利用标准电视机浏览网上图文数据的适配方法

专利名称：利用标准电视机浏览网上图文数据的适配方法
一般来说，本发明涉及一种数字图象处理方法，具体地讲是设计一种利用数字图象处理技术在分辨率较低的显示设备上显示分辨率较高的图象的方法，更具体地讲是涉及浏览网上图文数据的一种适配方法；更为具体地讲是涉及一种在客户端通过数字图像处理技术对高分辨率图象(诸如来自因特网的网页之类的信息)进行处理，使之适合在诸如标准电视接收机(SDTV)之类的分辨率较低的显示器上显示，通过对原始图像的任意局部或全图进行缩放，使人们可以使用诸如SDTV之类的较低分辨率的显示设备浏览网络信息和作网上冲浪的适配方法(即所谓的(WebScope方法)。
近年来，随着因特网的迅速发展，它不但深入到国民经济的各行各业，而且与愈来愈多个人生活密切相关，所以就世界范围而言因特网用户的数量正在以非常高的速度发展。随着因特网的普及与发展，接入因特网或在因特网上浏览图文数据的方式也日益多种多样的。例如，可以通过调制解调器利用计算机来上网冲浪浏览因特网上的图文信息；也可以通过连接有标准电视机(SDTV)的机顶盒浏览因特网的图文数据。众所周知，因特网的图文信息的格式大多数(例如，一般的网页格式)是为了在VGA或SVGA标准的计算机监视器上显示而设计的，一般要求浏览用的监视器具有800×600或1024×768象素的分辨率，现在普通的计算机的监视器大多数可以满足这一要求，因而使用计算机上网的用户看到的是一个清晰、真实并且丰富多彩的世界。与此同时，如果利用连接有标准电视机(SDTV)的机顶盒(或类似设备)浏览网络上的图文信息的话，则有以下问题(1)由于标准电视机(SDTV)仅有约500×500象素的分辨率，标准电视机(SDTV)显示因特网的高分辨率图像数据时丢失大量象素；(2)计算机监视器采用逐行扫描的标准，而标准电视机(SDTV)采用隔行扫描，这样直接使用标准电视机浏览高分辨率图文信息时会出现闪烁现象；(3)标准电视机(SDTV)的所能接受的视频信号的带宽要低于计算机监视器，因而如果直接将为在计算机监视器上显示的视频图象数据用于标准电视机上显示的话，这些用于在计算机监视器上显示的视频图象数据中的频率的带宽要宽于标准电视机所能允许的视频信号的带宽，这部分多余出来的频率分量会严重影响在标准电视机上显示的质量。
以上几点就是在使用标准电视机(SDTV)浏览网络上的图文信息时显示质量下降的主要原因，就现有技术看来直接使用标准电视机浏览网络世界的图文信息将很难看到网络世界原本所要展现给浏览者的景象。
在现有技术中，解决使用标准电视机作为监视器从网上浏览诸如网页之类的图文信息的方法一般有以下几种一是将网页按照一定比例全部直接显示到电视机的屏幕上，这样做的结果是当实际中的网页不是专门为了适应于在电视机上显示设计时，我们看到的图象的效果很差，如显示的内容不清楚、颜色发偏、有闪烁等；另外如WebTVTM所做的，就是在服务器一端将网页信息进行重新组织以适应在电视这种低分辨率监视器上来显示，然后才将这重新组织后的内容下传给使用电视机上网的用户，这样达到看清楚网页的内容的目的，作为浏览者而言网页的内容是可以得到，但是这需要重组网页的结构，因而完全丧失了原网页设计所追求的个性化风格和布局及艺术效果。
本发明的目的是提供一种方法以解决现有技术在使用标准电视机浏览网络上的图文信息时所有存在上述问题即在客户端解决使用诸如标准电视接收机的较低分辨率显示设备来浏览网上图文数据的问题的适配方法(WebScope方法)，本方法的实施可以让使用如标准电视机(或诸如此类的低分辨率监视器)来浏览网络信息的用户，能够在不损害网页设计者原本所追求的个性化风格和布局及艺术效果的前提下看到清晰的网页内容，将网络世界原本所要展现给浏览者的景象展示给这些用户。
