图像处理方法、装置及系统和计算机可读介质与流程

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种图像处理方法、一种图像处理装置、一种图像处理系统和一种计算机可读介质。

背景技术：

通常视频处理器均具备多个图层，以用于实现显示不同的内容，营造不同的显示效果。但传统的视频处理器的图层一般均为矩形的窗口，且不具备透明度系数的设置，窗口之间以重叠覆盖(overlay)的方式进行叠加，在两个图层重叠的区域，会出现优先级低的图层被优先级高的图层覆盖的情况。同时，该重叠覆盖方式不具备透明叠加的功能，难以利用这种特性实现一些如淡入淡出等效果。另外，窗口的形状均为矩形，无法实现其他如心形、蝶形等特殊造型的窗口，显示效果非常有限。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种图像处理方法、一种图像处理装置、一种图像处理系统以及一种计算机可读介质，可实现透明叠加和任意形状窗口显示，提升了显示效果。

一方面，本发明实施例提供的一种图像处理方法，包括：缓存多个输入图层的图像数据；缓存所述多个输入图层的逐点透明度数据；以及在输出时序的驱动下，对所述多个输入图层中的每个目标输入图层的所述图像数据中的目标像素数据和所述逐点透明度数据中的目标逐点透明度数据进行同步读取并合并处理得到所述目标输入图层的合并后图像数据，并结合所述目标输入图层的全局透明度系数对所述合并后图像数据进行叠加处理，以得到输出图像的对应位置图像数据。

上述技术方案可以具有如下优点或有益效果：通过将输入图层的全局透明度系数和逐点透明度数据应用到图层叠加处理中，实现了图层间的透明显示和任意形状的窗口造型，显示样式丰富多彩，极大提升了输出图像的显示效果。

在本发明的一个实施例中，所述结合所述目标输入图层的全局透明度系数对所述合并后图像数据进行叠加处理采用如下公式：

newdatan＝αn*indatan+(1-αn)*newdatan-1

αn＝perpixelalphan*glblalphan

其中，n表示进行叠加处理的目标输入图层的层数，为大于0的正整数，indatan为第n目标输入图层的目标像素数据，perpixelalphan为第n目标输入图层的目标逐点透明度数据的归一化值,glblalphan为第n目标输入图层的全局透明度系数，当n＝1时，newdata0为背景层的目标像素数据，当n＞1时，newdatan-1为第(n-1)目标输入图层叠加后的目标像素数据，newdatan为所述第n目标输入图层叠加后的目标像素数据。

在本发明的一个实施例中，在所述缓存所述多个输入图层的逐点透明度数据的步骤之前，还包括：对与所述多个输入图层分别对应的多个逐点透明度素材进行缩放处理，以得到所述多个输入图层的所述逐点透明度数据。

在本发明的一个实施例中，每个所述逐点透明度素材为图片，且以所述图片中的每个像素的亮度值或多个颜色通道中的一个目标颜色通道的灰度值表示相对应的所述输入图层中的对应像素的逐点透明度数据。

在本发明的一个实施例中，所述对所述多个输入图层中的每个目标输入图层的所述图像数据中的目标像素数据和所述逐点透明度数据中的目标逐点透明度数据进行合并处理得到所述目标输入图层的合并后图像数据，具体为：按照所述多个输入图层的优先级顺序对所述目标输入图层的所述目标像素数据和所述目标逐点透明度数据进行逐行合并处理，得到所述目标输入图层的所述合并后图像数据。

另一方面，本发明实施例提供的一种图像处理装置，包括：多个图像数据缓存，用于缓存多个输入图层的图像数据；多个透明度数据缓存，用于缓存所述多个输入图层的逐点透明度数据；叠加处理模块；以及多个数据生成模块，用于在输出时序的驱动下，对所述多个输入图层中的每个目标输入图层的所述图像数据中的目标像素数据和所述逐点透明度数据中的目标逐点透明度数据进行同步读取并合并处理得到所述目标输入图层的合并后图像数据发送至所述叠加处理模块，由所述叠加处理模块结合所述目输入图层的全局透明度系数对所述合并后图像数据进行叠加处理，以得到输出图像的对应位置图像数据。

