专利名称：一种电视字幕文字的处理方法
技术领域：
本发明涉及视频中字幕处理领域，具体涉及一种电视字幕文字的处理方法。
背景技术：
字幕系统在视频领域有广泛的应用，也是应用视频技术的重要部分。由于电视的分辨率较低，显示为隔行扫描，为获得稳定清晰的图像，电视字幕常需要进行反走样和反抖动处理等特殊处理。由点阵构成的显示设备，图像被显示在整数坐标上，连续性被破坏，直线段显示为阶梯状的多个短线段，反走样技术用于消除这种情况。反抖动技术可以避免因隔行扫描造成的线段时隐时现的抖动现象，电视字幕的这种处理远比其他高分辨率、逐行扫描显示设备如计算机CRT(Cathode Ray Tube，阴极射线管)设备的字幕处理复杂，经过这些处理的电视字幕可以保持原文字的清晰轮廓。目前，字幕的边缘处理都采用二维图像处理方法，在图像的边缘引入各种滤波器，可得到反走样和反抖动的图像，这些方法取得了很成功的效果，广泛应用于电视节目制作中。但是，日益丰富的文化节目对字幕质量和形式提出更高的要求，三维文字将更频繁地出现在电视节目中，而现有的技术还没发现有效处理电视字幕中三维文字的方法。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种电视字幕文字的处理方法，该方法能够通过计算取得文字的膨胀和收缩曲线，保证计算结果与原文字轮廓保持一致，从而实现电视字幕中三维文字的清晰显示；同时，这种方法还可以实现二维字幕的效果处理，并且可使硬件加速，减少计算量，保证了实时性。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种电视字幕文字的处理方法，包括以下步骤(1)从字库中获取电视字幕文字的轮廓数据，把其中的曲线数据插值，其结果是直线数组；(2)计算电视字幕中文字轮廓的偏移直线，偏移直线对应于原轮廓上的直线段，文字的膨胀或收缩轮廓是封闭的，并且与原轮廓不在同一平面上；(3)建立文字的膨胀面和收缩面，使用能够达到反走样和反抖动效果的纹理填充膨胀面和收缩面。
更进一步，为使本发明具有更好的效果，步骤(1)中，从字库中获取电视字幕文字的轮廓数据，是指从轮廓字型的字体中获取轮廓数据，所述字库中的字型是轮廓无相交的。
更进一步，为使本发明具有更好的效果，步骤(1)中，从字库中获取电视字幕文字的轮廓数据，并把曲线数据转换为直线数组时，插值后直线段的大小是由模型精度决定的。
更进一步，为使本发明具有更好的效果，步骤(2)中，如果相邻矢量之间角度大于180度，为使拐角平滑，采用以下两种方法增加控制点，具体如下(1)该点在两条矢量之间的角平分线上，距离两条矢量的交点的长度是膨胀和收缩距离；或(2)该点是曲线的控制点，在两条矢量之间的角平分线上，距离两条矢量的交点的长度是膨胀和收缩距离。第一条偏移线的终点、控制点和第二条偏移线的起点构成描述膨胀或收缩曲线的轮廓。
再进一步，为使本发明具有更好的效果，相邻矢量之间角度大于180度而增加控制点时，如果此控制点与已计算的膨胀点或收缩点的距离在模型精度范围内，则合并此控制点到膨胀点或收缩点，这样可以减少构成轮廓面的数量，而且图像更平滑；对于由重合点构成的直线不需要计算。
更进一步，为使本发明具有更好的效果，步骤(2)中，如果相邻矢量之间角度小于180度，将产生面的交叉，利用Z轴方向偏移，使远离轮廓的面交叉部分不可见；对所有新计算出的点增加Z坐标数据，使膨胀线、收缩线与原文字轮廓具有不一样的Z坐标。
更进一步，为使本发明具有更好的效果，步骤(3)中，建立文字的膨胀面和收缩面，具体方法如下(1)用原轮廓上的直线段和由此直线段计算出的膨胀点或收缩点共四点构成面。
(2)对于有插点的情况，由轮廓上的一点与插入曲线构成面。