具体地说，本发明提供了一种通过对来自诸如因特网的待显示网页高分辨率图象信号进行数字图象处理，使之适合在诸如标准电视机(SDTV)之类的低分辨率显示器上进行显示的显示适配方法。
进一步地，借助本发明的方法，可以对原始高分辨率图像的全部或局部进行任意缩放，同时可以任意浏览原始图象的任何局部，使之更便于用户利用诸如标准电视机(SDTV)的较低分辨率显示设备在网上浏览、冲浪。
本发明所提的方法的特征是通过对原始图象进行缩放，在SDTV上以不同的显示比例显示高分辨率图象，由于缩放导致原始图象不能全部显示在SDTV的屏幕上时，通过改变屏幕所见区域在原始图象中的相对位置来浏览原始图象的其它部分。
本发明的上述的上述方法包括如下步骤设置观察基准点；设置缩放比例；通过数字滤波器对基准点和所设置的缩放比例所确定的观察区域的图象数据进行缩放；限制视频信号的带宽。
通过下面结合附图的对本发明的优选实施例的详细描述，本发明的上述和其他优点和特征将会变得更容易理解。在附图中

图1是表示按照本发明的显示适配方法将要在标准电视机(SDTV)上显示的来自因特网的原始网页信息的图象举例的示意图；图2是表示将图1所示的网页图像全部显示在标准电视机(SDTV)显示屏上的示意图；图3表示按照本发明显示适配方法，当用户对图2中画圈的区域感兴趣时，通过移动光标到所关心区域，同时改变对原始图象的缩放比例时，而在电视荧屏上可以看到的效果的示意图；图4表示按照本发明的显示适配方法，当用户对WebScope按用户的指令处理原始图象数据后所获得的如图3所示的显示效果还不满意时，通过再次改变WebScope的缩放比例，而在电视上可以看到的效果的示意图；图5表示按照本发明的显示适配方法，当显示的效果满足用户需求之后，如果用户想看到整个网页的其它的部分时，他通过移动光标来改变从电视机荧屏上观察基准点来浏览整个网页的任意部分；图5表示的是用户在图4所示情况的基础上向右上方向拖动光标后会看到情况的示意图；图6表示按照本发明的显示适配方法，当用户在图4所示情况的基础上向左下方向拖动光标后会看到情况的示意图；图7是解释按照本发明的显示适配方法的一种优选实施例的硬件环境；图8是解释按照在图7的硬件环境下实现本发明的显示适配方法的优选实施例的流程图；图9是解释按照在图7的硬件环境下实现本发明的显示适配方法的优选实施例的用户接口设备中断服务程序的流程图；下面将参照各附图描述本发明的和一个优选实施例。
首先参照图1-6解释本发明所提及的显示适配方法是如何将来自因特网的图文信息经过该显示适配方法进行数字图象处理后，以获得能在诸如标准电视机(SDTV)的较低分辨率显示设备上达到好的显示效果。
首先，如图1所示，这就是我们所希望在电视上看到的某一页网页的一个实际例子，它是1024×768点的这样一幅图象，这样的一幅图象如果直接将其全部显示在电视机上的话，我们会看到如图2所示的效果，图2在实际情况上是将原始图象按比例缩小后全部显示到电视机屏幕上的效果。可以看出我们从图2所示的效果中是不能看清楚这样的一幅图象的，但是此时普通用户还是能够看到整个网页的一个大概结构和大概的信息的情况。这时显示在电视机上的图象会损失大量的细节信息，也就是直接通过标准电视机浏览网络上的图文信息是看不清楚的。图2的圈在画该示意图时后加上的位置标志，以示意下面所要讨论的用户希望看清楚的区域，在下面有详细描述。
