CN1183752C - 显示复杂字符的技术 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于提供适合于在显示器上显示的复杂字符的系统和方法。代表该复杂字符的原始字符比特映象(214)被滤波，形成已滤波的比特映象，从而减少显示器闪烁的影响并且提高图像对比度。然后利用双线性定标操作跟着递归的三次定标操作使该已滤波的比特映象向下定标成目标比特映象。该目标比特映象有适合于存储到与该显示器(222)连接的存储设备(224)。

Description

显示复杂字符的技术

技术领域

本发明一般涉及显示系统，具体地说，涉及在显示器上显示复杂字符的方法和设备。

背景技术

部分由于与标准计算机显示器相比标准电视显示器的分辨率低得多，因此在标准电视显示器上显示网页的内容始终成为一种挑战问题。举个例子，图1显示常规NTSC标准TV画面100。该TV画面100是由有效画面区102构成，该有效画面区102是装载画面信息的该TV画面100的区域。在有效画面区102之外是用于行和场消隐的消隐区104。该有效画面区102利用帧106、像素108和扫描行110形成有效TV图像。帧106表示由诸如模拟视频摄象机、模拟电视等的各种各样的信源产生的静止图像。在使用隔行扫描的系统中，每个帧106表示一场的信息。根据所使用的扫描的类型，帧106也表示静止图像的其他分分解成分。帧106中的信息是通过任意数量的像素108来表示的。像素(“画面单元”的首字缩写)是图像中最小可识别的和可分解的区域和在固态摄象机中各个光传感器的离散位置。每个像素又表示数字化的信息并且经常由8比特代表，当然每个像素也可以由任意数量的比特表示。每个扫描行110包括任意数量的像素108，因此表示帧106之内的水平行信息。

在NTSC视频信号(使用隔行扫描的电视标准)中，每秒的60次地出现场信息，每秒的30次地出现帧(包括2场)信息，连续出现的帧信息产生了画面。隔行显示是一种在两个交织光栅中交替扫描行的显示。在常规隔行显示中，一帧有几百水平行(全屏)。这些行是从上到下、从顶到底扫描的。刷新率可变，但是通常在60至100Hz。刷新率低于60Hz会产生使人心烦的屏幕闪烁，使人头疼和眼睛痛。由于计算机使用逐行扫描，每秒30刷新信息帧，没有交替帧，因此计算机利用逐行扫描技术基本上消除了闪烁问题。

部分由于低分辨率和出现图像闪烁的综合问题，因此在标准NTSC制式显示器上显示网页、数字图像、文本等就成为重要的挑战。为了在电视显示器上显示诸如字符与数字的图像，通常把字符图像转换成适合于存储在与电视连接的存储器设备中的所谓的图形比特映象。这样的存储器通常包括在与电缆结合使用的机顶盒、WEBTV^TM等中。

显示字母与数字的常规方法包括利用本领域技术人员熟知的各种各样抗混淆技术对字符比特映象预处理，减少闪烁。在跨越边缘的像素的位置上通过把靠近边缘的像素设置成中间色，在灰度等级或色比特映象显示上使用抗混淆技术，使斜边呈现平滑。通常，对字符比特映象采用减少闪烁的抗混淆技术会使字符图像模糊。在诸如例如罗马字母中的那些简单连接的字符的情况下，由于这些字母基本上保持清楚，因此这样的模糊影响不会成为真正问题。但是，对于诸如中文和韩文中的那些字符，由于是由多重笔画形成的复杂字符，这样的模糊使这些多重连接的字符相当地模糊，在某些情况下，会改变字符的整个意思。

因此，就希望在标准电视显示器上清楚地显示例如中文和韩文的复杂字符的技术。

发明内容

广义上讲，本发明涉及在标准电视显示器上显示复杂字符的一种改进的方法、设备和系统。可以利用各种各样方式实现本发明，包括方法、系统、设备和计算机可读介质。下面讨论几个本发明的实施例。

