专利名称：：在视频上叠加字符的方法和设备的制作方法在视频上叠加字符的方法和设备发明背景5本发明总体上涉及在视频上叠加字符，尤其涉及在视频监视系统中的监视器上显示的视频图像上叠加字符。如本文中所使用的，字符包括字母、数字、符号以及图形。现有技术的系统使用文本覆盖和抗锯齿方法将文本覆盖在来自监视照相机的视频图像上。该覆盖文本可以提供各种信息，如日期、10时间、显示的照相机等等。所提供的视频文本的质量受到可利用的标准窗口图形包的限制。这些图形包只提供每个像素的红、绿、蓝功能性。为了利用底层硬件的附加功能性，在过去必须为具体应用设计专用的窗口图形包，从而显著增加了最终系统的复杂性和成本。结果，现有技术的视频监视系统只使用了标准窗口图形包的标准红、绿、蓝15功能性的有限能力。这导致覆盖文本在画面上缺乏使观看者的眼睛舒适的所希望的清晰明确的包括文字和数字的字符。
发明内容根据本发明提供一种在视频上叠加用于在视频画面上显示的字20符的方法。该方法包括以下步骤提供能够在视频画面上显示多个RGB(红、绿、蓝)像素值的系统；指定所述多个RGB像素值中的一部分具有特定值；接收用于在视频画面上显示的具有第一多个RGB像素值的视频数据；在该视频数据上叠加字符以产生用于在视频画面上显示的具有第二多个RGB像素值的合成视频；判断所述第二多个RGB像素值25中的第一RGB像素值是否在所述多个RGB像素值的所述指定部分中；如果所述第一RGB像素值不在所述多个RGB像素值的所述指定部分中，则显示所述第一RGB像素值；如果所述第一RGB像素值在所述多个RGB像素值的所述指定部分中，则确定所述第一RGB像素值的特定值，并显示所确定的所述第一RGB像素值的特定值。在本发明的一个实施例中，该方法包括使用査找表来确定所述特定值。该査找表可包含多个具有多个不同阿尔法值的颜色条目的特定值。该方法还包括产生包含两个具有多个阿尔法值的RGB颜色的査找表，以从这两个RGB颜色中的第一颜色混和到这两个RGB颜色中的第二5颜色。这些颜色可以用于字母、数字、符号或者字母、数字或符号的背景框。在本发明的另一实施例中，该方法可包括判断所述第二多个RGB像素值中的第一RGB像素值是否在所述多个RGB像素值的指定部分中的步骤，该判断步骤包括判断所述RGB像素值中的一个是否大于预定io值，在可选实施例中，包括判断所述像素中的一个是否在预定值的范围内。本发明还包括一种方法，其中指定所述多个RGB像素值的一部分具有特定值的步骤包括在RGB像素值的最大值附近选择一组像素，使得所述第一颜色、第二颜色和透明位于在不同轴上绘出的R、G、B立15方体的不同顶点上。本发明提供一种方法和设备，用于将字符叠加到视频图像上以产生使用户的眼睛舒适的清晰、明确、无锯齿的字母、数字、符号和图形，同时还允许使用标准窗口图形包以节省费用。本发明提供一种方法和设备，其使用正常RGB值的一部分并对指定的部分赋予特定的值，20使得系统可以利用其硬件的功能使用像素的阿尔法因数，从而通过改变由像素显示的颜色的透明度来映射或混和所叠加的字符。所指定的部分中的像素具有RGBcl(红、绿、蓝、阿尔法)值。査找表提供了实现本发明的有效方式；然而，还可以使用算法来确定像素的适当RGBa值。25本发明还提供一种用于在视频上叠加用于在视频画面上显示的字符的设备。该设备包括用于在视频画面上显示多个RGB像素值的处理器。该处理器指定所述多个RGB像素值的一部分具有特定值。输入装置适于接收用于在视频画面上显示的具有第一多个RGB像素值的视频数据。所述处理器适于将字符叠加到通过该输入装置接收到的视频数据上，以产生用于在视频画面上显示的具有第二多个RGB像素值的合成视频。所述处理器判断所述第二多个RGB像素值中的第一RGB像素值是否在所述多个RGB像素值的所述指定部分内，如果所述第一RGB像素值不在所述多个RGB像素值的所述指定部分中，则产生用于显示5所述第一RGB像素值的信号，如果所述第一RGB像素值在所述多个RGB像素值的所述指定部分中，则产生用于显示所述第一RGB像素值的特定值的信号。通过以下对本发明优选实施例的详细说明，本发明的其它优点和应用将非常明显。