此时如果用户对某部分的信息感兴趣，例如对我们对图2中画圈的地方感兴趣，用户就可以移动光标到该区域，同时通过外部接口设备来改变本发明的显示适配方法对原始图象的缩放比例，这样经处理之后在电视上显示的结果的就如图3所示，可以看到这时我们在电视机屏幕上看到的只是原始图象的某个局部，用户就已经能够很清晰地看到这部分图象的内容了。如果对显示效果还不满意，那么用户还可以通过接口设备继续调节缩放比例直到达到满意的效果为止。
对于利用电视机上网的用户而言，他在电视机的荧屏上能够看到的内容构成了观察区域，该观察区域有可能是整个网页，也可能是这个网页的某个局部的图象。观察区域的确定取决于光标即观察基准点的位置以及目前的缩放比例，在有缩放比例发生变化的时候可观测到的区域的大小取决于缩放比例，并且通常是以当前光标位置为其中心位置(如果这样计算出来的区域超出了原始图像的范围，则需根据原始图像的边界来重新确定所需处理图像的区域)。当仅有光标移动时，观察区域的大小不会发生变化，所需处理的图像区域在当前光标的位置不会移出可见的观察基准点时是不发生变化的，如果和上一次的处理区域相比较光标目前的位置已经移动出了旧的处理区域的话，新的处理区域的边界以刚好将光标框入为准。
图4所表示的就是放大的效果示意图。在局部被放大之后用户只能在屏幕上看到原始的网页图象的某个局部，如果用户希望看到其它区域的信息，可以通过移动光标位置的方法来改变观察基准点在原始网页图象内的相对位置以浏览其它的部分，如图5、图6所示，分别表示在图4所示意的情况下用户将光标的位置向右上或左下拉动一定距离后用户会在电视机上看到的情况。对于我们的显示适配方法而言可以根据用户的指示对原始图象进行任意比例的放大和缩小，以达到用户所满意的观赏效果，同时这还是一个人机交互的过程，而我们的处理方法是根据这些通过人机交互的接口设备传递进来的用户的控制信息进行分析，并按照这用户的控制信息来将处理并用户所希望看到的那部分图象。
下面参照附图7-9描述本发明的显示适配方法产生如图1-6所示的效果的具体实施例。具体参照图7，标号701代表用户进行控制的用户接口，标号702代表标准电视机(SDTV)，标号703代表因特网，标号704代表诸如调制解调器之类的网络接入设备，标号705代表诸如DPS、CPU之类的中央处理器，标号706代表NTSC/PAL编码器或诸如此类的设备，标号707代表存储器，标号708代表存有网络浏览器(WebBroswer)、按照本发明的显示适配方法所编制的程序、和用户接口软件模块的诸如RAM、ROM之类的程序存储区，标号709代表诸如RAM之类的数据存储区，标号710代表原始图文数据存储区，标号711代表输出的视频图文数据存储区。
这里所讲的实施例仅是对本发明的显示适配方法的一个具体的例子。此处所提到是为了实施本发明所提到的显示适配方法所需具备的外部环境(包括硬件和软件的环境)。需要强调的是，本发明的方法并不依赖于某种特定的硬件或软件环境，只要能够满足提供获取本发明的显示适配方法所需要的控制信息、获取所需的处理数据和产生电视信号的编码调制的产生这几条外部条件即可。具体到每一条要求描述如下本发明的显示适配方法所需要的控制信息的获取这些是所谓人机接口部分的功能，在具体的实施过程中可以由系统级的设备驱动既任何可以实现用户与中央处理器705对话指令输入的装置来提供人机接口的功能。