根据本发明的一个方面，公开了一种用于提供在标准显示器上显示的复杂字符的图像的方法，作为一种用于提供在显示器上显示的复杂字符的图像的方法，其中该图像是由以行和列方式排列的许多像素构成的，并且由原始字符比特映象来表示的，该方法包括以下步骤：对原始字符比特映象和5×5高斯滤波器之间执行卷积，形成已滤波的字符比特映象；确定对比度增强因子；对该已滤波的比特映象执行第一类型定标操作，形成第一定标的比特映象；确定基于该第一定标的比特映象和目标比特映象的定标因子，其中该目标比特映象适合于存储到与该显示器连接的存储器设备中；以及使用第二类型定标操作对该第一定标的比特映象作进一步递归定标操作，形成基于该定标因子的该目标比特映象。在一个实施例中，初始地使用双线性定标技术跟着递归的三次定标技术对该已滤波的字符比特映象定标直至把滤波的字符比特映象减少到目标字符比特映象的大小。

当阅读下面详细的说明以及研究各种各样附图后，就能够清楚本发明的这些和其他的优点。

附图说明

参考下面的结合附图的说明将更好地理解本发明及其优点，这些附图是：

图1是标准电视显示；

图2是依据本发明的一个实施例的具有机顶盒的电视系统的方框图，利用该机顶盒可以显示复杂的字符；

图3示出依据本发明的一个实施例的比特映象的典型卷积和具有5×5核的高斯滤波器；

图4示出图2的具有机顶盒的电视系统，该ROM被设置成存储所提供的其每个对应于复杂字符的目标比特映象；

图5是详细地示出依据本发明的实施例的用于提供目标比特映象的处理过程的流程图；

图6详细地示出依据本发明的实施例的用于确定定标时间因子的处理过程的流程图；

图7是详细地示出依据本发明的实施例的用于滤波原始比特映象的处理过程的流程图；

图8是详细地示出依据本发明的实施例的用于进行三次定标操作的处理过程的流程图；

图9示出用来实现本发明的计算机系统；

图10A示出在标准显示器上所显示的常规处理的复杂字符；以及

图10B示出依据本发明的实施例所处理的图10A的复杂字符。

具体实施方式

在下面的说明中，将说明在显示器上显示复杂字符的机制和方法。虽然本发明将以标准电视显示器上所显示的网页的方式进行说明，但是本发明也适用于显示包含复杂字符任何图像。在这种讨论的术语中，复杂字符是一种由多重连接的笔画形成的字符，这样的复杂字符通常在中文和韩文出现。这些字符的符号特征使得在所显示的字符图像中的所有的笔画的清晰和无讹误变得至关重要。该字符笔画图像的完整性也是非常重要的，这是因为即使笔画组成或位置中的微小改变，也会使字符不清晰或者在某些情况下在该字符出现的地方造成误意。

在特定网页中所包含的字符图像通常以被称为字符比特映象的形式存储。比特映象是一种数据文件或结构，它对应于用于屏幕上显示的图像的比特。在大多数执行过程中，该比特映象有与将被存储在显示的视频存储器中的相同的格式，或其它情况下，有与设备相独立的比特映象相同的格式。在任何一种情况下，该比特映象的特征在于：图像的像素的宽度和高度和每像素的比特数，它确定了所表现的灰度或彩色梯度数。通常针对红、绿和兰分量的每一个，代表彩色图像的比特映象(“像素映象”)将有1和8比特之间的像素，但是也可以使用其它的色编码。为了提供给人眼对绿分量有较高的鉴别能力，有时与其它两个相比绿分量将有更多的比特。在大多数应用中，字符比特映象包括8比特，代表256灰度梯度。

为了使字符的斜边显得更加平缓并且减少隔行扫描电视显示器上普遍存在的闪烁效应，对通常大多数网页的灰度等级字符，采用被称为去折叠(anti-aliasing)的技术。典型的去折叠技术通过在边缘跨越的像素处把靠近边缘的像素设置成中间灰度、或如果可以适用的话，设置成中间彩色，以平滑斜边。最通常的例子是白背景上的黑字符。没有去折叠，斜边呈现齿形失真，就像阶梯一样，这在诸如标准电视显示器的低分辨率显示上，将是明显的。

