CN1386246A

CN1386246A - 窗口检测

Info

Publication number: CN1386246A
Application number: CN01801943A
Authority: CN
Inventors: A·H·M·霍尔特斯拉格; C·亨茨彻尔
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Meta Platforms Inc
Priority date: 2000-07-07
Filing date: 2001-06-27
Publication date: 2002-12-18
Anticipated expiration: 2021-06-27
Also published as: WO2002005547A3; TW538629B; US6914611B2; EP1303982A2; WO2002005547A2; AU2001283890A1; JP2004502986A; CN1191553C; BR0106940A; US20020051056A1; KR20020027631A; JP5363694B2

Abstract

用于识别在视频显示器上的窗口的四个坐标的装置,此装置包括用于获得对应于显示在监视器上的图像的像素的数字数据的装置,用于接收数字数据的存储器,用于比较水平和垂直相邻像素的数据值的比较器,用于产生指示在水平和垂直方向上相邻的像素的亮度差异的梯度值的装置,用于存储梯度值的存储器,用于检测梯度值中的单一结构以识别窗口一边的三个坐标的装置,和用于检测相应的单一结构中在已确定的边垂直方向上的梯度值,以确定窗口的第四个坐标的装置。

Description

窗口检测

本发明涉及一种对指定屏幕区域的检测，在电子显示装置中，特别是在计算机终端或用于视频显示装置的监视器中，包括CRT监视器和基于矩阵显示的监视器，通常称为“窗口”。

在现代的显示装置中，常常需要同时显示数个不同的文件。这些文件可能来自相同或不同的应用程序，并且可能包含相同或不同类型的媒体，例如文本，图形，图片和视频，可能需要在同一时间全部显示在监视屏幕上。这些媒体分别显示在各个称为窗口的方框中，这些窗口是相邻的或彼此紧挨着，更经常的是以重叠配置的方式相对随意地显示在屏幕上。为了得到图形或运动图像的最佳再现，与文本相比较，需要不同的屏幕设置。例如，若增加对比度(在黑色和白色区域之间的亮度差异)就可增强视频图像。然而，传统监视器上的屏幕设置将应用于屏幕的整个区域，并且通常不可能区分出各个不同的区域。对于复合的屏幕，增强图形或视频图像的唯一方法就是检测相关的屏幕区域或窗口，并使用软件来改变该窗口中的显示设置。

由WO99/21355可知，可使用计算机软件在对应于窗口的图像上加标记，这些标记信号随后用于定位相关的屏幕区域并产生控制信号以增强该屏幕区域中的图像质量。这种方法由装载有软件的计算机来实现，此软件特别地适用于不同的计算机应用程序和不同的操作系统。

本发明的目的是提供一种相对简单和更为划算的窗口检测装置，此窗口检测装置最好直接由监视器上的硬件来实施并且对于操作系统和应用程序是相对独立的。

根据本发明，提供一种装置用于识别定义视频显示监视器上的窗口的四个角的坐标，此装置包括用于接收对应于显示在监视器上的图像的像素的数字像素数据的装置，用于接收数字像素数据的行存储器，用于比较水平和垂直相邻的像素的数据值的比较器，用于产生指示在水平和垂直方向上相邻的像素的亮度差异的梯度值的装置，用于存储梯度值的存储器，用于检测梯度值中的单一结构以识别窗口的一边的三个坐标的装置，和用于检测在垂直于相应单一结构的已标识的边的方向上的梯度值，以确定窗口的第四个坐标的装置。

定义窗口的角的四个坐标为：

定义窗口顶边的垂直位置的坐标，

定义窗口底边的垂直位置的坐标，

定义窗口左边的水平位置的坐标，和

定义窗口右边的水平位置的坐标。

所述窗口的一边的三个坐标是，例如，对于水平边，该边最左角那一点的两个坐标和定义该边的水平部分的最右角那一点的坐标。

梯度值中的单一结构包括水平或垂直方向上的一行高梯度值，在该行的一端垂直于该行的方向上有一个高梯度值，并且与该行的另一端对角相邻地有一高梯度值。在所述行的另一端，其结构是一个角缺口的形式，此缺口是由一个低梯度值形成的。

