CN115049564A - 一种图片锐化处理方法及处理终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种图片锐化处理方法及处理终端，所述方法包括：获得目标图像的每个像素点的坐标位置；根据像素原色参数是否相异，得到若干组边缘锯齿；根据所有组的边缘锯齿，确定出边缘锯齿的形状；根据边缘锯齿形状确定出覆盖区域，每组边缘锯齿中包括一个或多个覆盖区域，并获取覆盖区域的四个角位置的像素点的原色参数；从覆盖区域中选出待运算区域，对待运算区域进行像素点插值，得到插值像素点的原色参数，将插值点的原色参数与待运算区域的各个像素点的原色参数进行叠加，得到待运算区域的所有像素点的运算色系参数，以运算色系参数进显示，完成锐化处理。本发明运算量小，能够适用于单片机等低功耗的嵌入式设备。

Description

一种图片锐化处理方法及处理终端

技术领域

本发明涉及图片处理技术领域，具体是一种图片锐化处理方法及处理终端。

背景技术

对于图片的抗锯齿处理，也即图片锐化处理，目前很多设备采用SSAA（超级采样抗锯齿）、MSAA（多重采样抗锯齿）、FXAA（快速近似抗锯齿）等技术进行图片图像或文字图像的画面进行抗锯齿优化处理。SSAA（Super Sampling Anti-Aliasing）超级采样抗锯齿主要原理是将当前图像显示内容分辨率提高多倍后，将画面按比例缩放到显示器上，其实质是在显示器尺寸（即显示屏幕尺寸）不变的情况下提高分辨率，让单个像素点变得极小，这样就能够答复减轻画面的锯齿感了。但其应需要对整个显示画面进行放大，因此消耗的显示资源（即硬件资源）也是非常大的。而两位两者技术也同样存在这样的问题，其由于需要消耗大量的显示资源，通常依赖于设备GPU的取样以及运算能力，用于进行多而复杂的图像处理（例如，游戏、动画制作等），这样的技术并不适用于单片机，单片机对应图像及文字的显示通常是简单的，因此，采用这些技术应用在低成本 的单片机驱动屏幕（LCD）的技术方案是不切实际的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种图片锐化处理方法，其能够解决背景技术所描述的问题；

本发明的目的之二是提供一种图片锐化处理系统，其能够解决背景技术所描述的问题。

实现本发明的目的之一的技术方案为：一种图片锐化处理方法，包括如下步骤：

步骤1：获得目标图像的每个像素点的坐标位置；

步骤2：判断当前像素点与相邻像素点的像素原色参数是否相异，若是，则当前像素点与相邻像素点构成一组边缘锯齿，遍历目标图像的所有像素点，从而得到若干组边缘锯齿，

其中，连续的若干依次相邻像素点共同构成一组边缘锯齿；

步骤3：根据所有组的边缘锯齿，确定出边缘锯齿在目标图像中的形状；

步骤4：根据边缘锯齿形状确定出覆盖区域，每组边缘锯齿中包括一个或多个覆盖区域，覆盖区域由边缘锯齿所覆盖的像素点组成，并获取覆盖区域的四个角位置的像素点的原色参数；

步骤5：从覆盖区域中选出待运算区域，对待运算区域进行像素点插值，得到插值像素点的原色参数，将插值点的原色参数与待运算区域的各个像素点的原色参数进行叠加，得到待运算区域的所有像素点的运算色系参数，以待运算区域内像素点的运算色系参数替代目标图像的相应的边缘锯齿的像素点的原色参数，完成锐化处理。

进一步地，所属步骤1中，将目标图像加载到显示屏幕中，目标图像的各个像素点在显示屏幕的位置为所述像素点的坐标位置。

进一步地，采用嵌入式处理器将目标图像价值到显示屏幕中。

进一步地，所述嵌入式处理器为单片机、FPGA和ARM中的一种。

进一步地，所述步骤2中，假设当前像素点的坐标位置为（x0,y0），当前像素点最多有四个相邻像素点，其四个像素点的坐标分别记为（x0-1,y0）、（x0+1,y0）、（x0,y0+1）、（x0,y0-1），若当前像素点m与坐标位置为（x0-1,y0）的像素点q的原色参数不同，或者与坐标位置为(x0，y0-1)的像素点e的原色参数不同，则当前像素点m与像素点q或像素点e为一组边缘锯齿。