10图l是使用本发明的视频监视系统的框图。图2是使用本发明的视频监视系统中的系统的框图。图3是本发明的方法的一个实施例的流程图。15图4是像素的可能RGB值的三维关系图。图5是本发明的査找表中特定值的关系图。图6是根据本发明产生的样品图像的一部分的典型实施例。具体实施方式20参考图l，在工作站12中示出了使用本发明的监视系统10，其包括用户输入装置14、系统单元16和显示器18。工作站12经由网络20连接到由照相机22和24表示的多个照相机。工作站12还经由网络20连接到可以是现有技术中已知的模拟或数字记录器的视频存储器26。网络20可以是硬连线封闭网络、局域网络或者因特网等广域网络。照25相机22和24向工作站12提供用于在显示器18上观看的实况视频图像。视频存储器26向工作站12提供用于在显示器18上显示的来自照相机22和24或者其它装置的预录视频。如现有技术中已知的，用户输入装置14例如可以是控制器、键盘、鼠标等，用户输入装置14将视频输入提供给系统单元16，系统单元16用于控制显示器18、照相机22和24以及视频存储器26。图2示出包含本发明的典型系统单元16。系统单元16具有连接到ROM30、RAM32以及磁盘存储器34的处理器28。处理器28包括图形能力并且执行存储在ROM30或者磁盘存储器34中的本发明的算法和程5序以及标准窗口图形包。从网络20向处理器28提供视频图像。处理器28使用现有技术中已知的文本覆盖和抗锯齿技术在视频图像上叠加用于在显示器18的视频画面上显示的包括文字和数字的适当字符，如日期、时间、照相机标识等，以及图形，如与所述包括文字和数字的字符相关联的背景框。此外，处理器28应用图3-7中所描述的本发明io的方法和技术来改善叠加在显示器18上显示的视频上的字母、数字、符号和图形等字符的外观。如现有技术中已知的，用户输入装置14可被用于控制显示器18上的显示和控制网络20上的装置。系统单元16可被用于控制网络装置和生成用于产生显示器18的视频画面上的显示的信号，系统单元16也可以只生成用于产生显示器18的视频画面上15的显示的信号。图3是由系统单元16的处理器28实施的本发明方法的一个实施例的流程图。在步骤58，例如从图1中的照相机22向处理器28提供视频数据。此外，如现有技术中已知的，还提供用于覆盖在该视频数据上的包括文字和数字的适当数据。在步骤62，处理器28将包括文字和数20字的数据叠加在该视频数据上以产生合成视频信号。然后在步骤64，处理器28检査该合成视频信号中的每个像素以判断RGB值是否具有特定的值，即，在本实施例中，检査它们以知晓RGB分量值中的一个或多个是否大于预定值，如250，在下文中将详细解释。如果像素的RGB值不具有大于预定值的值，则在步骤66将该像素数据显示在显示器1825的视频画面上。如果该像素的RGB值中的一个或多个具有大于预定值的值，则在步骤68，处理器28根据可存档在R0M30或磁盘存储器34中的并且在正常操作期间为了有效操作而保持在RAM32中的査找表来确定RGB(i值。在该査找表中给出的像素数据的特定值包括用于颜色的映射或混和的RGB值以及阿尔法值，以增强字符的脆度和清晰度。该RGB(i值是绘制所述字符时指定的前景和背景颜色的线性插值。查找表提供各种阿尔法值，用于例如黑色、白色、白色上的黑色或者黑色上的白色的字母的不同透明水平。该表还提供供字符使用的背景颜色的值以及与底层视频混和时的透明度。图7更详细地讨论所有这些5例子。在步骤70，处理器28生成用于在显示器18上显示基于从查找表获得的RGB和阿尔法值的像素的信号。应该指出，尽管通过使用查找表描述了本发明的该实施例，但是也可以使用算法来实时确定适当的颜色。图4是由立方体36说明的像素的可能RGB值的三维关系，其代表io红、绿、蓝像素中每一个的从0到255的可能值，这导致一千六百万个可能颜色。这是标准24位窗口图形包的典型调色板。由数字38、40、42表示的立方体36的轴分别代表要在图2中的显示器18的视频画面上显示的像素的红、绿、蓝颜色值。立方体36的八个角或顶点44、46、48、50、52、54、56具有如下面表1中所示出的RGB值。