在本发明的一个实施例中，所述由所述叠加处理模块结合所述输入图层的全局透明度系数对所述合并后图像数据进行叠加处理采用如下公式：

newdatan＝αn*indatan+(1-αn)*newdatan-1

αn＝perpixelalphan*glblalphan

其中，n表示进行叠加处理的目标输入图层的层数，为大于0的正整数，indatan为第n目标输入图层的目标像素数据，perpixelalphan为第n目标输入图层的目标逐点透明度数据的归一化值,glblalphan为第n目标输入图层的全局透明度系数，当n＝1时，newdata0为背景层的目标像素数据，当n＞1时，newdatan-1为第(n-1)目标输入图层叠加后的目标像素数据，newdatan为所述第n目标输入图层叠加后的目标像素数据。

在本发明的一个实施例中，所述图像处理装置还包括：多个缩放模块，用于用于分别对与所述多个输入图层分别对应的多个逐点透明度素材进行缩放处理，以得到所述多个输入图层的所述逐点透明度数据。

在本发明的一个实施例中，所述多个图像数据缓存、所述多个透明度数据缓存、所述叠加处理模块和所述多个数据生成模块整合于可编程逻辑器件。

在本发明的一个实施例中，所述数据生成模块对所述多个输入图层中的每个目标输入图层的所述图像数据中的目标像素数据和所述逐点透明度数据中的目标逐点透明度数据进行合并处理得到所述目标输入图层的合并后图像数据，具体为：按照所述多个输入图层的优先级顺序对所述目标输入图层的所述目标像素数据和所述目标逐点透明度数据进行逐行合并处理，得到所述目标输入图层的所述合并后图像数据。

又一方面，本发明实施例提供的一种图像处理系统，包括：存储器和连接所述存储器的处理器，所述存储器存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序时执行如前述的图像处理方法。

再一方面，本发明实施例提供的一种计算机可读介质，其为非易失性存储器且存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行如前述的图像处理方法。

上述一个或多个技术方案可以具有如下优点或有益效果：本发明实施通过将输入图层的全局透明度系数和逐点透明度数据引入图层叠加处理中，并通过设置不同的全局透明度系数来实现半透明、半融合、淡出淡入等效果，用户可根据需要通过载入不同的逐点透明度数据模版来实现类似于局部透明、固定位置透明、心形、蝶形等任意形状、造型的窗口，样式丰富多彩，可扩展性非常强，极大提升了显示效果，营造不一样的氛围，极大地丰富了应用场合，增加输出显示的吸引力，提升了产品竞争力。另外，通过采用图片素材的像素的亮度或一个颜色通道的灰度值表示逐点透明度数据并进行合并、叠加处理，可使得用户可以随意设置逐点透明度数据以得到想要的图层叠加效果，提升用户体验度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明第一实施例提供的一种图像处理方法的流程示意图。

图2为本发明第一实施例中的逐点透明度素材的示意图。

图3为本发明第一实施例实现的半透明叠加的效果图。

图4为本发明第一实施例实现的异形窗口叠加的效果图。

图5为本发明第二实施例提供的一种图像处理装置的结构示意图。

图6为本发明第三实施例提供的一种图像处理系统的结构示意图。

图7为本发明第四实施例提供的一种计算机可读介质的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

【第一实施例】

如图1所示，本发明第一实施例提供的一种图像处理方法，包括步骤：

s11：缓存多个输入图层的图像数据；

s13：缓存所述多个输入图层的逐点透明度数据；以及

s15：在输出时序的驱动下，对所述多个输入图层中的每个目标输入图层的所述图像数据中的目标像素数据和所述逐点透明度数据中的目标逐点透明度数据进行同步读取并合并处理得到所述目标输入图层的合并后图像数据，并结合所述目标输入图层的全局透明度系数对所述合并后图像数据进行叠加处理，以得到输出图像的对应位置图像数据。

为便于理解本发明，下面将结合图2至图4对本实施例的图像处理方法的各个步骤进行详细描述。

视频处理器通常用于对输入图层的图像数据进行处理得到输出图像。视频处理器例如包括微处理器和连接微处理器的可编程逻辑器件例如fpga(field-programmablegatearray，现场可编程门阵列)。可编程逻辑器件在微处理器的控制下对输入图层的图像数据(或视频数据)进行处理例如图像数据的缩放、缓存、合并、叠加等。