关于这些接口设备驱动的细节问题，相应的设备驱动程序的编写均可以根据具体实施时的情况而确定。例如如果选用鼠标作为控制接口设备的话，只需要将鼠标的驱动程序通过改变一些寄存器之类的存储器将其鼠标的变化状态记录下来，从而达到获得用户的控制信息的目的。同时在具体实现时也可以通过诸如键盘、遥控器、游戏控制杆等这类设备作为接受用户控制信息的设备；例如可以利用键盘的某些按键意义的再定义，举例说明我们可以定义键盘中的“+”，“-”按键来控制缩放比例变化(例如说“+”代表放大比例的增加，“-”代表缩小比例的增加)；同样我们也可以利用一般遥控器(例如机顶盒所配置的遥控器)，对于其上的一些按键的重新定义用来控制光标以及缩放比例变化，至于具体的如何定义只要满足使用方便实现简单即可。这是具体生产一个产品时所需考虑的产品的易操作性以及用户接口是否友好方面的问题，而与本发明的精神没有直接的关系，因而在此不在赘述。使用何种接口设备并不受限制，只要能够达到将用户移动光标位置、改变缩放比例的控制命令接收并记录下来，可以实现用户与中央处理器705对话指令输入即可，而对于这一点来言任何一个本领域的人员都能够根据实际所选用的接口设备的本身特点来选择相应的接口设备实现这个目的。
所需处理数据的获得在前面我们已经提到本发明所要解决的问题是如何在诸如普通标准电视机的低分辨率显示设备上浏览网络上的图文信息，至于网络上的图文信息的获得这一点是WebBrowser所要关心的问题，我们的方法对图文信息的处理是从已经获得的网页数据开始的，也就是说是在WebBrowser获得用户想要看的网页数据并将其转换成为可供显示的图象数据之后才开始的。在此我们对使用那一种WebBrowser并无要求，例如可以选用较流行微软的IETM也可以选用网景公司的NetscapeTM，或者其它任何一种浏览器，这可以由希望使用本发明技术的人或公司来确定；关于与这些浏览器的接口的问题在具体实施时购买其知识产权拥有者的授权之后从他们那里获得相应的技术资料，有的浏览器的源代码还在网上有公开的下载地点，例如网景公司的NetscapeTM在其主页上提供了NetscapeTM源代码的公开下载服务(http://www.netscapecom)，专业人员如果对WebBrowser是如何获得网络上的信息并将其转换成为可以供显示用的图象数据的过程感兴趣，可以自行下载其源代码。
电视信号的编码调制的产生本发明最后生成的结果是可以供编码调制后在电视上显示的数字视频图象的数据，而且所生成的数字视频图象数据只要符合CCIR601的规定即可，这样获得的数据只要按照CCIR656的标准所规定的输出格式将数字视频数据输出即可与和CCIR656标准兼容的数字视频编码器相衔接(例如PHILIPS的SAA7185或者诸如此类的芯片，只要可以与CCIR656标准兼容即可)，经数字视频编码器后即可获得可以被电视接收机接收的模拟视频信号，经过这样的转换后用户就可以看到经过按照本发明所提到的处理方法所处理后所获得的视频图象信号了。关于具体的数字视频编码器的技术细节，可通过阅读具体所选用的芯片的数据手册，而很容易地获得其接口特性以及典型设计电路等方面的信息。
对于本发明所提到的方法的一个具体实施例可以根据图7-9描述如下参照图7，图7给出一个显示适配方法实施的具体环境的举例示意图，其中因特网703通过通信线路与网络接入设备704相连，用户接口701、NTSC/PAL编码器706、和存储器707分别与中央处理器705相连。NTSC/PAL编码器706与标准电视机(SDTV)702相连。用户通过浏览器之类的工具从因特网获得图文数据后，利用用户接口701对希望显示的区域进行选取设置，可以是图像的全部，也可以是图像的某个局部，也就是说，可以进行缩放设置。进行设置的上述用户接口可以是鼠标，例如InteliMouseTM这样的鼠标，该鼠标有两个按键和它们之间的一个滚轴，这个滚轴可以定义为控制“焦距”，即缩放比的装置。本专业的技术人员清楚，用户接口除了利用上述鼠标以外，还可以利用任何实现用户与中央处理器705对话的指令输入装置。