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>图5是当标准窗口图形包只能够提供像素的三维RGB时使本发明能够提供RGBct四维空间的查找表中特定值的三维关系的图。图4中示出了立方体72关于立方体36中RGB值的位置。立方体72中RGB值的范围从顶点74处的250，250,250到顶点76处的255,255,255。因此，可用于正常颜色显示的RGB范围是从OOO，000，000到249，249，249而不是到255，255，255。正常窗口图形使用的白颜色现在被指定为249，249，249而不是255，255，255。所有未被映射的RGB像素值，即在立方体72以外的所有RGB值，默认为固定阿尔法值，例如，等于不透明的255。立方5体72的顶点如下76，其为255，255,255，是白颜色并且被映射为不透明的白颜色，因为在许多图形或窗口系统中这是用于绘制的默认颜色；78，其为250,250，255，被映射为用于字符的不透明黑颜色C0，0，0，255);80，其为255，250，255，用于与底层视频层混和的透明(O，O，O，O);82，其为255，250，250，是被映射为任意RGBa的供字符io使用的第一背景颜色；84，其为250，255，250，是供字符使用的第二背景颜色；86，其为250，255,255，是供字符使用的第三背景颜色；88，其为255，255，250，是供字符使用的第四背景颜色；以及74，其为250，250，250，可被用作第五背景颜色或者第三文本颜色。从图5可以看出，从任一顶点到另一顶点的对角线不与从任一其它顶点到另15—顶点的任一其它对角线相交。这使得两个顶点之间的点具有不同的阿尔法值，从而例如白色可以混和到透明，黑色可以混和到透明，并且黑色或者白色可以混和到选定的背景颜色。另外，通过沿着该对角线提供不同的颜色可以将白色混和到黑色。表2中示出了本实施例中的各种组合。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>标准白色249249249FFFF标准H色000OOOF黑色和白色覆盖白色透明白色黑色黑色透明255255255255254255255253255255252255255251255255250255255255255254254255253253255252252255251251255250250255250250255251250255252250255253250255254250255255250255黑色和白色覆盖在背景1上(BG1)白色255255255255255背景1255白色255254253252251黑色250黑色250251252253255255FFFF254254253253252252251251250250RGBcc(BG"255255FFFF254255CCCF253255999F252255666F251255333F250255OOOF250255OOOF250254250253250252OOOFOOOC0009000600030000LrFC9630ffcJFFIiJFFFFFg干SS^5SSFFFFFSts:ts:K:tt叫FC9630254250251背景l255250250RGBa(BG1)背景到透明_RGB(X(BG1)255250250255250251255250252255250253255250254255250255例如，250，250，255的文本黑颜色是000F，因此是全色饱和度黑色。从表2可以看出，黑颜色保持恒定，即O，O，O，但是当接近透明时阿尔法值减小。具体来说，阿尔法值从250，250，255的F变化到5251，250，255的C，到252，250，255的9，到253，250，255的6等等。从i亥表可以看出，通过从255，255，255的白色FFF改变到254，254，255的CCC，到253，253，255的999等将白色混和到黑色。应该指出，尽管在本文中说明的RGB值的块选自可能的RGB值的最大值附近，但是也可以使用例如可能的RGB值的最小值附近或其它位置的其它块。