本发明的效果在于采用本发明所述的方法处理电视字幕，不仅可以实现二维字幕的效果处理，而且可以实现三维字幕的处理，通过计算取得的膨胀和收缩的面，可以用作反走样和反抖动处理，电视字幕地显示更清晰；同时该方法保留了原轮廓点与膨胀或收缩点的对应关系，方便后期渲染操作；并且内存消耗减少；可以实现硬件加速，为实时处理提供基础；特技效果不依赖于特殊硬件，而且增加了特技效果种类。
图1是本发明所述方法的流程图；图2是求一条直线的外延线示意图；图3是当相邻矢量沿前进方向的角度小于180度时，形成交叉面，用Z缓冲区消除交叉面示意图；图4是当相邻矢量沿前进方向的角度大于180度时，需要添加控制点，使拐角平滑示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的描述。
首先，对文字外侧、内侧及两条矢量的夹角作以下定义文字轮廓外侧即膨胀方向，内侧即收缩方向。如果文字的外轮廓是逆时针的，则沿前进方向的左侧为外侧，沿前进方向的右侧为内侧；反之，沿前进方向的右侧为外侧，沿前进方向的左侧为内侧。膨胀面和收缩面统称外延面。两条矢量的夹角是指从第二条矢量到第一条矢量之间沿逆时针方向的夹角。
在图2、图3和图4中，粗黑实线表示文字轮廓，箭头指向文字轮廓的前进方向，粗黑虚线表示轮廓矢量的偏移；与轮廓直线平行的虚线是文字的膨胀线，连接轮廓线和膨胀线的虚线是轮廓点上的法线。
如图1所示，一种电视字幕文字的处理方法，包括以下步骤(1)从字库中获取电视字幕文字的轮廓数据，把其中的曲线数据插值，结果是直线数组。从字库中获取电视字幕文字的轮廓数据，是指从轮廓字型的字体中获取轮廓数据，要求这种字库中的字型是轮廓无相交的。从字库中获取电视字幕文字的轮廓数据，需要把曲线转换为直线，根据期望的模型精度决定插值后直线段的大小。
(2)图2，图3和图4中均假设字库轮廓为顺时针方向，并计算外侧，内侧的计算方法与此类似。
计算电视字幕中文字轮廓的偏移直线，偏移直线对应于原轮廓上的直线段，文字的膨胀或收缩轮廓是封闭的，并且与原轮廓不在同一平面上。如果相邻矢量之间角度大于180度，即出现相邻外延面没有交叉的情况，增加控制点，使拐角平滑；如果相邻矢量之间角度小于180度，即外延面有交叉，利用Z轴方向偏移，保留有关面的交叉信息；对所有新计算出的点增加Z坐标数据，使膨胀线、收缩线与原文字轮廓具有不一样的Z坐标；计算偏移直线的方法沿文字轮廓前进的方向，以法线方向计算偏移量；对描述轮廓的每一条直线计算两个偏移点，这两点确定的直线就是该直线的膨胀线和收缩线；对轮廓的结束点采用以下方法计算特殊点的处理文字的轮廓是千差万别的，对相邻两条直线按矢量计算夹角，分两种情况第一，如图4所示，如果相邻两条矢量间夹角大于180度，以适当的方法增加控制点，使拐角平滑。所述适当的方法具体采用以下两种方法1)该点在两条矢量之间的角平分线上，距离两条矢量的交点的长度是膨胀和收缩距离；或2)该点是曲线的控制点，在两条矢量之间的角平分线上，距离两条矢量的交点的长度是膨胀和收缩距离的两倍。第一条偏移线的终点、此控制点和第二条偏移线的起点构成描述膨胀或收缩曲线的轮廓。
优化方法a.如果两个控制点距离在容许范围内，可以合并，这样可以减少构成轮廓面的数量，而且图像更平滑。
b.对于由重合点构成的直线不需要计算。
第二，如图3所示，如果相邻两条矢量间夹角小于180度，将产生面的交叉，可直接按步骤(3)处理。
(3)建立文字的膨胀面和收缩面，使用能够达到反走样和反抖动效果的纹理填充膨胀面和收缩面。
具体包括如下方法1)用原轮廓上的直线段和由此线段计算出的膨胀点或收缩点共四点构成面。
2)对于有插点的情况，由轮廓上的一点与插入线段共三点构成面。
