專利名稱：用于混合圖像的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字圖像處理，并且更具體地涉及一種用于混合圖像的方法。
背景技術(shù)：
隨著數(shù)字無線通信的問世和移動電話的發(fā)展，圖形和視頻處理對于移動電話消費者而言頗為重要。越來越多的移動電話獲得新的性能，其中，使用更深的配色方案以及可以顯示視頻對象。除了構(gòu)造待顯示的對象之外，還有以最高效的方式組合和顯示它們的實際挑戰(zhàn)。待實現(xiàn)的功能包括用以下變換組裝若干圖形源或者視頻源·顏色轉(zhuǎn)換·幾何變換，例如仿射變換平移、旋轉(zhuǎn)、縮放、剪切、鏡像和對稱。 選擇和混合。稱為“平面”的各種源從背景到前景分層而具有簡單的疊加或者更復雜的透明度效果。·當應用真實的混合功能時，前景平面信息由值范圍為W，l]的十進制小數(shù)因子加權(quán)，而背景平面由一減去這一因子加權(quán)。透明度信息可以來自若干源-每層全局透明度信息-來自色值的透明度信息(也稱為色度鍵控)-來自像素值的透明度信息所有上述功能一般實施于顯示合成單元或者圖形表現(xiàn)器中。然而，透明度管理一般是在硬件中集成的最后一項，因為在像素級的透明度管理消耗大量硬件資源和存儲器占用區(qū)。實際上，下層硬件的色鍵控復雜性頗為簡單，因為依賴于簡單選擇，該選擇的標準源是用于整個“平面”的恒定值或者聲明為透明度值的具體色值。支持“每像素”混合合成能力需要真實乘法和累加功能以及存儲于系統(tǒng)存儲器中的每像素專用透明度信息。在需要演進人機界面外觀時，這些復雜混合方案隱含丟棄更早一代硬件。參照圖1A，回顧用于混合一個前景圖像A與背景圖像B的很經(jīng)典的色度鍵控選擇方法。該機制對于待顯示的各像素而言基于多路復用器10，該多路復用器在第一輸入接收必須在前景上顯示的圖像A的顏色(R、B、G分量)，而第二輸入接收視為背景的圖像B的色分量。多路復用器10由比較器11控制，該比較器比較前景圖像的分量值與參考值(色度鍵控)，二者在相等時使多路復用器10輸出背景分量B。這一第一現(xiàn)有技術(shù)機制的主要優(yōu)點歸因于在小型設(shè)備如移動電話中有利的很簡單和低成本的構(gòu)造。然而，弊端歸因于由于圖形硬件有限而既無圖像混合也無透明度控制這樣的事實。圖IB圖示了提供對兩個前景和背景圖像的混合過程的更好控制的另一現(xiàn)有技術(shù)。該機制基于一個加法器20，該加法器的兩個輸入分別接收一個乘法器(分別為21 和22)的輸出。乘法器21計算值A(chǔ)X (l-α)，而乘法器22產(chǎn)生α XB。因此，生成值
4AX (1-α) + α ΧΒ，這提供對混合效果的改善的和“連續(xù)的”控制，并且因此提供更高效的圖形顯不。這一第二現(xiàn)有技術(shù)的弊端在于首先需要復雜的硬件電路用于實施兩個乘法器這樣的事實。此外，需要更多存儲空間用于實施其中α值對于各像素而言可能不同的8位混合過程。為了說明的目的，可以考慮以下例子的簡單配色方案，該方案基于間接顏色信息獲取、存儲位圖頗為高效。使用256個顏色條目的色彩查找表機制的QVGA圖像需要 320X240字節(jié)以存儲畫面內(nèi)容加上色彩查找表(CLUT)本身。假設(shè)CLUT條目由3字節(jié)(8 位編碼的紅色、綠色和藍色通道)組成，整個圖像將占用320XM0+256X3 = 77568字節(jié)。 在效果上需要多級透明度，它通常為16、64或者甚至256級。超出16級并且由于字節(jié)對準約束，各像素將需要全透明度字節(jié)。在前一 QVGA例子的情況下，它將簡單地倍增存儲要求。 現(xiàn)在考慮“真色”描述，其中各像素讓它的色信息分別針對65KJ6I和16Μ配色方案直接編碼為16位、18位或者M位；存儲增加2或者3倍。添加“每像素混合”進一步以4倍增加存儲要求。希望獲得與用圖IB的過程獲得的圖形表現(xiàn)盡可能接近的圖形表現(xiàn)、但是硬件電路組合與圖IA的選擇電路盡可能接近。