此外，还io可以使用遍布在RGB值表上的个别值；然而，这会显著增加为了知晓像素值是否具有应当从査找表获得的指定的特定值而进行检査所需的负担。在上述例子中，只选择了六个层次，因为已经发现通常这是提供使观看者的眼睛舒适的清晰、明确、无锯齿的字母所需要的全部。当然，为了按照需要进行混和，可以使用更多或更少的透明层次。使15用指定了与立方体72的两个顶点相对应的前景颜色和背景颜色的标准窗口包的标准抗锯齿绘制技术，将前景和背景之间的插入值自动映射到适当的颜色和阿尔法值以与被覆盖的视频层混和。在实况视频的顶部上绘制的图像中可出现任何颜色。具有特定值的像素将不展示正常的行为并且不显示预期的颜色。在本发明的该实20施例中，该特定像素聚集在每个颜色分量的250-255的范围中。因此，可以用各种方式预处理所要显示的图像。例如，可以将所有大于249的RGB值截取到249，这将从图像中的强光区洗去细节，也可以通过将所有RGB值乘以249/255来重新调节RGB空间中的图像，这将轻微减小图像的总亮度和动态范围。图6是显示在显示器18的视频画面上的根据本发明产生的样品图像的一部分的典型实施例。该样品图像被放大以示出在产生根据本发5明叠加的字符中的一些不同改善。数字90表示例如来自照相机的模拟视频。数字92表示在该模拟视频上叠加的来自查找表的背景颜色之一的矩形。数字93表示在模拟视频上叠加的文本字符。数字94示出所叠加的文本字符中白色文本被映射或混和到透明的区域。数字96示出白色被映射到黑色的区域。数字98示出黑色被混和到图的区域。数字IOOio示出黑色被混和到背景的区域。数字102示出白色被混和到背景的区域。应该理解，在不背离本发明的范围的情况下，可以对本发明进行各种变化和修改。在阅读上述公开内容时，还应该理解，本发明的范围不意图局限于本文所公开的特定实施例，而是与所附权利要求一15致。权利要求1.在视频上叠加用于在视频画面上显示的字符的方法，包括以下步骤提供能够在视频画面上显示多个RGB像素值的系统；指定所述多个RGB像素值的一部分具有特定值；接收用于在视频画面上显示的具有第一多个RGB像素值的视频数据；在所述视频数据上叠加字符以产生用于在视频画面上显示的具有第二多个RGB像素值的合成视频；判断所述第二多个RGB像素值中的第一RGB像素值是否在所述多个RGB像素值的所述指定部分中；如果所述第一RGB像素值不在所述多个RGB像素值的所述指定部分中，则显示所述第一RGB像素值；如果所述第一RGB像素值在所述多个RGB像素值的所述指定部分中，则确定所述第一RGB像素值的特定值；以及显示所确定的所述第一RGB像素值的特定值。2.根据权利要求l所述的方法，其特征在于，确定所述第一RGB像素值的所述特定值的步骤包括使用查找表来确定所述特定值。3.根据权利要求l所述的方法，其特征在于，指定所述多个RGB像素值的一部分具有特定值的步骤包括产生包含多个具有多个不同阿尔法值的颜色条目的特定值的查找表。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述产生步骤包括产生包含两个具有多个阿尔法值的RGB颜色的查找表，以从这两个RGB20颜色中的第一颜色混和到这两个RGB颜色中的第二颜色。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述产生步骤包括产生具有特定值使得RGB像素值是透明的査找表。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述产生步骤包括产生具有背景颜色的特定值的査找表。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述产生步骤包括产生具有多个阿尔法值的特定值以将所述第一颜色混和到所述背景颜色的查找表。8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述产生步骤包括具有背景颜色的特定值的査找表。9.