存储器中可加入一公共存储块并且可使用一单行存储器来存储图像中相邻两行的梯度值。

还提供一种检测视频显示监视器上的窗口的方法。

最好，用于获得对应于显示图像的像素的数字数据的装置还包括用于接收提供给监视器的模拟信号的装置和一个模拟-数字转换器。

根据一实施例，此转换器是一个多路复用的模拟-数字转换器，并且在另一实施例中，提供了三个模拟-数字转换器。

根据特别优选实施例，正如RGB显示应用的那样，此装置可适合于接收和处理仅对应于绿色信道的数据，这是因为绿色占彩色图像中60％的亮度。通过在数字转换之前对R，G，B的值模拟相加，可单独使用亮度值而不是各个R，G，B的值。

在相关的屏幕区域中至少两相邻行被取样，若4行被取样则窗口检测率得到改进。

根据本发明的装置可被构造成相对于已知的配置具有相当可观的优点，因为它可使用硬件被直接安装在监视器中，并且不依赖于操作系统或应用程序。它可检测具有或不具有边界的窗口，并且比已知装置的噪音更小。

为了更好的理解本发明并说明如何实施本发明，下面将对相关附图做出参考说明，其中：

图1示出了一监视器的显示，包括一没有边界的画面，用于说明根据本发明的装置的应用。

图2示出了一监视器的显示，包括一有边界的画面，用于说明根据本发明的装置的应用。

图3示出了一监视器的显示，包括一有边界的画面，用于说明根据本发明装置的另一实施例的应用。

图4示出了一监视器的显示，包括一没有边界的画面，用于说明根据本发明装置的又一实施例的应用。

图5示出了一监视器的显示，包括两个重叠的没有边界的画面，用于说明根据本发明装置的又一实施例的应用。

图6示出了一监视器的显示，包括两个重叠的没有边界的画面，用于说明根据本发明装置的又一种应用。

图7是根据本发明的装置的电路方框图。

在图1中视频显示监视器1示出了一个窗口2，其中显示一眼睛的画面。穿过整个监视器的图像是由不连续的像素3构成的，像素3以具有行和列的栅格形式规则地排列。一个完整的屏幕可能，例如，在CRT监视器中，包括1200×1600个像素。像素3在依据监视器1的需要以数字或模拟的形式被提供的数据的基础上被照亮。当前，大多数监视器被提供的是模拟的RGB信号，在这种情况下需提供一模拟-数字转换器(需要一个多路复用的A/D转换器或三个A/D转换器并且最好能够产生4比特的值)。利用行存储器L和比较器，将分别对应图1中示出的在不同时间处于三个不同位置的显示屏的P(前一行)和C(当前行)两行的数据被采样和保存，从而向三个其它行监视器G(1.1、1.2、1.3)提供表示梯度的数据。例如，在画面2顶部的监视器1上的位置1.1处连续水平行P和C中的数据被比较。行P为画面2上的数据行，行C包括画面2的顶行。这数据的两行在每行的垂直方向(即彼此)和水平方向上相比较。因此，产生另外三行数据：

HP＝行P上的水平梯度

V＝垂直梯度

HC＝行C上的水平梯度

每个位置L的数据线都储存在梯度存储器G中，如画面下对于每个两行带1.1，1.2和1.3所示那样，分别地处在画面顶部，中部和底部。当由预定阈值判定两相邻像素值不同时，向梯度存储器G中输入逻辑值’1’，并在图中由白色表示。如果连续像素值基本相似，则在梯度存储器G中纪录逻辑值‘0’，并在图中由黑色表示。沿行P得到的水平方向的梯度被输入1.1HP，沿行C得到的水平方向的梯度被输入1.1HC，垂直方向的梯度被输入1.1V。对各带1.2和1.3重复作以上工作，并输入对应梯度存储器G中。

实际上，也可采用单行存储器并顺序输入行数据和梯度数据。

对顶带1.1来说，由于画面的背景通常都是相同的，或者具有相似的颜色，或者其改变相当慢以致没有突变发生，因此顶行P的水平行梯度HP产生一行逻辑‘0’(黑)。由于除了C行上分别对应坐标x1和x2的画面的第一个和最后一个像素，相邻像素的亮度之间差异没有显著改变，因此，画面的顶行C的水平梯度HC预定产生逻辑‘0’。垂直方向的梯度V，(行P和行C相比)，为画面长度的一行逻辑1，即从坐标X1到坐标X2。这样，1.1处所示的画面2的顶边产生的梯度值为单一结构。这包含一高梯度值的行，该行的一端具有一垂直边该行的另一端具有一斜边或一折边。如图1中1.1处所示，该单一结构相当显著。画面窗口2的角的坐标可由行的端点坐标得出，从而x1、x2和y1可知。

