放系数；根据缩放系数对第一图像中的每一个笔迹像素以及围绕所述笔迹像素的至少两个相邻像素进行坐标转换；取转换后的水平坐标的最大值和最小值、垂直坐标的最大值和最小值，以此确定像素区域，并以第一图像中的像素颜色填充坐标转换后的像素区域；

第二图像输出模块，根据书写画面大小，将步骤S2中所得的所有像素区域进行叠加，形成第二图像。

本发明的数字书画笔迹缩放系统，其中转换模块将笔迹像素的坐标与缩放系数相乘，得到缩放后的像素坐标。

本发明的数字书画笔迹缩放系统，其中转换模块将笔迹像素以及8个相邻像素进行转换。

本发明的数字书画笔迹缩放系统，其中转换模块在围绕像素的数量少于8个时，将所述笔迹像素补充到缺少的相邻像素中。

实施本发明的数字书画笔迹缩放方法及系统，处理后的数字书画笔迹不会存在离散的空洞，显示的笔迹均匀饱满，接近真实的书写效果。

附图说明

以下结合附图对本发明进行详细说明，其中：

图1为本发明一则优选实施例提供的数字书画笔迹缩放方法的流程图；

图2为用于实施图1实施例的数字书画系统；

图3为图1实施例中所处理的第一图像的局部示意图；

图4为图3的图像经过转换后的示意图；

图5为本发明一则优选实施例提供的数字书画笔迹缩放系统的功能模块图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

如图1所示为本发明一则优选实施例提供的数字书画笔迹缩放方法的流程图；图2为实施该方法的数字书画系统，该书画系统包括投影屏100，用于显示处理后的书写效果；还包括红外摄像头300，用于接收书画笔在投影屏100上的书写笔迹；投影机200，将处理后的书画图像投影在投影屏100上；显示器500，显示处理后的书画图像；以及用于处理图像信号的主控系统400，主控系统400分别与投影机200、红外摄像头300、显示器500通信连接。在步骤S1中，摄像头拍摄书写画面，记为第一图像；对应在图2数字书画系统中，该步骤是这样实现的：书画笔在投影屏100上进行书写，书画笔发出的红外信号被红外摄像头300接收，接收到的信号被处理成红外图像发送到主控系统400中。

摄像头300所摄第一图像大小与投影屏幕不一致，为了保持显示效果，需对第一图像做缩放处理。此时，通过步骤S2来完成，根据缩放前后图像的尺寸大小，确定宽、高方向的缩放系数；根据缩放系数，对第一图像中的每一个笔迹像素，将其本身及左上、上、右上、左、右、左下、下、右下相邻位置的像素坐标进行坐标转换；取每个笔迹像素以及8个相邻像素转换后的水平坐标的最大值和最小值、垂直坐标的最大值和最小值，以此确定像素区域，并以笔迹像素的颜色进行填充。

为了简单说明步骤S2的实现过程，现结合图3进行说明，图3为第一图像的局部像素图，中央像素P为第一图像中拍摄得到的笔迹像素，A1～A8为围绕该像素P的8个像素，即像素P的左上、上部、右上、左部、右部、左下、下部和右下方的临近像素。将这8个像素点的坐标以及笔迹像素本身根据宽、高方向的缩放系数转换成可供投影机200进行投影的坐标。用公式表示如下：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{xx}=x\·\mathrm{ratex}\\ \mathrm{yy}=y\·\mathrm{ratey}\end{array}\right.$

其中（x,y）表示第一图像中像素的坐标，（xx，yy）为投影机200投影的像素坐标，ratex为宽度方向的缩放系数，ratey为高度方向的缩放系数。

假定上面的8个坐标经过转换矩阵转换之后分别为A＇1，A＇2，……，A＇8，笔迹像素转换后为P＇。其坐标的分布如图4所示。然后将这9个转换后的坐标所占据的最大矩形区域作为像素P的转换后像素区域。即整个图4中的6*5的像素区域均作为像素P的转换后像素区域。

该过程在主控系统400中进行操作，其方式是建立一个数据表格，将转换前和转换后的A1～A8的横坐标和纵坐标予以记录：

表1

选定这样的矩形区域area={X_min，X_max，Y_min，Y_max}作为像素点P转换后的区域，即矩形区域的4个顶点坐标分别为：（X_min，Y_max），（X_max，Y_max），（X_min，Y_min），（X_max，Y_min）其中：

