CN1156156C - 基于频域与搭配色彩集分析的电视文字与图形的显示方法 - Google Patents

Abstract

基于频域与搭配色彩集分析的电视文字与图形的显示方法，其利用一基于正弦波变换实现的对颜色对比频域进行分析的方法，对一显示对象的前景颜色和背景颜色的相容性进行分析；如果不相容，则在前景颜色和背景颜色之中选择一被替换的对象，并将与被替换对象相应的色彩相容集中最接近被替换对象色彩作为替换色彩；通过该色彩置换，在电视上避免了混叠，使字笔划清晰且柔和，提高了显示的质量，改善了显示的效果。

Description

基于频域与搭配色彩集分析的电视文字与图形的显示方法

技术领域

本发明涉及一种基于频域与搭配色彩集分析的电视文字与图形显示方法，属于电视图像信息处理技术。

背景技术

传统意义上的电视是为播放视频节目设计的，因此，文字和图形在电视上的显示效果与在计算机上的显示效果之间存在很大的差别。造成这种差别的原因有以下几个方面：用于传送电视信号的带宽有限；隔行扫描的方式以及相对低得多的帧频和场频，其根源还是有限的带宽。实际上为了清晰地显示字符需要足够的带宽，特别是对汉字这样的非拼音文字。但是，随着互连网技术的不断发展和成熟，对于类似机顶盒这样需要用电视作为显示设备的特殊用户终端，如何在有限的带宽限制下实现有效的显示就成为机顶盒的关键之一。

如图1所示，假定在灰度为G_b的背景上有一个灰度为G_t的垂直条带，按照光栅扫描形成一个一维图像，其波形如图2所示；对该波形利用快速傅立叶变换分析得到如图3所示的频谱特性，该波形如果通过一个有限带宽的滤波器将不能完全恢复原有的图像；例如：对具有图3所示频谱特性的波形经过一个具有图4所示的电视机带通特性的滤波器之后，利用逆快速傅立叶变换将会得到如图5所示的波形。

造成这一现象的原因是：图4所示的电视机带通特性的滤波器在4.2MHZ附近和9MHz以后，其滤波能力非常强，亦即，该频率上通过该滤波器的信号的衰减非常厉害；但是，如图3所示，在上述的频率上还具有大量有用的信号；而这些信号恰恰被图4所示的滤波器滤掉了。反之，在6MHZ附近和10.5MHZ附近处，尽管图3所示的频谱中已基本上没有信号，但图4所示的滤波器的通过特性反而很好，这就造成了图5所示的波形与图2所示的波形之间存在着一定的差别，这一差别反映在以电视机为显示对象的输出图像上则是原图像的失真和混叠；对于如图6所示，具有密集笔划特点的非拼音文字如果不经过适当处理，显然会在电视上不可避免地产生混叠，这种效应最后表现为字笔划的模糊和更强的闪烁感，如图7所示。

发明内容

本发明的目的在于利用对色彩对比频域分析技术和人类视觉对比能力上的缺陷，通过建立颜色的相容集和相斥集，进行适当的色彩置换，提高显示的质量，改善显示的效果。

本发明的技术方案为：一种基于频域与搭配色彩集分析的电视文字与图形的显示方法，该方法基于正弦波变换对颜色对比频域分析，而对显示对象进行颜色置换，其中包括如下步骤：

a、对一显示对象的前景颜色和背景颜色的基于正弦波变换的相容性进行分析；

b、如果不相容，则在前景颜色和背景颜色之中选择一被替换的对象；

c、如果被替换的为前景颜色，则在背景颜色的相容集中挑选与前景颜色最为接近的颜色对该前景颜色进行替换；

d、如果被替换的为背景颜色，则在前景颜色的相容集中挑选与背景颜色最为接近的颜色对该背景颜色进行替换。

所述的相容性的分析是基于正弦波变换实现的。

所述的基于正弦波变换的相容性分析包括如下步骤：

a、对离散函数进行快速傅立叶更换得到F_X(ω)；

其中的离散函数为：

其中：

X^(b)为背景颜色的三个分量的集合，即：X^(b)＝(Y^(b)，Cr^(b)，Cb^(b))；

X⁽⁰⁾为前景颜色的三个分量的集合，即：X^(o)＝(Y^(o)，Cr^(o)，Cb^(o))；

Y^(b)和Y^(o)分别为X^(b)和X^(o)的亮度分量；

Cr^(b)和Cr^(o)分别为X^(b)和X^(o)的彩色分量；

Cb^(b)和Cb^(o)分别为X^(b)和X^(o)的对比度分量；

N为一行的像素数；

ω为信号的角频率；

b′、利用下面公式的比值确定X^(b)与X^(o)的相容性：

当该比值小于T₀，则X^(b)与X^(o)互为相容；否则X^(b)与X^(o)互斥；

$\frac{\underset{\mathrm{\ω}>{\mathrm{\ω}}_0}{\mathrm{\Σ}}{F}_X\left(\mathrm{\ω}\right)}{\mathrm{\Σ}{F}_X\left(\mathrm{\ω}\right)}$