中央处理器705接受用户的控制指令，通过调用存储器707中根据本发明提出的显示适配方法所编制的程序等相关程序对所设置的希望显示的区域、以及所设置的缩放比例的图文数据执行数字滤波(关于上述数字滤波以及相关操作在下文中要进一步描述)，形成经用户设置缩放比例的适合在标准电视机(SDTV)上显示的图像数据，放置在存储器707的输出视频图像数据存储区711中，最后经由NTSC/PAL编码器(706)输出到标准电视机(SDTV)702上。
接下来，参照图8解释按照在图7硬件环境下实现本发明的显示适配方法的一种优选实施例的流程图。该程序在步骤801启动按显示适配方法，然后前进到步骤802，检测用户命令，如果检测结果表明用户改变了光标位置或改变了对原始图象的缩放比例或者二者都有改变，则在步骤803重新设置观察基准点及缩放比例，(这里供用户控制改变光标的位置以及缩放比例的接口装置的设备可以是利用带滚轴的鼠标，在这里我们定义该带滚轴的鼠标中间的滚轴是用来控制缩放比例的，例如向前推代表增大缩小的倍数，向后推动滚轴代表增大放大的倍数，当前的缩放比例的确定要根据先前的缩放比例以及现在滚轴的动作来确定，在这里需要重申的一点是尽管现在我们这里举例时使用了带滚轴的鼠标作为我们的接受用户的控制信息的接口设备，但是并不意味着必须使用这样的接口设备，正如前面所提到的，本发明对接口设备的具体实现并无特殊要求，只要能够满足将用户的控制命令接收并存储下来的目的即可)。然后前进到步骤804，进行RGB到YUV转换，使得视频信号适合在标准电视机上显示，加入这一步的原因是由于一般的网络浏览器都是为在计算机上应用而设计的，因而一般而言其生成的供显示用的图像数据大多是RGB制式的(在这里要提到的一点是，如果在具体实施WebScope时，如果所选用的浏览器可以提供YUV制式的图像数据的输出，那么这一步就可以省略，在这里认为我们按照一般的情况即浏览器生成的图像数据的制式为RGB的。)如果在步骤802的检测结果为“否”，则仍然沿用以前设置的显示窗口和缩放比例，直接前进到步骤804进行RGB到YUV转换。
然后流程前进到步骤805进行数字滤波，本次滤波的作用实际上是为了对我们所要显示的区域的图像数据进行缩放，并且将视频信号在进行编码调制之前就将其带宽限制在标准电视接收机所能接受的带宽限制范围之内，滤除产生干扰的多余高频分量，形成符合标准电视机(SDTV)带宽的视频信号，例如对于NTSC制的4.2MHz、对于PAL制的6MHz的视频信号带宽限制的满足。而实际上从数字信号处理(Digital SignalProcessing)原理的角度出发，按数字信号处理方面的术语来说对数字图象(Digital Image)进行缩放的过程就是对该图象按照新的采样率的重新采样，按照新的采样率生成新的数字图象的过程；其理论基础是数字信号和模拟信号之间的关系，而这种关系是以香农采样定理为基础的，关于其具体细节在通常的关于数字信号处理基础的著作中都非常详尽的叙述(例如A.V.Oppenheim和R.W.Schafer所著的《数字信号处理》(“DigitalSignal Processing”,Prentice Hall,Englewood Cliffs,NJ,1975)、L.R.Rabiner和B.Gold所著的《数字信号处理理论和应用》(“Theory and Applicationof Digital Signal Processing”,Prentice Hall,Englewood Cliffs,NJ,1975.)等著作。