进一步地，所述步骤3中，边缘锯齿的形状包括Z字形、U字形、L字形，并将边缘锯齿的形状归类为Z字形、U字形、L字形重的一种，

对于Z字形的边缘锯齿形状，其包括第一边、第二边和第三边，第一边和第三边分别垂直于第二边的两端，第一边和第三边位于第二边的不同侧，

对于U字形的边缘锯齿形状，其包括第四边、第五边和第六边，第四边、第六边分别垂直连接于第五边的两端，且第四边和第六边位于第五边相同侧，

对于L字形的边缘锯齿形状，其包括第七边和第八边，第七边和第八边的一端垂直连接。

进一步地，所述步骤4中，

对于Z字形边缘锯齿的覆盖区域，包括沿第一边和第二边进行扫描构成的第一区域，以及从第三边沿第二边进行扫描构成的第二区域，

对于U字形边缘锯齿，其包括第三区域和第四区域，第三区域由三条边所围成的像素点，第四区域则是第四边和第六边紧邻的远离第五边的像素点，

对于L字形边缘锯齿，其包括第五区域和第六区域，第五区域和第六区域以第八边为轴呈轴对称分布。

进一步地，所述步骤5中，对于Z字形边缘锯齿的待运算区域，从第一边的中点与第二边的中点连线所穿过的像素点区域，以及第三边的中点和第二边的中点连线穿过的像素点区域，这两个像素点区域均为其待运算区域，

对于U字形边缘锯齿的待运算区域，包括从第四边的中点和第五边的中点连线所穿过的像素点区域，以及第六边A6的中点和第五边的中点连线所穿过的像素点区域，

对于L字形边缘锯齿的待运算区域，包括从第七边的中点和第八边的中点之间连线穿过的像素点区域。

进一步地，设步骤4获取覆盖区域的四个角位置的像素点分别为Q11、Q12、Q21、Q22，它们的坐标位置依次为（x1,y1）、（x1,y2）、（x2,y1）、（x2,y2），原色参数依次为f(Q11)、f(Q12)、f(Q21)、f(Q22)，

其中，像素点Q11和Q12为y轴方向的同一直线上的像素点，像素点Q21和Q22也是y轴方向的同一直线上的像素点，像素点Q12和Q22为x轴方向的同一直线上的像素点，像素点Q11和Q21为x轴方向的同一直线上的像素点，四个像素点构成一个矩形，

在像素点Q11和像素点Q12之间的连线上插入像素点R1，在像素点Q12和像素点Q22之间的连线上插入像素点R2，在像素点R1和像素点R2在y轴方向的同一直线上插入像素点P，像素点R1、像素点R2和像素点P的坐标分别为(x,y1)、(x,y2)、(x,y)，则像素点R1、像素点R2和像素点P的原色参数f(R1)、f(R2)、f(P)按如下公式计算得到：

按上式计算得到的像素点P的原色参数f(P)即为所需要的结果，将像素点P的原色参数与待运算区域的原色参数进行叠加，形成待运算区域的运算色系参数，按运算色系参数进行显示即为目标图像在显示屏幕上的显示颜色，完成锐化处理。

实现本发明的目的之二的技术方案为：一种处理终端，其包括：

存储器，用于存储程序指令；

处理器，用于运行所述程序指令，以执行所述图片锐化处理方法的步骤。

本发明的有益效果为：相比于如SSAA等的现有技术，这类现有技术需要较高的硬件配置，使得其通常适用于包含了GPU资源的计算机等具有很强硬件资源的设备使用，本发明只需要进行监督的线性插值完成对边缘锯齿对应的像素点进行滤波即可，运算量小，能够适用于单片机等低功耗的嵌入式设备。