$\left[\begin{array}{c}{X}_{\min }=\min [X^{\′}0,X^{\′}1,X^{\′}2,X^{\′}3,X^{\′}4,X^{\′}5,X^{\′}6,X^{\′}7,X^{\′}8]\\ X_{\mathrm{mix}}=\max [X^{\′}0,X^{\′}1,X^{\′}2,X^{\′}3,X^{\′}4,X^{\′}5,X^{\′}6,X^{\′}7,X^{\′}8]\\ Y_{\min }=\min [Y^{\′}0,Y^{\′}1,Y^{\′}2,Y^{\′}3,Y^{\′}4,Y^{\′}5,Y^{\′}6,Y^{\′}7,Y^{\′}8]\\ Y_{\max }=\max [Y^{\′}0,Y^{\′}1,Y^{\′}2,Y^{\′}3,Y^{\′}4,Y^{\′}5,Y^{\′}6,Y^{\′}7,Y^{\′}8]\end{array}\right]$

这样就完成了第一图像中1个像素的转换，依据上述的转换方式完成以下的表格：

表2

P1

P2

P3

P4

??

??

PN

Xmin

Ymin

Xmax

Ymax

P1、P2……PN为第一图像中的各个像素，假定第一图像的尺寸为CW×CH，其中CW和CH单位为像素，分别代表第一图像宽度方向和高度方向的像素，则有总像素N=CW×CH；假设第一图像中某一个像素的坐标为（x,y），则其对应的表2中填入的列数s为：

$\begin{array}{c}s=y*\mathrm{CW}+x;\end{array}$

其中s为表2中待填入的列数，例如P4所在列为第4列。然后将表2中每一个笔迹像素对应列的限定区域填入与第一图像中笔迹像素对应的颜色，即设置每一个笔迹像素对应列限定区域的RGB值与其对应像素一致。

最后执行步骤S3：根据书写画面大小，定义第二图像，将表2中所得的所有笔迹像素对应的限定区域叠加于第二图像上：即将P1至PN中每一个笔迹像素对应的限定区域在第二图像上依次划定并填入所述像素的RGB值；其中，重叠区域可以多次填入。然后将叠加出来的图像发送到投影机200中予以显示。

由于输出的第二图像中都使用了一个“区域”来替换第一图像中的单个像素，这样在生成第二图像后，能够利用“区域”来克服缩放后的空洞。

需要说明的是，在上述实施例的转换过程中，选定的第一图像的像素是具有完整的8个围绕像素，此时的转换只要按照上面的方式依步骤进行即可；而当第一图像的像素不具有完整的8个围绕像素的时候，例如第一图像的左边界像素均缺乏左部、左上和左下的像素（即图3中的A1、A4、A6），此时缺乏的围绕像素均用中间的像素P来代替（即将A1、A4、A6的坐标使用P的坐标来代替）。同样对于第一图像的角落像素，也是使用同样的方式来进行代替，例如对于图3中的像素P落在第一图像的右上角时，A1、A2、A3、A5、A8均缺乏，此时就使用P的坐标来作为A1、A2、A3、A5、A8的坐标进行转换。

在上面的实施例中，对于第一图像的像素坐标仅做了一次坐标转换操作，使用了缩放系数进行坐标转换。本发明的转换操作不限于此，只要其投影出来的图像通过区域的填充避免出现空洞,即在本发明的思想所保护的范围。

本发明还提供一种数字书画笔迹缩放系统，该系统能够集成在图2所示的数字书画系统中。该数字书画笔迹缩放系统的一则优选实施例的功能模块图如图5所示。数字书画笔迹缩放系统包括第一图像采集模块，用于从摄像头拍摄书画笔书写的第一图像，第一图像采集模块可集成在图2中的红外摄像头300中，当使用者使用能够发射红外信号的书画笔在投影屏100进行书写的时候，红外摄像头300将这些信号采集起来，并由第一图像采集模块将这些红外信号组合成图像，该图像即为第一图像。