外延面的相交处理按本发明所述的方法计算的外延轮廓将不可避免地产生大量交叉，膨胀面与膨胀面之间、膨胀面与原图形之间都存在相交的情况。如果计算这些交叉点、并判断有效点将大大增加计算量。本实施例中，采取Z缓冲区的办法在绘制图形时，消除不可见点，把外延点与原轮廓点在Z轴方向上分开，利用Z缓冲区判断交叉部分。
本发明所述的方法并不限于具体实施方式
中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。
权利要求
1.一种电视字幕文字的处理方法，包括以下步骤(1)从字库中获取电视字幕文字的轮廓数据，把其中的曲线数据插值，其结果是直线数组；(2)计算电视字幕中文字轮廓的偏移直线，偏移直线对应于原轮廓上的直线段，文字的膨胀或收缩轮廓是封闭的，并且与原轮廓不在同一平面上；(3)建立文字的膨胀面和收缩面，使用能够达到反走样和反抖动效果的纹理填充膨胀面和收缩面。
2.如权利要求1所述的一种电视字幕文字的处理方法，其特征是步骤(1)中，从字库中获取电视字幕文字的轮廓数据，是指从轮廓字型的字体中获取轮廓数据，所述字库中的字型是轮廓无相交的。
3.如权利要求2所述的一种电视字幕文字的处理方法，其特征是步骤(1)中，从字库中获取电视字幕文字的轮廓数据，并把曲线数据转换为直线数组时，插值后直线段的大小是由模型精度决定的。
4.如权利要求1所述的一种电视字幕文字的处理方法，其特征是步骤(2)中，如果相邻矢量之间角度大于180度，为使拐角平滑，采用以下两种方法增加控制点，具体如下1)该点在两条矢量之间的角平分线上，距离两条矢量的交点的长度就是膨胀和收缩距离；或2)该点是曲线的控制点，在两条矢量之间的角平分线上，距离两条矢量的交点的长度是膨胀和收缩距离，第一条偏移线的终点、控制点和第二条偏移线的起点构成描述膨胀或收缩曲线的轮廓。
5.如权利要求4所述的一种电视字幕文字的处理方法，其特征是相邻矢量之间角度大于180度而增加控制点时，如果此控制点与已计算的膨胀点或收缩点的距离在模型精度范围内，则合并此控制点到膨胀点或收缩点。
6.如权利要求4所述的一种电视字幕文字的处理方法，其特征是相邻矢量之间角度大于180度而增加控制点时，对于由重合点构成的直线不需要计算。
7.如权利要求1所述的一种电视字幕文字的处理方法，其特征是步骤(2)中，如果相邻矢量之间角度小于180度，将产生面的交叉，利用Z轴方向偏移，使远离轮廓的面交叉部分不可见；对所有新计算出的点增加Z坐标数据，使膨胀线、收缩线与原文字轮廓具有不一样的Z坐标。
8.如权利要求1所述的一种电视字幕文字的处理方法，其特征是步骤(3)中，建立文字的膨胀面和收缩面，具体方法如下(1)用原轮廓上的直线段和由此直线段计算出的膨胀点或收缩点共四点构成面；(2)对于有插点的情况，由轮廓上的一点与插入曲线构成面。
全文摘要
本发明涉及一种电视字幕文字的处理方法，属于视频中字幕处理领域。现有技术中，字幕系统在视频领域有广泛应用，由于电视的分辨率较低、显示为隔行扫描，为获得稳定清晰的图像，电视字幕需要做反走样和反抖动处理等特殊处理。字幕的边缘处理目前采用二维图像处理方法，即在图像的边缘引入各种滤波器，可得到反走样和反抖动的图像，从而获得稳定清晰的图像。采用本发明所述的方法，不仅可以实现二维字幕的处理，还可以实现三维字幕的处理，能够实现文字的膨胀和收缩曲线与原轮廓保持一致，计算得到的曲线与原曲线配合可以实现文字边缘的反走样和反抖动处理，也可用于实现文字的特殊效果。
文档编号H04N5/278GK1731834SQ200510088800
公开日2006年2月8日 申请日期2005年8月2日 优先权日2005年8月2日
发明者韩仲阳, 郭宗明 申请人:北京北大方正电子有限公司, 北京大学