其中：所述的T₀为一表示高频成分所占比例的阈值；

ω₀表示：频率阈值。

本发明通过利用对色彩对比频域分析技术和人类视觉对比能力上的缺陷，利用基于正弦波变换的方法建立颜色的相容集和相斥集，对相应的显示对象进行适当的色彩置换，在电视上避免了混叠，使字笔划清晰且柔和，提高了显示的质量，改善了显示的效果。

附图说明

图1为具有背景颜色和前景颜色的电视显示图像；

图2为图1所示图像的电视信号波形图；

图3为图2所示波形经快速傅立叶交换后得到的频谱特性；

图4为一电视滤波器所具有的带通特性示意图；

图5为图3所示波形经过具有图4所示带通特性的滤波器后的波形；

图6为所要在电视机上显示的原图；

图7为未经本发明进行处理的图6实际在电视机上的输出效果；

图8为经过本发明进行处理后的图6在电视机上的输出效果。

具体实施方式

首先，利用基于正弦波变换实现对颜色对比频域的分析，找出该显示对象前景颜色及背景颜色的相容集，同时对该前景颜色与其背景颜色的相容性进行分析。

然后，如果该前景颜色与其背景颜色不相容，则在前景颜色和背景颜色之中选择其一作为被替换的对象。

最后，如果被替换的为前景颜色，则在背景颜色的相容集中挑选与前景颜色最为接近的颜色对该前景颜色进行替换；如果被替换的为背景颜色，则在前景颜色的相容集中挑选与背景颜色最为接近的颜色对该背景颜色进行替换。

上述的基于正弦波变换的对颜色对比频域进行分析的方法如下：设：X^(b)为背景颜色的三个分量的集合，即：X^(b)＝(Y^(b)，Cr^(b)，Cb^(b))

X⁽⁰⁾为前景颜色的三个分量的集合，即：X^(o)＝(Y^(o)，Cr^(o)，Cb^(o))其中：Y^(b)和Y^(o)分别为X^(b)和X^(o)的亮度分量；

Cr^(b)和Cr^(o)分别为X^(b)和X^(o)的彩色分量；

Cb^(b)和Cb^(o)分别为X^(b)和X^(o)的对比度分量；对离散函数：

进行快速傅立叶变换得到F_X(ω)；其中：N为每行的像素数；

ω为角频率；设定一表示高频成分所占比例的阈值的T₀；分析X^(b)与X^(o)的相容性：

如果： $\frac{\underset{\mathrm{\&omega;}>{\mathrm{\&omega;}}_0}{\mathrm{\&Sigma;}}{F}_X\left(\mathrm{\&omega;}\right)}{\mathrm{\&Sigma;}{F}_X\left(\mathrm{\&omega;}\right)}<T_0,$ 则X^(b)与X^(o)互为相容，否则互斥。

如图8所示，原图像的前景经过上述的替换后，尽管其前景色彩较之于原图有所变淡，但是，整个图像的显示效果比较图7所示的未经替换的效果来要清晰、柔和。

Claims (2)

1、基于频域与搭配色彩集分析的电视文字与图形的显示方法，其特征在于：该方法基于正弦波变换对颜色对比频域分析，而对显示对象进行颜色置换，其中包括如下步骤：

a、对一显示对象的前景颜色和背景颜色的基于正弦波变换的相容性进行分析；

b、如果不相容，则在前景颜色和背景颜色之中选择一被替换的对象；

c、如果被替换的为前景颜色，则在背景颜色的相容集中挑选与前景颜色最为接近的颜色对该前景颜色进行替换；

d、如果被替换的为背景颜色，则在前景颜色的相容集中挑选与背景颜色最为接近的颜色对该背景颜色进行替换。

2、如权利要求1所述的基于频域与搭配色彩集分析的电视文字与图形的显示方法，其特征在于：所述的基于正弦波变换的相容性分析包括如下步骤：

a′、对离散函数进行快速傅立叶更换得到F_X(ω)；

其中的离散函数为：

其中：

X^(b)为背景颜色的三个分量的集合，即：X^(b)＝(Y^(b)，Cr^(b)，Cb^(b))；

X⁽⁰⁾为前景颜色的三个分量的集合，即：X^(o)＝(Y^(o)，Cr^(o)，Cb^(o))；

Y^(b)和Y^(o)分别为X^(b)和X^(o)的亮度分量；

Cr^(b)和Cr^(o)分别为X^(b)和X^(o)的彩色分量；

Cb^(b)和Cb^(o)分别为X^(b)和X^(o)的对比度分量；

N为一行的像素数；

ω为信号的角频率；

b′、利用下面公式的比值确定X^(b)与X^(o)的相容性：

当该比值小于T₀，则X^(b)与X^(o)互为相容；否则X^(b)与X^(o)互斥；

$\frac{\underset{\mathrm{\&omega;}>{\mathrm{\&omega;}}_0}{\mathrm{\&Sigma;}}{F}_X\left(\mathrm{\&omega;}\right)}{\mathrm{\&Sigma;}{F}_X\left(\mathrm{\&omega;}\right)}$

其中：所述的T₀为一表示高频成分所占比例的阈值；

ω₀表示：频率阈值。

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