附图说明

图1为本发明的流程示意图；

图2为Z字形边缘锯齿的示意图；

图3为U字形边缘锯齿的示意图；

图4为为L字形边缘锯齿的示意图；

图5为Z字形边缘锯齿的覆盖区域的示意图；

图6为U字形边缘锯齿的覆盖区域的示意图；

图7为L字形边缘锯齿的覆盖区域的示意图；

图8为四个顶角像素点与插值的像素点之间的示意图；

图9为抗锯齿（锐化）处理前的“锯”字示意图；

图10为锐化处理后的“锯”字示意图；

图11为边缘锯齿在目标图像中的形状的示意图；

图12为处理终端的结构示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方案，对本发明做进一步描述：

如图1-图11所示，一种图片锐化处理方法，包括如下步骤：

步骤1：获得目标图像在显示屏幕中的显示位置。可以通过将目标图像加载到LCD等屏幕上，将目标图像进行解析后，即可得到目标图像在LCD屏幕中的显示位置，从而得到每个像素点的坐标位置。

其中，将目标图像加载至LCD屏幕可以通过嵌入式处理器实现，处理器可以采用单片机、FPGA、ARM等。目标图像通常可以采用文字点阵数据来表示，文字点阵数据通过二进制数据呈现，例如，采用64*64的文字点阵数据。处理器解析这些二进制数据，即可在LCD屏幕上显示文字点阵数据的位置。但因为文字点阵数据之间存在颜色的过渡，在目标图像的斜边或拐角处会造成锯齿现象，需要锐化处理。

步骤2：判断当前像素点与相邻像素点的像素色系参数（即原色参数）相异，也即原色参数不同，则当前像素点与相邻像素点构成一组边缘锯齿。遍历目标图像的所有像素点，从而得到若干组边缘锯齿，其中，连续的若干依次相邻像素点共同构成一组边缘锯齿，也即是相邻两个或多个的边缘锯齿构成同一组边缘锯齿，不相邻的各组边缘锯齿为独立的边缘锯齿。

假设当前像素点的坐标位置为（x0,y0），当前像素点最多有四个相邻像素点（若当前像素点为目标图像的四个顶角则有两个相邻像素点，若为四条边缘线上的像素点则有三个相邻像素点），以有四个像素点的当前像素点为例，其四个像素点的坐标分别记为（x0-1,y0）、（x0+1,y0）、（x0,y0+1）、（x0,y0-1），也即是当前像素点的上下左右四个相邻位置的像素点。若当前像素点m与坐标位置为（x0-1,y0）的像素点q的原色参数不同，或者与坐标位置为(x0，y0-1)的像素点e的原色参数不同，则当前像素点m与像素点q或像素点e为一组边缘锯齿，也即是只需要与这四个相邻像素点中的两个像素点进行比较即可。若像素点q作为当前像素点时，与其的相邻像素点r也为一组边缘锯齿，由于像素点m与像素点q为相邻像素点，像素点q又与像素点r为相邻像素点，则像素点m、像素点q和像素点共同构成一组边缘锯齿。

步骤3：根据所有组的边缘锯齿，确定出每组的边缘锯齿在目标图像中的形状并将其归类为Z字形、U字形、L字形中的一种，边缘锯齿组合的形状通过两侧相邻锯齿确定。

参考图11，在得到的边缘锯齿所在的目标图像中，可以将边缘锯齿分为Z字形、U字形、L字形，也即边缘锯齿的形状必然属于Z字形、U字形、L字形中的一种。图中的曲线即是画出来的Z字形、U字形、L字形，这三种字形可以是是书写文字习惯的竖直方向，也可以是横向和其他方向，其并表示必须是竖直方向的Z字形、U字形、L字形。

其中，从边缘锯齿的某一个像素点开始，沿边缘锯齿的两侧进行搜索，找出相邻锯齿边的跨度以及像素点所处位置可以由左右搜索距离确定。

参考图2，对应Z字形的边缘锯齿形状，其包括第一边A1、第二边A2和第三边A3，第一边A1和第三边A3分别垂直于第二边A2的两端，第一边A1和第三边A3位于第二边A2的不同侧。图中的a1-a6表示像素点，也即像素点a1-a6构成了一组边缘锯齿。