在本说明的实施例中，用于生产尖锐的边缘并基本上不模糊的所产生的复杂字符图像的去折叠技术包括：用5×5高斯核的空间卷积处理。为了增加对比度加强并且从而更加清楚地刻画可见的所显示的复杂字符的边缘，用被称为对比度加强因子来减少卷积除数。通过增加对比度，就能够极大地减少因附近更大的因此也显然更亮的笔画使小笔画模糊的可能性。

除了减少可见的闪烁并且增加对比度之外，还对已滤波的比特映象进行一系列亚取样(也称为取分样)，以便减少比特映象的整体尺寸。这样，已亚取样的比特映象就能够被存储到与电视显示器连接的视频存储器中。在本说明的实施例中，这种亚取样包括第一双线性亚取样，把原始字符比特映象减少成目标字符比特映象的整数倍。然后，递归地进行三次的亚取样，把比特映象的大小减少成适于存储到视频存储器的目标大小比特映象。通过使用三次的取样方式，就能够减少比特映象的大小而基本上不丢失图像信息。这样，即使把比特映象从例如128比特x128比特减少到16比特x16比特，也能够保持笔画图像的完整性。

如图2所示大多数网络TV系统利用浏览器操作非常简单地进入互联网。典型的网络TV200包括机顶盒202，它主要是浏览器204。该浏览器204包括分析程序/格式化程序206，用于分开(分析)URL(通用源定位器)，该URL包含主机名称和文件，该文件包括了提供作为字符比特映象的各种各样的复杂字符。分析程序/格式化程序206把URL分成命名主机208和需求文件210。在本发明的一个实施例中，需求文件210采用本领域技术人员公知的HTLM(超文本链接标示语言)语句的形式。

当本地高速缓冲存储器212中没有存储所需求的文件的情况下，分析程序/格式化程序206进行与命名的主机208TCP(传输控制协议)连接，并且检索URL内容，该URL内容包括与所需求的URL文件210相关的原始字符比特映象214。分析程序/格式化程序206使用对应于需求的文件210的HTML语句，对所检索的原始字符比特映象214进行适当的格式化。然后把原始字符比特映象214送到滤波器216，使用滤波器216减少显示器闪烁效应。在本说明的实施例中，滤波器216对原始字符比特映象214和5×5高斯核218之间执行卷积(即，矩阵乘法)，通常按照图3所示的方法进行。在本说明的实施例中，在原始字符比特映象214的上部最左角开始这个卷积处理，并且按照阶梯方式从左向右和从顶向底进行，最后形成已滤波的比特映象。为了再归一化该已滤波的比特映象的振幅，用经对比度加强因子降低过的高斯核218的总和除该已滤波的比特映象。高斯核的总和意味着该高斯核的所有元素的总和。在优选实施例中，该对比度加强因子是该高斯核的最大值，在本说明的实施例中，该对比度加强因子是“5”。由于与已滤波的比特映象相关的图像经常是模糊的(缓和某些显示器闪烁的效应)，因此提高对比度就实际上降低了因较大且较亮的笔画所邻的小笔画变模糊的可能性。这样，在滤波过程中就保持了字符比特映象214的复杂结构。

回到图2，然后把该已滤波的比特映象送到抽取器220，该抽取器220设置成把该已滤波的比特映象的大小减少(十中取一)成适合与存储到视频(高速存储)存储器212的目标比特映象的大小。为了把已滤波的比特映象的大小减少成该目标比特映象的大小，首先执行双线性定标操作，把已滤波的比特映象的大小减少成一次定标比特映象，该一次定标比特映象具有涉及目标比特映象的维数的整数倍的维数。举个例子，如果已滤波的比特映象是128×128，目标比特映象的维数是20×20，则该双线性定标操作把原始字符比特映象的大小减少到一个有80×80的维数的比特映象。这些特定的维数是合适的，其原因在于80×80是目标比特映象(20×20)的整数倍中最大的比特映象的维数。

