确定像素空间掩码矩阵的像素到边界的最短距离的方法技术

本发明专利技术涉及电视节目制作领域的字幕渲染技术，具体涉及一种在基于像素空间掩码矩阵模型的字幕渲染中确定像素空间掩码矩阵的像素到边界的最短距离的方法。该方法从字幕对象多边形矢量轮廓边界上的一点和下一点沿各自加边方向逐层计算加边区域内的点到轮廓的距离，适当选取计算步长，从而保证了计算的精度，为后续字幕渲染程序的纹理贴图和形态渐变径向色彩填充的实现提供了保障。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电视节目制作领域的字幕渲染技术，具体涉及一种在基于像素空间掩码矩阵模型的字幕渲染中。
技术介绍
由于电视字幕具有独立的表意功能，作为一种必备的电视节目要素，电视字幕是 一种重要的电视图文的展现形式。随着电视频道、节目内容的细分，各个部门的分工也更加 专业化，对于不同类型节目的制作，以单一类型的字幕系统已很难满足要求。另外，电视节 目的日益多样性和电视观众欣赏、鉴赏水平的不断提高，也要求电视字幕的应用模式必然 朝着多样性的方向发展。 从广义的角度来说，电视字幕所处理的字幕对象可以分为图形和文字两个部分。 图形包括各种规则形状的图形、由基本图形元素组成的复合图形和任意不规则图形，文字 包括世界上各种语种的文字。 从计算机展现的角度来说，字幕对象渲染的最终目的是根据图形化的矢量信息和 图像纹理，采用数字图像处理的相关算法，得到由32位RGBA表示的像素组成的一帧图像。 因此将字幕对象归一化为一种图形表达形式，有利于数字图像处理算法的统一化。 从计算机图形学的角度来说，可以将所有类型的字幕对象视为由一系列直线和曲 线组成的图形。计算机图形学的主要研究内容就是研究如何在计算机中表示图形、以及利 用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法。图形通常由点、线、面、体等几何 元素和灰度、色彩、线型、线宽等非几何属性组成。从处理技术上来看，图形主要分为两类， 一类是基于线条信息表示的，如工程图、等高线地图、曲面的线框图等，另一类是明暗图，也 就是通常所说的真实感图形。计算机图形学一个主要的目的就是要利用计算机产生令人赏 心悦目的真实感图形。为此，必须建立图形所描述的场景的几何表示，再用某种光照模型， 计算在假想的光源、纹理、材质属性下的光照明效果。 在计算机图形学中，Bezier曲线是一种重要的多项式参数曲线。平面中的任意 N(N>= 2)个点都可以构成一个Bezier曲线。这N个点称为Bezier曲线的控制顶点，N 个点组成的多边形称为Bezier曲线的控制多边形。在字幕渲染技术中，可以使用Bezier 曲线来表达所有字幕对象的矢量信息，将字幕对象的原始矢量轮廓转化为二次Bezier曲 线，并将一个内部自相交Bezier封闭曲线分成多个封闭轮廓，根据交点将一条Bezier线段 分割成若干条首尾相连的线段，在字幕矢量轮廓中确定每一条Bezier线段的内边/外边属 性，根据内边/外边属性对字幕矢量轮廓进行规并整理，最终得到若干不相交的封闭轮廓。 然后，将字幕对象的矢量轮廓离散化为直线段，计算字幕对象的多边形矢量轮廓的属性，进 一步根据多边形的方向和加边类型，创建出用来加内边和外边的多边形矢量轮廓。 当针对字幕对象的矢量信息进行上述处理后，对字幕进行渲染，渲染引擎创建像 素空间掩码矩阵模型，该模型为一个二维矩阵模型，对应最终渲染后的像素空间，矩阵中每 个像素点包括 下属性数据①一个像素到边界的最短距离Border,②一个像素到最外侧边的侧边方向的距离Side,③经过一个像素的所有边界围成的多边形的面积Area, —个 像素的类型Type，⑤一个像素是否已经进行了反走样处理的标志bAntialiasing。 由于在将字幕对象的原始矢量轮廓(Bezier封闭曲线)离散化成由直线段组成的 封闭多边形之后，可以将原来的像素空间放大512倍，即一个像素被分成了 512份。像素的 坐标空间由原来的(O，O，l，l)浮点数坐标空间转换为(0，0，512，512)整数坐标空间。此时 的一个像素被表示成了一个正方形区域，其初始面积为512X512。以上的Border、 Side、 Area的值都是在512X512的坐标空间中，因此，可以将以上这些数据当作一个像素的掩 码。 当像素空间掩码矩阵模型中的Border、 S ide、 Area和Type的值都已经产生后， 就可以根据字幕渲染纹理属性对字幕对象进行纹理贴图以及形态渐变径向色彩填充处理， 在贴图的过程中进行边缘像素的反走样处理。在对字幕对象进行纹理贴图和形态渐变径 向色彩填充处理时，需要用到像素到边界的最短距离Border值来判断像素的位置，并根据 Border值对边缘像素的色彩赋值进行反走样处理，因此，如何准确的确定像素到边界的最 短距离Border值，对于基于像素空间掩码矩阵模型的字幕渲染方法来说非常重要。