按数字信号处理的术语来描述该数字滤波器的性质，该数字滤波器就是采样频率转换器(Sampling Rate Converter)，而采样频率转换器的数字滤波器的频率特性为一个低通的数字滤波器，因而该滤波器可以同时满足限制数字视频信号带宽的要求，数字滤波器已经是一个很成熟的技术，因而对于关于其频谱特性的讨论在这里就不做进一步的描述，至于采样频率转换器的具体细节，可参照Prentice-Hall出版公司、作者为Sophales J.Orlanidis的出版物《信号处理导论》(“Introduction to SignalProcessing”(1996))的第704页至第711页，在这部分文献中提供了采样频率转换器的实现和特性的详细描述。另外还可参阅该书的第541页至第568页中关于数字滤波器(FIR型的数字滤波器)的讨论。
然后流程前进到步骤806刷新输出视频信号的数据缓存区，即完成一帧YUV图像数据。图像数据输出后流程前进到步骤807返回。
接下来，参照图9解释按照在图7的硬件环境下实现本发明的显示适配方法的一种优选实施例的用户接口设备中断服务程序流程图。该流程从步骤901开始，步骤902为涮新显示适配方法所需要的光标位置信息。然后前进到步骤903，检测是否有缩放比例变化的控制，如果检测结果为“是”，则前进到步骤904，设置缩放比例变化标志；然后前进到步骤905设置系统中其它功能模块的相应信息；如果步骤903的检测结果为“否”，则直接前进到步骤905设置系统中其它功能模块的相应信息。然后流程前进到步骤906返回。
虽然以上结合优选实施例对本发明进行了描述，但是对本专业的技术人员而言，在不脱离本发明的基本精神和范围的前提下，可以对本发明作出各种修改或改变。因此本发明的保护范围是由后附的权利要求书限定的。
本文中对所提到的一些名词加注了TM标志，表明这些名词为注册商标，其拥有权属于注册该商标的公司所有。
权利要求
1．一种在客户端使用数字图像处理技术利用诸如标准电视机(SDTV)的低分辨率显示装置以高质量的显示效果来显示诸如来自由因特网的网页之类所生成的高分辨率的图像，在网上浏览图文信息的显示适配方法，其特征在于通过对原始图像进行缩放，以高显示质量在SDTV上以不同的显示比例显示高分辨率图像，由于缩放导致原始图像不能全部显示在SDTV的屏幕上时，通过改变屏幕所见区域在原始图像中的相对位置浏览原始图像的其它部分。
2．按照权利要求1的显示适配方法，其特征在于可以通过以下步骤实现获取所述高分辨率的原始图文数据；设置一个观察基准点和一个缩放比例；按照设置的所述观察基准点和所述缩放比例对指定图文数据进行数字滤波。
3．按照权利要求2的显示适配方法，其特征在于根据用户命令改变缩放比例的步骤包括对所指定的图文数据的数字图像进行数字滤波。
4．按照权利要求2的适配方法，其特征在于对指定图文数据的数字图像进行数字滤波包括改变原来的采样频率。
5．按照权利要求2的适配方法，其特征在于包括对指定图文数据进行数字滤波用于限制所生成的数字图像的带宽以满足SDTV对视频信号带宽的要求。
6．按照权利要求2的适配方法，其特征包括如果所获得图像数据的制式(例如RGB,YUV等)与SDTV的要求不一致时，对指定的图像进行制式变换。
全文摘要
本发明公开了一种在客户端使用数字图象处理技术使得在低分辨率的显示器(如SDTV)上来观看高分辨率图象时可以获得高质量显示效果的方法,同时还可以对原始图像的任何局部进行任意缩放,在SDTV上以不同的显示比例显示高分辨率图象,由于缩放导致原始图象不能全部显示在SDTV的屏幕上时,通过改变屏幕所见区域在原始图象中的相对位置来浏览原始图象的其它部分,使之更便于用户利用SDTV在网上浏览、冲浪的适配方法。
文档编号G06T3/40GK1315807SQ00105579
公开日2001年10月3日 申请日期2000年3月31日 优先权日2000年3月31日
发明者赵琨, 杜聚龙 申请人:北京华诺信息技术有限公司