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述产生步骤包括产生具有用于将所述第一颜色混和到所述背景的多个阿尔法值的以及用于将所述第二颜色混和到所述背景的多个阿尔法值的特定值的査找表。10.根据权利要求l所述的方法，其特征在于，判断所述第二多个RGB像素值中的第一RGB像素值是否在所述多个RGB像素值的所述指定部分中的步骤包括判断所述RGB像素值中的一个是否大于预定值。11.根据权利要求l所述的方法，其特征在于，判断所述第二多个RGB像素值中的第一RGB像素值是否在所述多个RGB像素值的所述指io定部分中的步骤包括判断所述RGB像素值中的一个是否在预定值的范围中。12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，判断所述RGB像素值中的一个是否大于预定值的步骤包括判断所述RGB像素值中的一个是否大于在RGB像素值的最大值附近的值。13.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，指定所述多个RGB像素值的一部分具有特定值的步骤包括在RGB像素值的最大值附近选择一组像素，使得所述第一颜色、第二颜色和透明位于在不同轴上绘出R、G、B的立方体的不同顶点上。14.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述指定所述多20个RGB像素值的一部分具有特定值的步骤还包括选择背景颜色的不同顶点。15.根据权利要求l所述的方法，其特征在于，显示所述第一RGB像素值的步骤包括将所述第一RGB像素值乘以X/Y的步骤，其中X是可能像素值的数量减去被指定具有特定值的像素值的数量，Y是可能像25素值的数量。16.根据权利要求l所述的方法，其特征在于，显示所述第一RGB像素值的步骤包括如果所述第一RGB像素值小于或等于X，则显示所述第一RGB像素值，如果所述第一RGB像素值大于X，则显示最大像素值X，其中X是可能像素值的数量减去被指定具有特定值的像素值的数量。17.在视频上叠加用于在视频画面上显示的字符的设备包括处理器，用于将多个RGB像素值显示在视频画面上，所述处理器指定所述多个RGB像素值的一部分具有特定值；输入装置，用于接收用于在视频画面上显示的具有第一多个RGB像素值的视频数据；所述处理器5适于将字符叠加在由所述输入装置接收到的所述视频数据上，以产生用于在视频画面上显示的具有第二多个RGB像素值的合成视频；所述处理器判断所述第二多个RGB像素值中的第一RGB像素值是否在所述多个RGB像素值的所述指定部分中，如果所述第一RGB像素值不在所述多个RGB像素值的所述指定部分中，则产生用于显示所述第一RGB像素io值的信号，如果所述第一RGB像素值在所述多个RGB像素值的所述指定部分中，则产生用于显示所述第一RGB像素值的所述特定值的信号。18.根据权利要求17所述的设备，其特征在于，所述处理器包括存储器和存储在所述存储器中的査找表，所述査找表包含所指定的多个RGB像素值的所述特定值。19.根据权利要求18所述的设备，其特征在于，所述査找表包含多个具有多个不同阿尔法值的颜色条目。全文摘要用于在视频上叠加用于在视频画面上显示的字符的方法和设备包括提供能够在视频画面上显示多个RGB像素值的系统；指定所述多个RGB像素值的一部分具有特定值；接收用于在视频画面上显示的具有第一多个RGB像素值的视频数据；将字符叠加在该视频数据上以产生用于在视频画面上显示的具有第二多个RGB像素值的合成视频；判断所述第二多个RGB像素值中的第一RGB像素值是否在所述多个RGB像素值的所述指定部分中；如果所述第一RGB像素值不在所述多个RGB像素值的所述指定部分中，则显示该第一RGB像素值；如果所述第一RGB像素值在所述多个RGB像素值的所述指定部分中，则确定所述第一RGB像素值的特定值，并显示所确定的所述第一RGB像素值的特定值。文档编号H04N11/00GK101268700SQ200680034495公开日2008年9月17日申请日期2006年9月20日优先权日2005年9月22日发明者G·M·米勒申请人:派尔高公司