但是， 对于整个像素空间掩码矩阵的大量像素点来说，如果只是根据点到直线的距离来逐一计 算，则计算量很大，而且缺少逻辑性，另外，像素到边界的最短距离Border值只是在加边的 区域内才有价值，所以，需要找到一种合理的方法来准确的确定像素空间掩码矩阵的像素 到边界的最短距离。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述基于像素空间掩码矩阵模型的字幕渲染技术的实现原理，提供一种，为字幕对象的纹理 贴图以及形态渐变径向色彩填充的实现提供保障。 本专利技术的技术方案如下一种确定像素空间掩码矩阵的像素到边界的最短距离的 方法，包括如下步骤 (1)在字幕对象的多边形矢量轮廓边界上选取直线段(P0， Pl)，确定直线段(P0， Pl)两个端点P0、 Pl的坐标(P0. x， P0. y) 、 (P1. x， Pl. y)以及两个端点的加边方向的向量 (P0. dx， P0. dy) 、 (P1. dx， Pl. dy); (2)设定沿加边方向逐层计算的距离k、步长s，根据PO、Pl的加边方向的向量依 次计算P0、P1在加边方向上所对应的点P2、P3、P4、P5的坐标； (3)由P2、P3、P4、P5点围成四边形，遍历四边形内的所有像素点，根据点到直线垂 直距离的计算公式，计算每个点到直线段(P0，P1)的距离。 进一步，如上所述的，步骤(1)中两个端点的加边方向的向量是根据加边方向的角度确定的，加边方向的向量与加边方向的角度的关系如下 P0. dx = Cos (AO) P0. dy = Sin (AO) PI. dx = Cos (Al) PI. dy = Sin (Al) 其中，P0点的加边方向的角度为A0， PI点的加边方向的角度为Al。 进一步，如上所述的，步骤(2)中P2、P3、P4、P5点的坐标按如下方式确定: P2、 P4的坐标根据P0点来计算 P2. x = P0. x+ (k-s) *P0. dx ; P2. y = P0. y+ (k_s) *P0. dy ; P4. x = P0. x+k*PO. dx ; P4. y = PO. y+k*PO. dy ; P3、 P5的坐标根据PI点来计算 P3. x = PI. x+ (k-s) *P1. dx ; P3. y = PI. y+ (k_s) *P1. dy ; P5. x = PI. x+k氺P1. dx ; P5. y = PI. y+k*Pl. dy。 本专利技术的有益效果如下本专利技术针对字幕对象的多边形矢量轮廓进行加边(内边 或外边)处理后，如何准确合理的确定加边区域内的像素到多边形矢量轮廓边界的距离提 出了一种实用的解决方案，从边界上的一点和下一点沿各自加边方向逐层计算加边区域内 的点到轮廓的距离，从而保证了计算的精度，为后续字幕渲染程序的纹理贴图和形态渐变 径向色彩填充的实现提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定像素空间掩码矩阵的像素到边界的最短距离的方法，包括如下步骤：（１）在字幕对象的多边形矢量轮廓边界上选取直线段（Ｐ０，Ｐ１），确定直线段（Ｐ０，Ｐ１）两个端点Ｐ０、Ｐ１的坐标（Ｐ０．ｘ，Ｐ０．ｙ）、（Ｐ１．ｘ，Ｐ１．ｙ）以及两个端点的加边方向的向量（Ｐ０．ｄｘ，Ｐ０．ｄｙ）、（Ｐ１．ｄｘ，Ｐ１．ｄｙ）；（２）设定沿加边方向逐层计算的距离ｋ、步长ｓ，根据Ｐ０、Ｐ１的加边方向的向量依次计算Ｐ０、Ｐ１在加边方向上所对应的点Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５的坐标；（３）由Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５点围成四边形，遍历四边形内的所有像素点，根据点到直线垂直距离的计算公式，计算每个点到直线段（Ｐ０，Ｐ１）的距离。

【技术特征摘要】
一种确定像素空间掩码矩阵的像素到边界的最短距离的方法，包括如下步骤(1)在字幕对象的多边形矢量轮廓边界上选取直线段(P0，P1)，确定直线段(P0，P1)两个端点P0、P1的坐标(P0.x，P0.y)、(P1.x，P1.y)以及两个端点的加边方向的向量(P0.dx，P0.dy)、(P1.dx，P1.dy)；(2)设定沿加边方向逐层计算的距离k、步长s，根据P0、P1的加边方向的向量依次计算P0、P1在加边方向上所对应的点P2、P3、P4、P5的坐标；(3)由P2、P3、P4、P5点围成四边形，遍历四边形内的所有像素点，根据点到直线垂直距离的计算公式，计算每个点到直线段(P0，P1)的距离。2. 如权利要求1所述的确定像素空间掩码矩阵的像素到边界的最短距离的方法，其特 征在于步骤(1)中两个端点的加边方向的向量是根据加边方向的角度确定的，加边方向 的向量与加边方向的角度的关系如下PO. dx = Cos(...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴正斌，
申请(专利权)人：新奥特北京视频技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]