益處將不言而喻可用圖形電路的再使用率較高，另外減少向圖像存儲區(qū)分配的存儲器占用區(qū)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于提供一種用于用有限的硬件電路和高顯色性(high rendering)的圖形混合來混合兩個圖像的方法。本發(fā)明的又一目的在于提供一種需要有限硬件并且制造成本低的用于參照背景圖像控制前景圖像的透明度的電路。本發(fā)明的又一目的在于實現(xiàn)一種適合于移動電話設(shè)備的用于控制兩個圖像的混合的方法和設(shè)備。這些和其它目的借助一種用于根據(jù)N位編碼的透明度參數(shù)來混合前景圖像⑶與背景圖像(A)的方法來實現(xiàn)。前景圖像和背景圖像按像素來布置并且具有顏色表示(例如，R，G，B)。透明度參數(shù)(T(x，y))限定代表將向前景圖像應用的透明度分布圖的所謂α平面。該方法包括以下步驟-對所述α平面應用抖動方法以將所述透明度參數(shù)(T)轉(zhuǎn)換成一位透明度參數(shù) (Τ，)；-將所述一位透明度參數(shù)(Τ’)用于控制復用單元，該復用單元具有分別接收前景圖像㈧和背景圖像⑶的兩個輸入。在一個實施例中，將一位透明度參數(shù)Τ’轉(zhuǎn)換成例如8位編碼的一系列連續(xù)值的兩個極值。在一個實施例中，該方法將四像素插值方法應用于前景圖像(A)，用于創(chuàng)建五級透明度參數(shù)、然后將五級透明度參數(shù)的結(jié)果用于控制基于簡單多路復用器的選擇電路。這樣，用基于復用電路的很簡單的硬件電路實現(xiàn)了一種復雜的(5級)混合過程。在一個實施例中，將一位透明度參數(shù)T’轉(zhuǎn)換成8位表示格式的00或者FF。優(yōu)選地，抖動方法為弗洛伊德-斯坦伯格(Floyd Steinberg)抖動方法。可替選地，抖動方法可以為半色調(diào)化或者抖動排序。實際上任何可用抖動算法都可以適用。本發(fā)明還提供一種用于根據(jù)N位編碼的并且限定α平面的透明度參數(shù)(T(x，y)) 來混合前景圖像(B)與背景圖像(A)的圖形電路，該α平面代表將向前景圖像施加的透明度。該電路包括用于復用來自背景圖像(B)或者前景圖像(A)的色分量的復用裝置并且特征在于-用于對所述α平面應用抖動方法以將所述透明度參數(shù)(T)轉(zhuǎn)換成一位透明度參數(shù)(Τ，)的裝置；-用于將所述一位透明度參數(shù)(Τ’)應用于所述復用裝置的裝置。在一個實施例中，該電路還包括-用于將所述一位透明度參數(shù)Τ’轉(zhuǎn)換成例如8位編碼的一系列連續(xù)值的兩個極值的裝置；-用于將四像素插值方法應用于前景圖像(A)以在混合過程中創(chuàng)建五級透明度參數(shù)的裝置；-用于將所述五級透明度參數(shù)應用于控制所述復用裝置以實現(xiàn)前景圖像與背景圖像的改進混合的裝置。本發(fā)明的電路特別適合于實現(xiàn)手持設(shè)備或者移動電話顯示器的圖形電路，但是可以涵蓋其中有類似需要的其它領(lǐng)域。


參照在結(jié)合以下附圖閱讀時的下文具體描述將最好地理解本發(fā)明一個或者多個實施例的其它特征。圖IA圖示了現(xiàn)有技術(shù)的經(jīng)典色度鍵控選擇方法；圖IB圖示了混合方法的原理，該混合方法提供參照背景圖像B控制前景圖像A的透明度；圖2Α和2Β分別示出了本發(fā)明的混合方法的第一實施例和第二實施例；圖3Α圖示了 8位編碼的原有α平面分布圖，示了在通過抖動過程減少之后的相同分布圖；圖4圖示了弗洛伊德-斯坦伯格(Floyd-Meinberg)抖動方法的原理；圖5圖示了在實施例中用于生成插值像素分量的插值機制的原理；圖6圖示了用于實施本發(fā)明的混合方法的一個電路的主要結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式下文公開的實施例特別適合于用于諸如手持設(shè)備、移動電話等資源有限的小型設(shè)備的圖形顯示電路的設(shè)計。