本发明的装置不断扫描包含画面Z的屏幕1，并寻求一重复，或另一方面画面顶边产生的梯度模式的镜像，即对应的单一结构。如图1中可以看出，画面中部采样的带1.2并不匹配，但画面底部的带1.3却对应/匹配，这样可发现第二Y坐标y2，从而得到画面2的所有四个角的坐标：(x1、y1)、(x1、y2)、(x2、y1)、(x2、y2)。

噪音会使准确地检测梯度变得更加困难。在图1中位置1-2上，可检测到画面中部的水平和垂直梯度。这可能错误的发生在边线。此时，可借助图3的实施例。它使用一5位的深度梯度存储器，从而如果垂直方向上水平梯度持续一个像素以上，则产生差别。注意梯度在角处具有非常典型的结构：该结构传统上作为掩码用于软件中，以检测角是否存在。

另外，水平位置可被用于预示窗口的垂直边，这可利用下面参照图4进行说明的滑尺来检测。

由于在不同位置被重复使用，即被下一行的数据刷新，因此只需要一个数据和一个梯度行存储器。数据存储器的内容被不断更新，就好像滑过整个屏幕一样，数据和梯度存储器的结合被称为一滑尺。

另外，两个垂直滑尺和一个水平滑尺可同时被使用，但在硬件实施时，一个水平滑尺即可。

即使当使用两个垂直滑尺时，一个单数据行存储器也已经足够，但搜索时间可能会加倍。

一滑尺可有效的共享各像素的3个或更多值(0＝没有梯度，1-梯度或更大分辨率的值)。

该滑尺存储一整行的数据，或对一垂直滑尺，存储图像的一整列的数据。

如果梯度存储器中一行中很多相邻数据都是1，数据一端另一方向上的梯度为1，然后几乎可确定边界已被检测到，四个坐标中的三个都成为已知。沿滑尺中的行的1数据中的缺口使装置‘检查’另一方向，从而找到第四坐标。

该搜索可从顶部、边界或屏幕中心开始。原则上，垂直方向上由一个水平滑尺从顶部到底部只搜索一次。所需的时间为一帧(17ms)。水平和垂直方向可同时搜索，在图像中存在噪音或梯度时，本发明显得很有优势。

除了使用RGB数据，还可通过在A/D转化前将R、G、B数据相加来使用亮度数据L(L＝0.3R+0.6G+0.1B)。另外，由于绿色占了亮度的60％，因此也可单独使用绿色(G)信道。

图2示出应用于具有边界4的画面的相同的原理。带2.1处于边界4和画面顶部的交汇点，带2.2处于边界4的底部与背景屏幕的交汇点。从边界到背景颜色的梯度通常具有相同值，而从边界到画面的梯度就不同(这可被用作边界坐标的内部和外部检测的另一标准)。可决定只增强内部(窗口内容)或连同边界条一起增强。

窗口2的四个边界条中，底边可更宽一点。各边界条的端部任一条具有两个垂直的条或侧边。注意这些侧边处的梯度具有非常典型的结构。边界条的顶角还可表示为4个坐标。在图2中，示出了3位深度梯度存储器。边界条可通过减去所得到坐标来检测，从而给出找到的窗口额外的指示。

图3示出与图2中相同的具有边界的图形采样，但有四行被采样，梯度被存储在梯度存储器3.1和3.2中。

随着时间的过去，梯度存储器被更新：最旧的数据从存储位置HSP中被显示出来，新的HSP与前面的HP中的数据相联系，新的HP与前面的HC中的数据相联系，新的HC与前面的HN中的数据相联系，新的HN与存储在存储位置HSP中的新数据相联系。现在根据在更多存储器位置中收集的数据采取决定。

图4示出应用于屏幕显示的垂直扫描带4.1、4.2的原则，即利用垂直滑尺。

若存在一个窗口，对于一个垂直滑尺来说，边界的最小搜索时间可这样确定：注意2¹⁰＝1024，这样10个搜索步骤中，我们可检测到窗口的垂直边界，如果使用垂直滑尺，只要通过将每次剩余搜索时间分割。这意味着大约10帧时间后(在60Hz0.17秒后)，就可发现边界。只利用水平滑尺时，一帧时间后就可知道坐标。重复，(为了稳固，滑尺存储器可为3或5位宽：然后可检测到垂直方向的只有两个像素长度的‘边’)。

