[发明专利]灰度上色

说明书

本发明涉及绘制对计算机系统的手写输入，尤其是涉及平滑以光笔为基础的计算机的用户所画的线条。

以光笔为基础的计算机通常是便携式的，因此需要轻型的输入/输出显示屏。显示器通常是这些设备中最昂贵的部件，并且通常采用LCD(液晶显示器)屏幕。能够接收手写输入的设备通常包括一支光笔/触针供用户在显示屏上进行手写输入。这些设备包括一个传感器用于检测与屏幕相关的手写用户输入。

术语“手写输入”意在包罗书写、绘图及其它一切划线方式在内的用户用光笔在一台以光笔为基础的计算机的输入屏上所进行的各种输入。本发明也适用于允许用光笔以外的其它可资利用的设备与/或直接用手指写、画及划的计算机上，如果它们存在的话。

采用某种型式的光笔传感器来捕集LCD上的书写早先是通过计算光笔的位置并从已知的上一个的光笔的位置画出一个线段或样条而完成。画线段或样条的算法通常包含适当时简单地点亮或熄灭曲线上的象素。这种描绘得到的效果是失真的，即在当今常用的90dpi(点每英寸)LCD屏分辨率上显示一条锯齿相当明显的线。

采用灰度的等级而不是单纯的黑与白能使一个图象呈现比实际更高的分辨率，并有助于在一台以光笔为基础的计算机中建立较平滑的线条外观。在本说明书中，名词′n级灰度′表示灰度级的实际数目，而不是存储各灰度值所需的位数。例如，4级灰度需要2位存储器。

利用灰度来达到画在计算机屏幕上的线条的反走样的一种已知的方法为“部分上色”法，一本有用的参考文献为Addison Wesley1990年出版的名为“Computer Graphics：Principles and Practice”(计算机图形学：原理与实践)的书。部分上色包含根据所画的(理论上的)线条复盖象素的份额来计算象素的上色程度。这是一种相对粗糙的方法，其优点为成本低但能够得到的结果的质量是相当有限的。

另一种利用灰度的方法便是与本发明相关的方法，其中包含数字采样与滤波。    

概括地说，为了在计算机屏幕上绘制一个图象，必须采样，即数字化该图象。走样便是采样一个包含尼奎斯特(Nyquist)极限以上频率的连续图象的直接后果。对于采样频率f，连续图象的最大频率必须小于f/2。如果这一条件不能满足，则对较高频率的采样会导致产生使得到图象失真的多余的低频成分。为了防止这一问题，该连续图象必须在采样前通过在f/2上截止的一个低通滤波器。

在IEEE计算机图形学与应用，9(1)：75-79，1989年1月，中的Blinn的名为“What we need around here is more aliasing”(我们在这里所需要的是更多的走样)的论文是反走样的一般课题的有用背景参考资料。

考虑到将手写输入绘制在一个计算机屏幕上的问题，总是希望能够以最精细的可能分辨率即一个象素的线宽来绘制，然而，这是数字化失真中的最坏情况，因为这时手绘的线条沿它们的长度在全宽度与可忽略的宽度之间跳动。

本发明旨在提供一种具有显示手写输入装置的计算机，其中为了使所画的线平滑并改善其外观，手写输入是反走样的。

本发明提供一种计算机，包括：

使用户能进行手写输入的装置；

具有第一分辨率并能用至少四级灰度显示图象的一个显示器；

用于捕集手写输入并能从中导出第二分辨率(“高分辨率图象”)上的一个图象定义的传感装置，其中第二分辨率是高于第一分辨率的；

应用高分辨率图象中增加的信息，在第一分辨率上显示手写输入(“输出”)的一个反走样版本的装置。

上面采用了名词“图象定义”来包罗传感装置所定义而用户从未见到与/或从未作为一个复合图象存储的图象以及作为一个复合图象显示与/或存储的图象的情况。

本发明具有增量地即动态地实现手写输入的反走样的优点，从而在画出它们时得到的线条对用户显得更为光滑。

本系统最好包括用于对该高分辨率图象进行滤波及用于对经过滤波的高分辨率图象进行采样以便产生输出的装置。

在将要描述的实施例中，第二分辨率便是笔传感器的分辨率。

计算机最好包括用于只将滤波装置作用在将出现在输出中的高分辨率图象的元素上的装置。

在一个较佳实施例中，计算机包括用于处理高分辨率图象的有关元素的装置而不论它们是否以前已经被处理过。在该实施例中，更可取的是具有用于将超过最高灰度级的输出元素设置成最高灰度级的装置。