然而應當清楚，這是本發(fā)明的方法和電路的僅一個特定實施例，并且后者可能適應廣泛應用。假設(shè)前景圖像A對于各像素(X，Y)而言由三個基本分量&0^，7)、640^，》和ΒΑ(χ， y)集以及由用于控制混合過程的透明度因子T(x，y)限定。應當注意，給出R-G-B表示系統(tǒng)僅作為例子，并且可以考慮另一表示系統(tǒng)。在優(yōu)選實施例中，各像素具有定義以下參數(shù)的用32位編碼的表示(T (X，y)，Ra (x, y)，Ga (x, y)，Ba (x, y))T(x,y)參數(shù)定義可以用N = 8位編碼的將在混合過程中使用的透明度分布圖，并且可以由圖3A中示出的所謂α平面表示。或者簡記為(T，Ra,Ga, Ba)。類似地，假設(shè)背景圖像B對于各像素(X，y)而言由分量(Rb，Gb, Bb)表示。參照圖2A，現(xiàn)在描述用于混合前景圖像A與背景圖像B的方法的一個實施例。該方法始于^M^，該步驟在于對代表待混合的前景圖像的透明度分布圖的α 平面應用抖動方法以將T(X，y)透明度參數(shù)減少至1位參數(shù)?？梢钥紤]許多抖動技術(shù)用于實現(xiàn)8位到1位轉(zhuǎn)換過程、如例如而不限于半色調(diào)化、 抖動排序或者在優(yōu)選實施例中為弗洛伊德-斯坦伯格(Floyd^teinberg)抖動技術(shù)。抖動技術(shù)在本領(lǐng)域中為公知，并且為求簡潔，將不進一步闡述。關(guān)于優(yōu)選實施例的弗洛伊德-斯坦伯格抖動技術(shù)，回顧弗洛伊德-斯坦伯格算法可以應用于任何量化過程并且具體應用于減少至單個位就足夠了。圖4根據(jù)以下方案回顧主要過程，該過程基于抖動誤差的分布，分別在第j+Ι行左邊、底邊、右邊和在第j行右邊的四個接近的鄰近像素上的抖動誤差由α = 7/16、β = 3/16 ； y = 5/16和δ = 1/16這一組值加權(quán)-根據(jù)為數(shù)據(jù)表示而分配的輸出級數(shù)來量化初始數(shù)量，-通過將初始數(shù)量減去量化值來計算誤差值，-根據(jù)以下模式和權(quán)重將誤差添加到鄰近像素-可以在正常光柵掃描中完成畫面掃描，但是一些算法根據(jù)線數(shù)目奇偶性從左至右以及從右至線交替線掃描。該方法在步驟22中將抖動方法用于將T透明度參數(shù)(用N位編碼)轉(zhuǎn)換成一位透明度參數(shù)T’。然后在步驟23中，該方法使用計算出的T’參數(shù)作為用于控制復用電路的控制信號，復用電路具有相應接收前景圖像(A)的色分量和背景圖像(B)的色分量的兩個輸入。已經(jīng)觀察到借助這一方法來簡單地實現(xiàn)美學混合效果，并且這是一種頗為令人感興趣的效果。向α平面應用抖動過程的結(jié)果在圖IBB中被示意地示出并且造成將前景像素透明度T的表示轉(zhuǎn)換成它的新表示Τ’，而令人感興趣的結(jié)果在于，可以用根據(jù)Τ’的值復用(&， Ga, Ba)或者( , , )的僅一個多路復用器實現(xiàn)混合。實現(xiàn)有可能顯示與背景圖像B混合的前景圖像A而無需任何如在圖IB的技術(shù)中那樣的乘法器，這是很有利的。參照圖2B，現(xiàn)在描述明顯改進混合效果而無需附加復雜電路的第二實施例。圖2B的步驟31和32與圖2A的步驟21和22相同。
第二實施例于是與第一實施例不同在于接下來的以下步驟該方法然后繼續(xù)步_，其中假設(shè)前景圖像A由利用N = 8位α平面的標準表示 (每像素M位)組成，原8位透明度值的一位量化和抖動信息轉(zhuǎn)換如下如果Τ，= 1 貝丨J Τ，，= OxFF ；如果Τ，的值=0 則 Τ” = 0x00。值為MSB字節(jié)因此同樣提供畫面的顏色表示，該表示并入8位編碼的透明度參數(shù)。下面，在步驟34中，該方法繼續(xù)前景圖像的表示(T”，Ra, Ga, Ba) (T”為MSB)的4像素插值，以產(chǎn)生將四個鄰近像素的信息納入考慮之中的插值表示CTi, RAi, G/，B/)。應當注意，關(guān)于特定參數(shù)T”，這一 4像素插值造成可以產(chǎn)生與以下序列對應的五個確切混合級0、1/4、1/2、3/4 和 1。明顯技術(shù)效果在于可以用最少硬件電路容易地實現(xiàn)這樣的混合值。