图5和6示出用于重叠图像的原则。

基本思想是用行存储器在两个方向上搜索。对于窗口顶部得到滑尺位置的至少4个(3个不同)坐标，然后相同的水平坐标稍候也被确定。因此，只有具有完全正方形可见边界的窗口2可作为增强的考虑对象。在图5的实施例中，窗口被推到背景5上。窗口5的高亮度丢失。意味着与另一窗口顶端重叠的、不具有正方形可见外形的背景窗口将不会被增强。在图6的实施例中，两者都可被增强。

检测窗口坐标后，将自动确定窗口是否被增强。只有图片或视频(运动的或不运动的)可被增强：标准是具有足够的颜色或足够的亮度差值：在自然画面中，期待所有或几乎225个不同R、G、B(或亮度值)，在典型的艺术画面中，就不是这样了，只存在几种颜色。增强因数是基于显示负荷或基于平均亮度值达到最大和最小增强因数。显示负荷是画面窗口中接通的各单元的相对数目。对PAL制电视来说，通常只有10％的单元。相对平均亮度几乎与自然影像的显示负荷相同。增益与显示负荷成反比，对PAL制电视来说，它平均可为10。

图7示出一电路方框图，以说明本发明装置的实施例。水平和垂直同步信号“HV synch”被输入到产生像素时钟脉冲clk的锁相环路检测器PLL。模拟RGB视频信号通过模数转换器A/D转换为数字数据，并以数字形式被输入到EPLD中(它可为，例如，一Altera 10k50系列)，或MPLD中。一EPLD/MPLD通常包括可编程RAM并形成行存储器用于临时存储被比较数据并确定画面坐标。另外，EPLD/MPLD提供用于整合被检测的窗口中的所有亮度值的装置，以确定显示负荷。这指示出画面是否是影像或图片材料(具有足够的色彩)，并确定了增强因数和是否进行增强。

EPLD/MPLD与微处理器连通，其中信息被定位以从EPLD中处理的数据中选择所需的窗口，并确定增益因数。该所需的增益然后被提供给视频放大器以增强所需的输入视频信号RGB。

输入的视频信号RGB也可被转换为亮度信号，并被转换为用于通过EPLD和微处理器处理的数字亮度流。

当然，图7中所有的部分都可被集成入一单独的低压芯片，并被安装在一监视器中，由用户通过按钮控制是否激励。这样PC自身就不需要了，增强也与操作系统和应用程序相脱离。但是，本发明的特定的实施例中也可包含有PC。

本发明还可应用于基于矩阵显示的监视器中。

Claims

1、用于识别定义在视频显示器(1)上的窗口(2)的角的四个坐标(x1，x2，y1，y2)的装置，所述装置包括用于接收对应于显示在监视器上的图像的像素(3)的数字像素数据的装置，用于接收数字像素数据的存储器，用于比较水平和垂直相邻像素的数字像素数据值的比较器，用于产生指示在水平和垂直方向上相邻的像素(3)的亮度差异的梯度值的装置，用于存储梯度值的存储器，用于检测梯度值中的单一结构以识别窗口(2)一边的三个坐标(x1，x2，y1)的装置，和用于在已标的边垂直方向上对相应的单一结构进行检测以确定窗口(2)的第四个坐标(y2)的装置。

2、如权利要求1中的装置，其中所述梯度值中的单一结构包括在水平或垂直方向上的一行高梯度值，在该行的一端垂直于该行的方向上有一个高梯度值，并且与该行的另一端对角相邻地有一高梯度值。

3、如权利要求1或2中的装置，其中所述数字数据是由RGB的值获得的。

4、如权利要求3中的装置，其中所述R，G，B的值与权重因数相加，以在转换成数字数据之前产生典型亮度信号。

5、如权利要求1或2中的装置，其中仅使用绿色信道的值。

6、如上述任一权利要求中的装置，其中所述梯度值是通过与预定的阈值相比较而确定的。

7、如上述任一权利要求中的装置，其中所述存储器包括至少一个行存储器。

8、如权利要求7中的装置，其中所述行存储器具有对应于监视器的一行中的像素数目的长度。

9、如权利要求7或8中的装置，其中所述存储器包括一个用于接收将被顺序存储的数据的单行存储器。

10、如上述任一权利要求中的装置，进一步包括向接收装置提供数字数据的模拟-数字转换装置(A/D)。