参考图3，对应U字形的边缘锯齿形状，其包括第四边A4、第五边A5和第六边A6，第四边A4、第六边A6分别垂直连接于第五边A5的两端，且第四边A4和第六边A6位于第五边相同侧。

参考图4，对应L字形的边缘锯齿形状，其包括第七边A7和第八边A8，第七边A7和第八边A8的一端垂直连接。

步骤4：从边缘锯齿的形状中确定出覆盖区域，每组边缘锯齿中包括一个或多个覆盖区域，覆盖区域为边缘锯齿所覆盖的像素点。获取覆盖区域的四个顶点坐标的像素点的原色参数。

对于Z字形边缘锯齿的覆盖区域，包括沿第一边A1和第二边A2进行扫描构成的第一区域（a1、a2、a3），以及从第三边A3沿第二边A2进行扫描构成的第二区域（a4、a5、a6）。同样的，对于U字形边缘锯齿和L字形的边缘锯齿均有相对应的覆盖区域。对于U字形边缘锯齿，其包括第三区域（a7、a8、a9）和第四区域（a10、a11），第三区域也即是有三条边所围成的像素点，第四区域则是第四边A4和第六边A6紧邻的远离第五边A5的像素点。对于L字形边缘锯齿，其包括第五区域（a12、a13）和第六区域（a14、a15），第五区域和第六区域以第八边A8为轴呈轴对称分布。

以Z字形边缘锯齿的覆盖区域为例，其包括第一区域和第二区域，因此，对于第一区域的四个角位置也即是四个顶角位置，也即是四个顶点的顶点坐标，也即是像素点a1的左上顶角和右上顶角，以及像素点a3的左下顶角和右下顶角，这四个顶角构成了第一区域的四个角位置，该四个角位置用顶点坐标表示。

步骤5：从覆盖区域中选出待运算区域，对待运算区域进行像素点插值，得到插值像素点的原色参数，将插值点的原色参数与待运算区域的各个像素点的原色参数进行叠加，得到待运算区域的所有像素点的运算色系参数，以待运算区域内像素点的运算色系参数替代目标图像的相应的边缘锯齿的像素点的原色参数，从而使得目标图像的边缘锯齿的像素点以运算色系参数在LCD屏幕上显示出来，显示出来的图像对锯齿具有明显的锐化处理，锯齿感明显减少。

参考图5，对应Z字形边缘锯齿的待运算区域，从第一边A1的中点与第二边A2的中点连线所穿过的像素点区域（b1、b2），以及第三边A3的中点和第二边A2的中点连线穿过的像素点区域（b3、b4），故像素点区域（b1、b2）和像素点区域（b3、b4）均为其待运算区域。

参考图6，对应U字形边缘锯齿的待运算区域，包括从第四边A4的中点和第五边A5的中点连线所穿过的像素点区域（b5、b6），以及第六边A6的中点和第五边的中点连线所穿过的像素点区域（b6、b7）。

参考图7，对应L字形边缘锯齿的待运算区域，包括从第七边的中点和第八边的中点之间连线穿过的像素点区域（b8、b9）。

参考图8，假设步骤4获取覆盖区域的四个角位置的像素点分别为Q11、Q12、Q21、Q22，它们的坐标位置依次为（x1,y1）、（x1,y2）、（x2,y1）、（x2,y2），原色参数依次为f(Q11)、f(Q12)、f(Q21)、f(Q22)，并假设这四个像素点之间的原色参数是线性变换的。

其中，像素点Q11和Q12为y轴方向的同一直线上的像素点（即横坐标相同），像素点Q21和Q22也是y轴方向的同一直线上的像素点，像素点Q12和Q22为x轴方向的同一直线上的像素点，像素点Q11和Q21为x轴方向的同一直线上的像素点，四个像素点构成一个矩形。

需要说明的是，这类的四个角位置是覆盖区域的四个顶角所在的像素点。

在像素点Q11和像素点Q12之间的连线上插入像素点R1，在像素点Q12和像素点Q22之间的连线上插入像素点R2，在像素点R1和像素点R2在y轴方向的同一直线上插入像素点P。像素点R1、像素点R2和像素点P的坐标分别为(x,y1)、(x,y2)、(x,y)，则像素点R1、像素点R2和像素点P的原色参数f(R1)、f(R2)、f(P)可按如下公式计算得到：