然后抽取器220递归地执行第二定标操作，在本说明的实施例中，第二定标操作是一个三次的定标操作，把第一定标的比特映象减少到目标比特映象的维数。通过使用三次定标，就有效地避免了要不然由于使用常规的平均方法丢失的信息。这样，目标比特映象基本上保留了已滤波的比特映象中所包含的信息，从而保持了显示的复杂字符中笔画的完整性。然后把目标比特映象存储到高速缓冲存储器212中，直到要把复杂字符显示到显示器222的时候。不过，为了在显示器222上进行显示，首先把目标比特映象送到与显示器222连接的帧缓冲器224。当准备显示时，再把目标比特映象送到帧226。

在有些情况下，涉及复杂字符的一组下线处理的比特映象被存储到如图4所示的包含机顶盒402的只读存储器(ROM)400中。在这样的情况下，当恢复了某个网页(或者文件)时，选择器单元404确定存储在ROM400中的对应于涉及该恢复文件的字符的是哪些比特映象，将在显示器上显示它们。所选择的字符比特映象于是传送到帧缓冲器224，并存储在其中，直至它们在显示在监视器222上时为止。这样，由于原始字符比特映象的预处理在存储到ROM400之前已经被离线处理，因此极大地简化了机顶盒的复杂性。

图5是处理过程500的流程图，它详细地显示了提供依据本发明的实施例的目标比特映象的处理过程500。在502处开始该处理500，检索各种各样输入参数。这样的输入参数包括定标因子，表示对原始字符比特映象执行的定标值。另一个输入参数被称为滤波水平，表示该滤波操作是否包括去折叠。还有另一个输入参数被称为每像素比特，代表特定系统的每像素的比特数。举个例子，有256灰度等级值的系统要求每个像素关联至少8个比特来表示这些256灰度等级值。一旦已经检索到输入参数，如果有非-ASCII字符比特映象，则在504处检索该非-ASCII字符比特映象。在506处，确定定标时间变量，它表示三次滤波器所执行的滤波操作的次数。举个例子，如果原始字符比特映象有128×128的维数，把该原始字符比特映象定标成80×80范围的一次定标比特映象，目标比特映象有20×20维数，则该定标时间因子是4，这是因为80×80表示了小于原始比特映象的维数的最大整数倍的目标比特映象的大小。

一旦已经确定了该定标时间变量，在508处，滤波原始字符比特映象，目的是基本上消除由于在低分辨率显示器类型的标准电视显示屏幕上显示时导致的字符笔画的损伤的图像衍生。在本说明的实施例中，利用5×5高斯核结合对比度加强因子实现滤波，该对比度加强因子用于提高显示的字符的最浅色像素与最深色像素之间的对比度。这样，极大地避免了最靠近更大的也就是更亮的笔画的那些小笔画的笔画完整性的任何损伤。

一旦已经适当地滤波了字符比特映象，则在510处对已滤波的比特映象执行双线性定标，形成第一定标比特映象，它有目标比特映象的整数倍的维数。一旦完成了双线性定标，接着在512处执行改进的递归的三次定标操作，形成目标比特映象，它具有适合于存储到与电视系统连接的视频存储器所需要的维数。利用三次取样方式减少了要不然由于使用常规应用的平均技术出现的信息损失。这样，保留了整体笔画的完整性。在需要进行量化的那些系统中，在514处对目标比特映象进行量化。量化就意味着，如果需要量化则与显示的显示器相称地减少每像素的比特。举个例子，如果原始字符比特映象的亮度分量的特征为每像素8比特，表示256灰度等级水平，但是该显示监视器仅能够显示2比特(即，4灰度等级水平)，则把该比特映象从8比特量化成2比特。举个例子，典型的标准电视显示器可以容纳表示4个灰度等级的2比特数据字，因此，在这样类型的系统中，有256灰度梯度(即，8比特)的目标比特映象必须降低成4灰度梯度。如果没有进行这样的量化，所显示的图像就整体上呈现更模糊，因此有害地影响了观察的复杂字符的完整性。