然后，第一图像采集模块将采集好的第一图像发送到内置在主控系统400中的转换模块中，转换模块对第一图像中每一个笔迹像素及其8个相邻像素进行坐标转换；取转换后的水平坐标的最大值和最小值、垂直坐标的最大值和最小值，以此确定像素区域，并以笔迹像素的颜色进行填充；在转换的时候，若针对转换的像素并不是位于第一图像的边界或者角落，此时该像素周围将会有8个相邻像素，进行转换的时候只要考虑这8个相邻像素以及笔迹像素转换后的X坐标最大值、最小值和Y坐标最大值、最小值。而当针对转换的像素位于边界或者角落的时候，此时围绕中间像素的数量就不足8，转换模块将缺少的对应围绕像素用中间像素的坐标来代替。

优选的，转换模块采用缩放转换的方式对第一图像中的像素进行转换，将第一图像中的像素的坐标与缩放系数相乘，得到转换后的坐标值。

经过转换后，每一个第一图像上的笔迹像素都被转换成一个小矩形区域，每个小矩形区域填充入与对应第一图像像素上的RGB值相同的颜色，转换模块再将这些区域叠加起来，形成第二图像。第一图像的像素RGB值是在书写开始的时候由使用者自行设置的。

在投影机200上集成有第二图像显示模块，第二图像显示模块接收来自主控系统400的第二图像，然后将第二图像投影至投影屏100上进行显示。由于第一图像的每个笔迹像素都被一个小矩形区域所代替，因此第二图像的笔迹将不会出现空洞。

在另外一个实施例中，第二图像显示模块被集成在显示器500中，经过转换模块生成的第二图像发送到显示器500中进行显示。在本发明中第二图像显示模块可以设置多个，例如可以在图2中的数字书画系统中，同时在投影机200和显示器500上集成两个不同的第二图像显示模块，用于同时显示两个第二图像。较佳的，在存在多个第二图像显示模块的时候，转换模块可以根据使用者的需要进行多种坐标转换，并将不同的转换结果发送到不同的第二图像显示模块中。

以上仅为本发明具体实施方式，不能以此来限定本发明的范围，本技术领域内的一般技术人员根据本创作所作的均等变化，以及本领域内技术人员熟知的改变，都应仍属本发明涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种数字书画笔迹缩放方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、从摄像头拍摄书写画面，作为第一图像；

S2、根据缩放前后图像的尺寸大小，确定缩放系数；根据缩放系数对第一图像中的每一个笔迹像素以及围绕所述笔迹像素的至少两个相邻像素进行坐标转换；取坐标转换后的水平坐标的最大值和最小值、垂直坐标的最大值和最小值，以此确定像素区域，并以第一图像中的像素颜色填充坐标转换后的像素区域；

S3、根据书写画面大小，将步骤S2中所得的所有像素区域进行叠加，形成第二图像。

2.根据权利要求1所述的数字书画笔迹缩放方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述坐标转换为第一图像中的笔迹像素坐标与缩放系数相乘得到缩放后像素坐标的过程。

3.根据权利要求2所述的数字书画笔迹缩放方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述相邻像素的数量为8个。

4.根据权利要求2所述的数字书画笔迹缩放方法，其特征在于，所述步骤S2中，当所述相邻像素的数量少于8个时，将所述笔迹像素补充到缺少的相邻像素中。

5.一种数字书画笔迹缩放系统，其特征在于，包括：

第一图像采集模块，用于从摄像头拍摄书写画面，作为第一图像；

转换模块，用于根据缩放前后图像的尺寸大小，确定缩放系数；根据缩放系数对第一图像中的每一个笔迹像素以及围绕所述笔迹像素的至少两个相邻像素进行坐标转换；取转换后的水平坐标的最大值和最小值、垂直坐标的最大值和最小值，以此确定像素区域，并以第一图像中的像素颜色填充坐标转换后的像素区域；

第二图像输出模块，根据书写画面大小，将步骤S2中所得的所有像素区域进行叠加，形成第二图像；

所述第一图像采集模块、转换模块和第二图像输出模块依次通信连接。

6.根据权利要求5所述的数字书画笔迹缩放系统，其特征在于，所述转换模块将第一图像的笔迹像素坐标与缩放系数相乘，得到缩放后的像素坐标。

7.根据权利要求6所述的数字书画笔迹缩放系统，其特征在于，所述转换模块将笔迹像素以及8个相邻像素进行转换。

8.根据权利要求6所述的数字书画笔迹缩放系统，其特征在于，所述转换模块在相邻像素的数量少于8个时，将所述笔迹像素补充到缺少相邻像素中。

Images