實際上，在步驟35中，簡單地使用參數(shù)Τ”’作為用于控制復用電路的控制信號從而允許在圖像A的像素和圖像B的像素的五個加權(quán)求和之間選擇。這樣的選擇需要很有限的硬件電路。實際上，除以2通過向LSB的單次移位而容易地實現(xiàn)。向LSB的兩次連續(xù)移位容易產(chǎn)生除以4。最后，借助將兩個先前級1/4與1/2相加容易實現(xiàn)3/4級?？梢姛o需復雜乘法器就可以實現(xiàn)五級混合過程而仍然使用如在圖IA的基本過程中使用的選擇多路復用器，并且這是很有利的結(jié)果。在一個特定實施例中，將圖5的插值過程應用于根據(jù)以下公式生成插值表示CTi, Ra1, Ga1, Ba1 )T"1 (x, y) = 1/4(Τ” (χ, y)+T” (x+1, y)+T” (x, y+l)+T” (x+1, y+1))并且以類似方式對IV，GaS B/進行插值R/ (x, y) = 1/4(Ra(χ, y) +Ra(x+1, y) +Ra(χ, y+1)+Ra(x+1, y+1))G/ (χ, y) = 1/4(Ga(χ, y)+Ga(x+1, y)+GA(x, y+1)+Ga(x+1, y+1))B/ (x，y) = 1/4 (Ba (x，y) +Ba (x+1，y) +Ba (χ, y+1) +Ba (x+1，y+1))參照圖6，現(xiàn)在描述可以用于進行混合過程并且以五級T”i參數(shù)控制的五個輸入的復用塊100為基礎(chǔ)的電路的一個實施例。該復用塊的第一和第五輸入分別在引線110上接收前景像素A的分量而在引線120上接收背景像素B的分量。分別為131和133的兩個一位移位電路連接到引線110(像素A)和120(像素B)
用于進行除以二的運算。分別為132和134的兩個兩位移位電路連接到引線110(像素A)和120(像素B) 用于進行除以4的運算。三個加法器141、142和143具有分別與選擇塊100的第二、第三和第四輸入連接的輸出。加法器141具有與2位移位電路132的輸出連接的第一輸入、與一位移位電路133連接的第二輸入和與兩位移位電路134連接的第三輸入。該加法器141產(chǎn)生A分量的值的 1/4加上B分量的值的3/4。加法器142具有與一位移位電路131的輸出連接的第一輸入和與一位移位電路 133連接的第二輸入，以產(chǎn)生A分量的值的1/2加上B分量的值的1/2、也就是純混合。加法器143具有與一位移位電路131的輸出連接的第一輸入、與兩位移位電路132 連接的第二輸入和與兩位移位電路134連接的第三輸入。本發(fā)明用與分數(shù)像素插值過程關(guān)聯(lián)的單個位選擇疊加實現(xiàn)一種8位混合方案。在實踐中，已經(jīng)觀察到很少弊端歸因于α平面的抖動并且因此歸因于原透明度參數(shù)T的一位減少。Floyd Steinberg抖動算法傳統(tǒng)上被視為一種由于經(jīng)常與大分辨率對象(在整個A4 格式紙張上的打印機數(shù)以百計DPI分辨率)關(guān)聯(lián)而計算很密集的算法?？紤]已經(jīng)考慮過的移動電話環(huán)境應用，屏幕尺寸為QCIF+Q20X176)或者QVGA(320XM0)。因而，所需CPU 工作需要很合理，另外，透明度信息應用于人機界面內(nèi)容，這即使考慮小圖形動畫也變化不快。
權(quán)利要求
1.一種用于混合前景圖像(B)與背景圖像(A)的方法，所述前景圖像和背景圖像按像素來布置并且具有定義所述像素的顏色的顏色表示(R，G，B)，所述前景圖像還具有N位編碼的透明度參數(shù)(T(x，y))，所述透明度參數(shù)定義α平面，所述α平面代表將向所述前景圖像應用的透明度；所述方法包括以下步驟-對所述α平面應用抖動方法以將所述透明度參數(shù)(T)轉(zhuǎn)換成一位透明度參數(shù)(Τ’)； -將所述一位透明度參數(shù)(Τ’ )用于控制具有分別接收所述前景圖像(A)和所述背景圖像(B)的兩個輸入的復用單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟-將所述一位透明度參數(shù)Τ’轉(zhuǎn)換成例如8位編碼的一系列連續(xù)值的兩個極值； -將四像素插值方法應用于所述前景圖像(A)，用以在混合過程中創(chuàng)建五級透明度參數(shù)；-將所述五級透明度參數(shù)用于控制復用電路，以實現(xiàn)混合所述前景圖像與所述背景圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述一位透明度參數(shù)Τ’轉(zhuǎn)換成00或者FF。