一旦已经适当地量化了目标比特映象，则在516处把它存储到视频存储器中，或者存储到任意合适的存储器设备中。如果，在518处确定存在附加的非-ASCII字符，则程序进入504，否则停止处理。

图6是处理过程600的流程图，它详细地显示了提供依据本发明的实施例的用于确定定标时间因子的处理过程600。应当知道这个处理过程600是确定步骤506的一个执行。在602处开始这个处理过程600，从已经送到的输入参数组中检索定标时间因子。在604处，确定原始字符比特映象的大小，而在606处，从已经送到的输入参数组中检索目标比特映象的大小。在608处，通过确定比特映象的维数(大小)，也就是目标比特映象的最大多倍整数值，确定第一定标因子。举个例子，如果原始字符比特映象有128×128维数，则第一定标的比特映象，也就是比原始字符比特映象小的目标比特映象的最大多倍整数值，是一个有80×80的维数的比特映象。在本说明的实施例中，该第一定标因子是双线性定标中使用的定标因子，在这个例子中，是120/80(＝1.5)。在610处，通过把目标比特映象的大小除中间的比特映象的大小并且通过把得到的结果除以“2”，就确定了三次定标操作使用的定标时间因子。在讨论的例子中，通过用“20”除“80”以及其结果“4”除以“2”得到了“2”的定标时间因子，就确定了定标时间因子。在本说明的实施例中，该定标时间因子指示把第一定标的比特映象减少成目标比特映象所执行的三次定标操作的次数。

图7是处理过程700的流程图，它详细地显示本发明的实施例中用于滤波原始字符比特映象的处理过程700。应当知道这个处理过程700是滤波步骤508的一个执行。在702处开始这个处理过程700，用5×5高斯滤波器执行原始字符比特映象的空间卷积。在本说明的实施例中，该卷积采取原始字符比特映象和5×5高斯滤波器的矩阵乘法的形式。在704处，利用由对比度加强因子减少的高斯滤波器总和，除该卷积的结果。在本说明的实施例中，该对比度加强因子是高斯核的大小(即，振幅)。这样，在提供改善的对比度加强的同时极大地消除了屏幕闪烁的不利影响，避免了附近的更大的因此显然更亮的笔画而使小的笔画模糊。

图8是处理过程800的流程图，它详细地显示了依据本发明的实施例的用于执行三次定标操作的处理过程800。在802处开始处理过程800，把计数器“i”初始化成“0”。在804处，利用三次定标操作使第一定标的比特映象向下定标。在806处，把计数器“i”增加“1”。在808处执行确定，确定计数器“i”是否大于定标时间因子。如果计数器“i”不大于定标时间因子，则控制程序前进到804作进一步滤波，否则，完成该三次定标操作。

图9显示了实现本发明所采用的计算系统900。该计算系统900，具体来说CPU902被设置成可以支持可视机器，这将受到本领域技术人员所理解的。本领域技术人员都知道，ROM起到把数据和指令单向地传送给CPU902的作用，而RAM通常用来按照双向方式传送数据和指令。CPU902通常可以包括任意数量的处理器。主存储设备904和906都包括任意合适的计算机-可读介质。通常是大容量的存储器设备的副存储介质908也双向耦合到CPU902，并且提供额外的数据存储容量。这个大容量存储器设备908是计算机-可读介质，可以使用它存储包括计算机码、数据等的程序。通常，大容量存储器设备908是诸如硬盘或者磁带的存储介质，通常比第一存储设备904和906速度慢。大容量存储器设备908可以采用磁带或者纸带的形式或者一些其他公知的设备。值得欣赏的是大容量存储器设备908之内保留的信息在合适的情况下可以按照标准的方式被混用成作为虚拟存储器的RAM设备906的部分。诸如CD-ROM的特定主存储设备904也可以把数据单向送到CPU902。