首先，缓存多个输入图层的图像数据。图像数据例如为输入图层的rgb数据。fpga包括多个缓存。多个输入图层的图像数据分别存储于不同缓存中。多个缓存的大小可根据实际情况设置，只要确保内部数据不会出现溢出或者读空的情况即可。当然，在此之前，为了使多个输入图层的分辨率(大小)与输出图像的分辨率一致，fpga可以对所述多个输入图层的原始图像数据进行缩放处理，得到所述多个输入图层的所述图像数据。所述多个输入图层的原始图像数据例如存储于与连接fpga的外部ddr内。所述缩放处理可由fpga或者视频缩放芯片实现。此处值得一提的是，当所述多个输入图层的原始图像数据的分辨率与输出图像的分辨率一致时，则所述多个输入图层的原始图像数据则不需进行缩放。

然后，缓存所述多个输入图层的逐点透明度数据。多个输入图层的逐点透明度数据分别存储于fpga的不同缓存中。逐点透明度数据可以根据用户需求由用户生成多个输入图层分别对应的多个逐点透明度素材并载入，也可以由计算生成。逐点透明度素材可例如为图片。逐点透明度素材可包括各种不同的造型，例如心形、蝴蝶形等。逐点透明度数据例如以图片中的各个像素的亮度值或者多个颜色通道如r、g、b或其它颜色通道中的一个颜色通道的灰度值来表示。逐点透明度数据的取值范围例如为0～255。当逐点透明度数据取最大值255(0xff)时，表示该像素完全不透明；当逐点透明度数据取最小值0(0x0)时，表示该像素完全透明；当逐点透明度数据取0～255之间的数值时，表示该像素部分透明。逐点透明度数据与逐点透明度系数(或称逐点透明度数据的归一化值)分别对应，即逐点透明度数据取最大值255(0xff)时，逐点透明度系数为1，逐点透明度数据取最小值0(0x0)时，逐点透明度系数为0。参见图2，其为一个造型为心形的逐点透明度素材。心形中心区域的逐点透明度数据均为255，逐点透明度系数为1，表示心形中心区域完全不透明；心形之外的区域的逐点透明度数据均为0，逐点透明度系数为0，表示心形之外的区域完全透明；心形的边缘区域的逐点透明度数据由内向外从255逐渐减小至0，逐点透明度系数也相应地由内向外从1逐渐减小至0，形成心形图像逐渐透明的效果。此外，通常逐点透明度素材的尺寸大小(分辨率)和对应的输入图层的尺寸大小(分辨率)不一定完全匹配，且在一些特殊的应用场合中，输入图层的尺寸大小会动态地发生变化，因此就要求逐点透明度素材的尺寸大小能够根据输出图像的尺寸大小任意地进行匹配、调整，fpga可以对与多个输入图层分别对应的多个逐点透明度素材进行实时缩放处理，缩放后的多个逐点透明度素材的尺寸大小分别与多个输入图层的尺寸大小、输出图像的尺寸大小完全匹配。

最后，在输出时序的驱动下，对所述多个输入图层中的每个目标输入图层的所述图像数据中的目标像素数据和所述逐点透明度数据中的目标逐点透明度数据进行同步读取并合并处理得到所述目标输入图层的合并后图像数据，并结合所述目标输入图层的全局透明度系数对所述合并后图像数据进行叠加处理，以得到输出图像的对应位置图像数据。输出时序例如是fpga为控制输出图像的输出产生的控制信号，例如输出时序可以控制输出图像逐行输出图像数据。在输出时序的驱动下，fpga例如按照多个输入图层的优先级依次对多个输入图层中的目标输入图层的图像数据中的目标像素数据和逐点透明度数据中的目标逐点透明度数据进行同步读取，然后将目标像素数据和目标逐点透明度数据进行合并处理得到合并后图像数据。当然，在本发明其它实施例中，fpga也可以同时对多个输入图层的图像数据中的目标像素数据和逐点透明度数据中的目标逐点透明度数据进行同步读取，本发明不以此为限。目标像素数据可例如为图像数据中的行像素数据，目标逐点透明度数据例如为逐点透明度数据中的行逐点透明度数据，因此，对所述多个输入图层中的每个目标输入图层的所述图像数据中的目标像素数据和所述逐点透明度数据中的目标逐点透明度数据进行合并处理得到所述目标输入图层的合并后图像数据具体为：按照所述多个输入图层的优先级顺序对所述目标输入图层的所述目标像素数据和所述目标逐点透明度数据进行逐行合并处理，得到所述目标输入图层的所述合并后图像数据。当然也可以为其它部分或者整个图像的图像数据和逐点透明度数据。目标像素数据例如为rgb数据，合并后图像数据为argb格式数据，其中a表示逐点透明度数据。多个输入图层的优先级表示多个输入图层的相对层级关系。例如优先级高的输入图层位于优先级低的输入图层之上。用户可根据用户需求通过微处理器来设定多个输入图层的优先级。