按上式计算得到的像素点P的原色参数f(P)即为所需要的结果，将像素点P的原色参数与待运算区域的原色参数进行叠加，形成待运算区域的运算色系参数，按运算色系参数进行显示即为目标图像在显示屏幕上的显示颜色，显示出来的目标图形能够很好地完成边缘锯齿的锐化处理，大幅度地降低了边缘锯齿的影响。

上述的像素点P也即是先在x轴方向的两个直线上的像素点各插入一个像素点，然后在这两个插入的像素点的y轴方向的直线上再插入一个像素点，并且根据坐标位置关系得到最后插入的这个像素点的原色参数与原先的四个像素点的原色参数建立了转换关系。

其中，将像素点P的原色参数与待运算区域的原色参数进行叠加，包括：若像素点P的原色参数小于目标像素点的原色参数，则目标像素点的运算色系参数为目标像素点的原色参数减去像素点P的原色参数，否则，目标像素点的运算色系参数为像素点P的原色参数减去目标像素点的原色参数。

得到待运算区域的运算色系参数后，将其写入内存中对应的边缘锯齿组的数据位置上，当待运算区域内的所有运算色系参数均计算完毕后，目标图像在LCD屏幕上显示，显示的图像中，边缘锯齿以运算色系参数显示，其他位置则以目标图像的原色参数显示。参考图9和图10，图9为未进行抗锯齿处理（即未进行锐化处理）前的“锯”的显示图像，图10为锐化处理后的显示图像。两幅图对比来看，图10的“锯”字明显比图9的“锯”字的锯齿感减弱了许多。

相比于如SSAA等的现有技术，这类现有技术需要较高的硬件配置，使得其通常适用于包含了GPU资源的计算机等具有很强硬件资源的设备使用，本申请只需要进行监督的线性插值完成对边缘锯齿对应的像素点进行滤波即可，运算量小，能够适用于单片机等低功耗的嵌入式设备。

如图12所示，本发明还提供一种处理终端100，其包括：

存储器101，用于存储程序指令；

处理器102，用于运行所述程序指令，以执行所述图片锐化处理方法的步骤。

本说明书所公开的实施例只是对本发明单方面特征的一个例证，本发明的保护范围不限于此实施例，其他任何功能等效的实施例均落入本发明的保护范围内。对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种图片锐化处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：获得目标图像的每个像素点的坐标位置；

步骤2：判断当前像素点与相邻像素点的像素原色参数是否相异，若是，则当前像素点与相邻像素点构成一组边缘锯齿，遍历目标图像的所有像素点，从而得到若干组边缘锯齿，

其中，连续的若干依次相邻像素点共同构成一组边缘锯齿；

步骤3：根据所有组的边缘锯齿，确定出边缘锯齿在目标图像中的形状；

步骤4：根据边缘锯齿形状确定出覆盖区域，每组边缘锯齿中包括一个或多个覆盖区域，覆盖区域由边缘锯齿所覆盖的像素点组成，并获取覆盖区域的四个角位置的像素点的原色参数；

步骤5：从覆盖区域中选出待运算区域，对待运算区域进行像素点插值，得到插值像素点的原色参数，将插值点的原色参数与待运算区域的各个像素点的原色参数进行叠加，得到待运算区域的所有像素点的运算色系参数，以待运算区域内像素点的运算色系参数替代目标图像的相应的边缘锯齿的像素点的原色参数，完成锐化处理。