CPU902还耦合到一个或多个输入/输出设备910，这些输入/输出设备910包括诸如视频显示器、轨迹球、鼠标、键盘、麦克风、触摸屏、换能器卡(transducercard)读取器、磁或纸带读取器、写字板、唱针、声音或手写识别器或者诸如其他计算机的其他公知的输入设备，但是并不局限于此。最后，CPU902利用总的以912所示的网络连接，可选择地耦合到计算机或者电通信网络，例如，互联网或者内部网。利用这种网络连接，可以预料到在这些上述方法的步骤的情况下CPU902可以从网络接收信息并且把信息输出给网络。这些信息经常表示成由CPU902执行的指令序列，这些信息可以被按照例如采用载波的计算机数据信号的形式从网络接收以及输出给网络。计算机硬件和软件的领域技术人员熟悉上述的设备和材料。

图10A显示了在标准电视显示器上显示的一系列常规处理的复杂字符。图10B显示了依据本发明的一个实施例处理过的相同的一系列复杂字符。如图所示，与图10A所示的模糊的字符相比，图10B的复杂字符相当清楚并且更明显。

虽然仅说明了一些本发明的实施例，但是应当知道在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本发明还能够采用许多其他的特定形式。举个例子，显示复杂字符的方法可以应用到任何视频系统。

虽然使用标准电视系统的方式说明了本发明，但是应当知道在任意适合的视频系统中可以正常地实现本发明。因此，目前的例子可以被认为是示例性的和非限制性的，并且本发明不局限于这里所给出的细节，但是在附加的权利要求的范围之内沿着它们相等的全范围，可以更改本发明。

Claims (9)

1.一种用于提供在显示器上显示的复杂字符的图像的方法，其中该图像是由以行和列方式排列的许多像素构成的，并且由原始字符比特映象来表示的，该方法包括以下步骤：

对原始字符比特映象和5×5高斯滤波器之间执行卷积，形成已滤波的字符比特映象；

确定对比度增强因子；

对该已滤波的比特映象执行第一类型定标操作，形成第一定标的比特映象；

确定基于该第一定标的比特映象和目标比特映象的定标因子，其中该目标比特映象适合于存储到与该显示器连接的存储器设备中；以及

使用第二类型定标操作对该第一定标的比特映象作进一步递归定标操作，形成基于该定标因子的该目标比特映象。

2.如权利要求1所要求的方法，其特征在于该第一类型定标操作是双线性定标操作。

3.如权利要求2所要求的方法，其特征在于该第二类型定标操作是三次定标操作。

4.如权利要求3所要求的方法，其特征在于滤波操作还包括以下步骤：

用具有高斯核的高斯滤波器倍增该原始比特映象，形成一个倍增的比特映象；以及

用已减少的核除数除该倍增的比特映象，形成该已滤波的比特映象，其中通过该减少的核除数所进行的除法提高了已滤波的比特映象的最黑像素与最亮像素之间的对比度；

该减少的核除数是经对比度加强因子减少的核的总和，其中该核的总和是该核的元素的总和。

5.如权利要求4所要求的方法，其特征在于该核是5×5高斯核。

6.如权利要求1所要求的方法，其特征在于该显示器耦合到适合于接收电视信号的电视系统。

7.如权利要求6所要求的方法，其特征在于该电视系统耦合到一个机顶盒，该机顶盒设置成从主计算机检索所要求的文件，其中该要求的文件包括该原始字符比特映象。

8.如权利要求7所要求的方法，其特征在于该机顶盒包括适合于存储该目标比特映象的高速缓冲存储器。

9.如权利要求8所要求的方法，其特征在于该高速缓冲存储器是只读存储器，被设置成存储多个提供的目标比特映象，每个目标比特映象对应于特定的复杂字符。

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