具体地，例如，输出时序为输出图像的第一像素行时，fpga根据多个输入图层的优先级对优先级最低的第一目标输入图层的图像数据中对应输出图像第一像素行的行像素数据和逐点透明度数据中的行逐点透明度数据进行同步读取。当然，此处读取第一目标输入图层上对应输出图像第一像素行的行像素数据和行逐点透明度数据有可能没有数据，即第一目标输入图层在对应输出图像第一像素行位置没有图像数据，则不需要与背景层进行叠加处理，fpga根据多个输入图层的优先级继续读取其它图层的数据。

当第一目标输入图层在对应输出图像第一像素行位置存在图像数据时，fpga将读取到的行像素数据和行逐点透明度数据进行合并处理得到第一目标输入图层的行合并后图像数据。之后，结合第一目标输入图层的全局透明度系数将得到的第一目标输入图层上对应输出图像第一像素行的行合并后图像数据和背景层上对应输出图像第一像素行的图像数据进行叠加处理，得到第一目标输入图层处理后行像素数据。进一步地，输出图像的背景层的上所有像素的图像数据为rgb(0,0,0)，也即背景层的颜色为黑色。叠加处理采用如下公式：

newdata1＝α1*indata1+(1-α1)*newdata0(公式1)

α1＝perpixelalpha1*glblalpha1(公式2)

其中，indata1为第一目标输入图层的行像素数据，perpixelalpha1为第一目标输入图层的行逐点透明度系数,glblalpha1为第一目标输入图层的全局透明度系数，newdata0为背景层的行像素数据，newdata1为第一目标输入图层处理后行像素数据。

然后，fpga根据多个输入图层的优先级对优先级次低的第二目标输入图层的图像数据中对应输出图像第一像素行的行像素数据和逐点透明度数据中的行逐点透明度数据进行同步读取。同样，当读取第二目标输入图层上对应输出图像第一像素行的行像素数据和行逐点透明度数据没有数据时，也即第二目标输入图层在对应输出图像第一像素行位置没有图像数据输出，也不需要与背景层进行叠加处理，fpga根据多个输入图层的优先级继续读取其它图层的数据。

当第二目标输入图层在对应输出图像第一像素行位置存在图像数据输出时，fpga将读取到的行像素数据和行逐点透明度数据进行合并处理得到第二目标输入图层的行合并后图像数据。之后，结合第二目标输入图层的全局透明度系数将得到的第二目标输入图层上对应输出图像第一像素行的行合并后图像数据和第一目标输入图层处理后行像素数据进行叠加处理，得到第二目标输入图层处理后行像素数据。

以此类推，直到fpga按照优先级将所述多个输入图层的每一个目标输入图层对应输出图像第一输出图像第一像素行的行像素数据和逐点透明度数据中的行逐点透明度数据进行同步读取、合并、叠加处理完成。叠加处理采用如下公式：

newdatan＝αn*indatan+(1-αn)*newdatan-1(公式3)

αn＝perpixelalphan*glblalphan(公式4)

其中，n表示进行叠加处理的目标输入图层的层数，为大于1的自然数，indatan为第n目标输入图层的行像素数据，perpixelalphan为第n目标输入图层的行逐点透明度数据的归一化值(或称行逐点透明度系数)，glblalphan为第n目标输入图层的全局透明度系数，newdatan-1为第(n-1)目标输入图层叠加后的行像素数据，newdatan为所述第n目标输入图层叠加后的行像素数据。

