[发明专利]波形抗锯齿方法及波形抗锯齿处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种波形处理方法和处理装置，尤其是对波形进行抗锯齿的方法和装置。

背景技术

在很多领域都涉及到对波形进行采样显示。从数学角度上讲，波形是一种连续光滑的曲线，它的所有点都是无限小的“理想”的点；但是显示器却是一种不“理想”的显示介质，它是离散的，最小的显示单位是像素；像素并不是点，而是屏幕上的微小矩形区域；这个差别导致了几乎所有的波形，它们的数据点总是不能准确地和显示器上的像素一一对应，除了该波形为垂直、水平或倾斜45度时，但这样的波形很少见。最简单和快速的方法是，舍弃无法对应的数据，把可以准确对应的点，用线段连接起来，即用离散的线段去代替连续的波形。那么，细致地观察就可以发现，这些线段组成了阶梯形状；如图1所示，图中每个小方框对应一个像素，每个采样周期对应一列像素，每个采样周期的幅值的最小值至最大值对应的像素填充有前景色，多个采样周期采样后的图形形成阶梯，就是这种阶梯造成了屏幕上的波形呈现锯齿状。

解决显示器绘制光滑曲线问题是计算机图形学研究最多的课题之一。对这一问题以及其他相关问题的解答称为抗混叠或抗锯齿(anti-aliasing)方法；解决方法大致分为两类：硬件上的方法是采用专门图形芯片或者抗锯齿电路；软件上的方法是进行图形处理。目前常用的主要是基于图形的反锯齿方法，主要有过采样或者滤波方法。

其中，过采样的方法一般是把一个像素点当成N个像素进行采样，然后进行更精细的计算，得到当前像素值。这种方法在采样和计算上会耗费大量的时间。如果采用这种方法对实时波形进行处理，会使得实时波形显著变慢。

滤波方法则需要使用每一个点周围临域内的大量信息，至少需要在8临域内有4个有效的像素点。它们实际上是一种对某个“区域”的边界进行抗锯齿的方法。而代表某一时刻波形的线段很细，一个点周围的可用像素点很少。实时波形更是只知道前一刻的数据，不知道后一刻的数据，没有完整的临域。

上述两种方法的缺陷限制了现有技术方案的使用范围，使其一般用于对静止的图像、文字和曲线进行抗锯齿，并不适合用于对实时波形的处理。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种对波形进行抗锯齿的处理方法及处理装置，尤其适合对实时波形进行处理，并能够显著改善波形的锯齿现象。

为实现上述目的，本发明提出一种波形抗锯齿方法，对当前采样点显示波形线段的处理包括如下步骤：

A.获取相邻的前一采样点、当前采样点、后一采样点显示波形线段的三

组临域数据；

B.根据该临域数据，确定当前采样点波形线段的特征区和边缘区，具体过程包括：设该三组临域数据依次为(min_a-1，max_a-1)、(min_a，max_a)和(min_a+1，max_a+1)，确定三组临域数据极值中的最大值和最小值(min_at，max_at)为当前采样点波形线段的起止点；如果min_a＞min_at或者max_a＜max_at，则取当前波形线段的极值(min_a，max_a)为特征区，其他区域(min_at，min_a)和(max_a，max_at)为边缘区。如果min_a＝min_at且max_a＝max_at，则取前后两组临域数据的交集或者空白区域作为特征区，其他区域为边缘区；

C.使用前景色显示特征区，使用渐变色显示出边缘区。

上述的波形抗锯齿方法，所述步骤C中，从特征区向远离特征区的方向，所述边缘区的显示颜色由前景色向背景色渐变。设前景色为(R_f，G_f，B_f)、背景色为(R_b，G_b，B_b)，同一边缘区的像素数为y，则相邻像素色差取为((R_f-R_b)/y，(G_f-G_b)/y，(B_f-B_b)/y)。