4.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述抖動方法為弗洛伊德-斯坦伯格抖動方法。
5.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述抖動方法為半色調(diào)化或者抖動排序。
6.一種用于混合前景圖像(B)與背景圖像(A)的圖形電路，所述前景圖像和背景圖像按像素來布置并且具有定義所述像素的顏色的顏色表示(R，G, B)，所述前景圖像還具有透明度參數(shù)(T(x，y))，所述透明度參數(shù)定義α平面，所述α平面代表將向所述前景圖像應用的透明度；所述電路包括-用于復用來自背景圖像(B)的色分量或者來自前景圖像(A)的色分量的復用裝置， 其特征在于，所述電路還包括-用于對所述α平面應用抖動方法以將所述透明度參數(shù)(T)轉(zhuǎn)換成一位透明度參數(shù) (Τ，)的裝置；-用于將所述一位透明度參數(shù)(Τ’ )應用于所述復用裝置的裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖形電路，其特征在于，所述電路還包括-用于將所述一位透明度參數(shù)(Τ’ )轉(zhuǎn)換成例如8位編碼的一系列連續(xù)值的兩個極值的裝置；-用于將四像素插值方法應用于所述前景圖像(A)以在混合過程中創(chuàng)建五級透明度參數(shù)的裝置；-用于將所述五級透明度參數(shù)應用于控制所述復用裝置以實現(xiàn)所述前景圖像與所述背景圖像的改進混合的裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖形電路，其特征在于，所述電路包括用于將所述透明度參數(shù)Τ’轉(zhuǎn)換成00或者FF的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至7中任一項所述的圖形電路，其特征在于，所述抖動方法為弗洛伊德-斯坦伯格抖動方法。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至7中任一項所述的圖形電路，其特征在于，所述抖動方法為半色調(diào)化或者抖動排序。
11.一種移動電話或者手持設(shè)備，包括如權(quán)利要求6至9中任一項所述的圖形電路。
全文摘要
用于混合前景圖像(B)與背景圖像(A)的方法和電路，前景圖像和背景圖像按像素來布置并具有顏色表示(R，G，B)。前景圖像(A)具有根據(jù)所謂α平面的透明度參數(shù)(T(x，y))，α平面代表將向前景圖像應用的透明度分布圖。該方法包括步驟對α平面應用抖動方法以將透明度參數(shù)(T)轉(zhuǎn)換成一位透明度參數(shù)(T’)；將一位透明度參數(shù)(T’)用于控制復用單元，復用單元具有分別接收前景圖像(A)和背景圖像(B)的兩個輸入。在一個實施例中，將一位透明度參數(shù)T’轉(zhuǎn)換成例如8位編碼的一系列連續(xù)值的兩個極值。該方法然后將四像素插值方法應用于前景圖像(A)以在混合過程中創(chuàng)建五級透明度參數(shù)、然后將五級透明度參數(shù)用于控制復用電路以實現(xiàn)混合前景圖像與背景圖像。
文檔編號H04N9/76GK102282854SQ200980153278
公開日2011年12月14日 申請日期2009年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月31日
發(fā)明者吉勒斯·斯皮內(nèi)利, 戴維·庫佩 申請人:意法愛立信有限公司