2.根据权利要求1所述的图片锐化处理方法，其特征在于，所属步骤1中，将目标图像加载到显示屏幕中，目标图像的各个像素点在显示屏幕的位置为所述像素点的坐标位置。

3.根据权利要求2所述的图片锐化处理方法，其特征在于，采用嵌入式处理器将目标图像价值到显示屏幕中。

4.根据权利要求3所述的图片锐化处理方法，其特征在于，所述嵌入式处理器为单片机、FPGA和ARM中的一种。

5.根据权利要求1所述的图片锐化处理方法，其特征在于，所述步骤2中，假设当前像素点的坐标位置为（x0,y0），当前像素点最多有四个相邻像素点，其四个像素点的坐标分别记为（x0-1,y0）、（x0+1,y0）、（x0,y0+1）、（x0,y0-1），若当前像素点m与坐标位置为（x0-1,y0）的像素点q的原色参数不同，或者与坐标位置为(x0，y0-1)的像素点e的原色参数不同，则当前像素点m与像素点q或像素点e为一组边缘锯齿。

6.根据权利要求5所述的图片锐化处理方法，其特征在于，所述步骤3中，边缘锯齿的形状包括Z字形、U字形、L字形，并将边缘锯齿的形状归类为Z字形、U字形、L字形重的一种，

对于Z字形的边缘锯齿形状，其包括第一边、第二边和第三边，第一边和第三边分别垂直于第二边的两端，第一边和第三边位于第二边的不同侧，

对于U字形的边缘锯齿形状，其包括第四边、第五边和第六边，第四边、第六边分别垂直连接于第五边的两端，且第四边和第六边位于第五边相同侧，

对于L字形的边缘锯齿形状，其包括第七边和第八边，第七边和第八边的一端垂直连接。

7.根据权利要求6所述的图片锐化处理方法，其特征在于，所述步骤4中，

对于Z字形边缘锯齿的覆盖区域，包括沿第一边和第二边进行扫描构成的第一区域，以及从第三边沿第二边进行扫描构成的第二区域，

对于U字形边缘锯齿，其包括第三区域和第四区域，第三区域由三条边所围成的像素点，第四区域则是第四边和第六边紧邻的远离第五边的像素点，

对于L字形边缘锯齿，其包括第五区域和第六区域，第五区域和第六区域以第八边为轴呈轴对称分布。

8.根据权利要求7所述的图片锐化处理方法，其特征在于，所述步骤5中，对于Z字形边缘锯齿的待运算区域，从第一边的中点与第二边的中点连线所穿过的像素点区域，以及第三边的中点和第二边的中点连线穿过的像素点区域，这两个像素点区域均为其待运算区域，

对于U字形边缘锯齿的待运算区域，包括从第四边的中点和第五边的中点连线所穿过的像素点区域，以及第六边A6的中点和第五边的中点连线所穿过的像素点区域，

对于L字形边缘锯齿的待运算区域，包括从第七边的中点和第八边的中点之间连线穿过的像素点区域。

9.根据权利要求8所述的图片锐化处理方法，其特征在于，设步骤4获取覆盖区域的四个角位置的像素点分别为Q11、Q12、Q21、Q22，它们的坐标位置依次为（x1,y1）、（x1,y2）、（x2,y1）、（x2,y2），原色参数依次为f(Q11)、f(Q12)、f(Q21)、f(Q22)，

其中，像素点Q11和Q12为y轴方向的同一直线上的像素点，像素点Q21和Q22也是y轴方向的同一直线上的像素点，像素点Q12和Q22为x轴方向的同一直线上的像素点，像素点Q11和Q21为x轴方向的同一直线上的像素点，四个像素点构成一个矩形，

在像素点Q11和像素点Q12之间的连线上插入像素点R1，在像素点Q12和像素点Q22之间的连线上插入像素点R2，在像素点R1和像素点R2在y轴方向的同一直线上插入像素点P，像素点R1、像素点R2和像素点P的坐标分别为(x,y1)、(x,y2)、(x,y)，则像素点R1、像素点R2和像素点P的原色参数f(R1)、f(R2)、f(P)按如下公式计算得到：

按上式计算得到的像素点P的原色参数f(P)即为所需要的结果，将像素点P的原色参数与待运算区域的原色参数进行叠加，形成待运算区域的运算色系参数，按运算色系参数进行显示即为目标图像在显示屏幕上的显示颜色，完成锐化处理。

10.一种处理终端，其包括：

存储器，用于存储程序指令；

处理器，用于运行所述程序指令，以执行如权利要求1-9任一项所述图片锐化处理方法的步骤。

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