最后，将最后一个目标输入图层处理后行像素数据作为输出图像第一像素行的行图像数据。

之后，在输出时序的驱动下，fpga按照与输出时序为输出图像的第一像素行时相同的处理方式，对输出时序为输出图像的其它像素行进行数据读取、合并、叠加处理，得到输出图像所有像素行的图像数据以供输出。

这样一来就实现了多个输入图层的透明叠加。当需要输入图层整体半透明时，只需要设置对应输入图层的全局透明度系数的值小于1即可(参见图3)。当需要实现各种特殊造型的窗口例如的部分图像显现，部分图像完全透明时，则将需要显现部分图像对应逐点透明度系数设置为1，需要完全透明的部分图像对应的逐点透明度系数设置为0，过渡区域的部分图像对应的逐点透明度系数设置为0～1之间即可(参见图4)。通过这种方式可实现各种各样的图像造型，极大地丰富了图像的显示效果。

综上所述，本发明实施通过将输入图层的全局透明度系数和逐点透明度数据引入图层叠加处理中，并通过设置不同的全局透明度系数来实现半透明、半融合、淡出淡入等效果，用户可根据需要通过载入不同的逐点透明度数据模版来实现类似于局部透明、固定位置透明、心形、蝶形等任意形状、造型的窗口，样式丰富多彩，可扩展性非常强，极大提升了显示效果，营造不一样的氛围，极大地丰富了应用场合，增加输出显示的吸引力，提升了产品竞争力。另外，通过采用图片素材的像素的亮度或一个颜色通道的灰度值表示逐点透明度数据并进行合并、叠加处理，可使得用户可以随意设置逐点透明度数据以得到想要的图层叠加效果，提升用户体验度。

【第二实施例】

如图5所示，本发明第二实施例提供一种图像处理装置100。图像处理装置100例如包括：多个图像数据缓存110、多个透明度数据缓存130、多个数据生成模块150和叠加处理模块170。

多个图像数据缓存110，用于缓存多个输入图层的图像数据。

多个透明度数据缓存130，用于缓存所述多个输入图层的逐点透明度数据。

多个数据生成模块150，用于在输出时序的驱动下，对所述多个输入图层中的每个目标输入图层的所述图像数据中的目标像素数据和所述逐点透明度数据中的目标逐点透明度数据进行同步读取并合并处理得到所述目标输入图层的合并后图像数据发送至叠加处理模块170。

叠加处理模块170，用于结合所述目输入图层的全局透明度系数对所述合并后图像数据进行叠加处理，以得到输出图像的对应位置图像数据。

进一步地，多个图像数据缓存110、多个透明度数据缓存130、多个数据生成模块150和叠加处理模块170整合于可编程逻辑器件中。

此外，图像处理装置100还包括多个缩放模块190，用于用于分别对与所述多个输入图层分别对应的多个逐点透明度素材进行缩放处理，以得到所述多个输入图层的所述逐点透明度数据。进一步地，多个缩放模块190整合于可编程逻辑器件中。

本实施例中的图像处理装置100中的各模块之间的具体工作过程和技术效果参见前述第一实施例的描述。

【第三实施例】

如图6所示，本发明第三实施例提供一种图像处理系统300。图像处理系统300包括存储器310和连接存储器310的处理器330。存储器310可例如为非易失性存储器，其上存储有计算机程序311。处理器330可例如包括嵌入式处理器。处理器330运行计算机程序311时执行前述第一实施例提供的图像处理方法。

【第四实施例】

如图7所示，本发明第四实施例提供一种计算机可读介质500，存储有计算机可执行指令510。计算机可执行指令510用于执行如前述第一实施例的图像处理方法。计算机可读介质500为非易失性存储器，例如包括：磁介质(如硬盘、软盘和磁带)，光介质(如cdrom盘和dvd)，磁光介质(如光盘)以及专门构造为用于存储和执行计算机可执行指令的硬件装置(如只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、闪存等)。计算机可读介质500可由一个或多个处理器或处理装置来执行计算机可执行指令510。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多路单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多路网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。