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YUV数据中添加OSD水印信息.pdf

发布时间：2022-06-10 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.53M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    在视频中叠加水印时，其原理是用水印数据替换视频原始数据中的相关数 据。需要将水印数据叠加到视频原始数据中，从而在预览这些视频原始数据时可 以看到水印信息，同时将视频原始数据进行编码时，也会将水印数据进行编码， 并保存到编码视频中。 在视频中叠加文字水印时，常采用的方法有两种： ● 将文字水印生成BMP格式的图片，然后用图片数据替换视频原始数据中的 相关数据。 ● 通过字库，在字库中查找相关文字，然后将其叠加到视频中 以上两种方法，方法二的适用性更强。  BMP图片是Bitmap（位图）的简称，它是windows显示图片的基本格式。BMP 格式的图片采用位映射存储格式，除了图像深度可选外，不采用其他任何压缩， 所以，BMP文件所占用的空间很大。 注：关于图像深度概念 根据三原色原理，图像的每一点其实是由三点组成，电脑来说是红、绿、 蓝，这三点的不同亮度所呈现给用户的感觉就是不同的颜色。而所谓的深度，就 是各像素的从最暗到最亮的“刻度”范围，刻度越多，色彩控制也就越逼真，反 之就是失真。因此，32位所表示的色彩要比24位逼真。但是，深度越大，也就意 味着图像文件越大，电脑处理起来的时间越长，占用的空间也就越可观。 在保存BMP图像时，可以选择多少位色，常见的有单色位图、16色位图、24 位位图、32色位图、256色位图等。 注：16色位图，与16位位图是不同的概念！ 16色位图：表示图像只能由16种颜色构成 16位位图：表示图像的深度为16位，每一位可以表示为0和1两个值，故可表 示的颜色有2的16次方种。 单色位图：图像只能由黑白两颜色构成 O S D 水 印 叠 加 功 能 1 B M P 添 加 水 印 1 . 1 B M P 格 式 图 片 概 念
    256色位图：图像由256中颜色构成，这种位图也叫8位位图（2^8=256） 一个BMP文件由四个部分组成，如下所示： ● 位图文件头：这部分占用14个字节，用于保存BMP文件的类型、文件大 小和位图其实位置等信息。 ● 位图信息段：这部分占用40个字节，用于说明位图的尺寸等信息。 ● 调色板信息：调色板信息是单色、16色和256色图像文件所特有的，相对 应的调色板大小为2、16和256，调色板以4字节为单位，每4个字节存放一个颜色 值。（假设图像为8位位图，则调色板所占的空间大小为：256*4=1024个字节， 8位位图也是256色位图）。调色板信息与位图类型、颜色数的关系如下： 其中：biBitCount表示每个像素所需的位数，必须是1（单色）、4（16 色）、8（256色）或者24（真彩色）之一。故： biBitCount = 1时，8个像素占用一个字节 biBitCount = 4时，2个像素占用一个字节 biBitCount = 8时，1个像素占用一个字节 biBitCount = 24时，1个像素占用3个字节 1 . 2 B M P 格 式 分 析
    ● 位图数据：从这部分开始，将存储图像的原始数据。位图数据记录了位图 的每一个像素值，记录顺序是在扫描行内是从左到右，扫描行之间是从下到上。 位图上每一个像素所占用的字节数，如上面红色部分标注所示。 注：BMP图片的原点坐标为左下角，当读取原始数据用于显示时，可以从原 点（左下角）开始读取原始图片原始数据，因为显示时是整个图片画面全部拷贝 到内存，然后再显示。若需要读取图片数据叠加到视频数据中作为水印信息，则 需要从图片的左上角开始读取图片数据，因为屏幕的原点坐标为左上角，所以拷 贝图片数据时需要从左上角开始拷贝，若还是从左下角开始拷贝，则添加的水印 会倒着。 在yuv视频数据中叠加BMP水印信息，实现方法：假设采用的BMP位图为8位 (256色)的位图，只需要将BMP图片中的位图数据添加到原始视频数据中即可， 故，首先用UE打开BMP图片，将位图文件头、位图信息头、调色板信息去掉，只 保留位图数据部分。 假设BMP图片的分辨率为96*48，则保留下来的位图数据大小为： 96*68-14-40-256*4=6528-1078=5450(字节) 注：在使用水印数据替换视频数据时，需要注意视频数据的格式（YUYV、 YUV420、UYVY等），由于我使用的水印为黑底白字，有文字的地方为白色，否则 为原始色彩，因此BMP图片中只有0x00和0xFF。在添加水印时需要忽略掉背景的 黑色，产生透明背景的效果。采用的方法是：当BMP图片中数据为0xFF时，才将 这个数据替换掉原始视频中的数据，并且只替换掉Y分量即可，若替换掉了U、V 分量，则叠加的水印将会失真。（视频中的Y、U、V分量各自占用一个字节） 字库主要分两类：点阵字库、矢量字库。 ● 点阵字库：就是把每个字符都分为16x16或者24x24个点，然后用每个点 的虚实来表示字符的轮廓，常用来作为显示字库使用，这类点阵字库最大的缺点 是不能放大，一旦放大后就会发现文字边缘的锯齿。 1 . 3 使 用 B M P 添 加 水 印 2 . 字 体 添 加 水 印 2 . 1 字 库 分 类
    ● 矢量字库：在矢量字库中保存的是对每一个汉字的描述信息，比如一个 笔画的起始、终止坐标，半径、弧度等。在显示、打印这一类字库时，要经过一 系列的数学运算才能输出结果，但是这类字库保存的汉字理论上可以被无线放 大，笔划轮廓任然能保持圆滑，打印时使用的字库均为此类字库。由于矢量字库 在显示时，需要经过一系列计算，所以效率不及点阵字库。 在点阵字库中，每个字节的每个位都代表字符的一个点，每个字符都由一个 矩形的点阵组成，0代表没有点，1代表有点，将0和1分别用不同的颜色画出，就 显示出了相应的字符，常见的点阵字库矩形有12x12、14x14、16x16。 点阵字库根据字节所表示点的不同分为横向矩阵和纵向矩阵，目前多数 的字库都是横向矩阵的存储方式。纵向矩阵一般是因为某些液晶采用纵向扫描显 示法，为了提高显示速度，于是便把字库矩阵做成纵向，省得在显示时还要做矩 阵转换。 对于16x16的矩阵来说，它所需要的位数为16x16=256位，因此，每个字符都 需要256/8=32个字节来表示。即每两个字节代表一行的16个点，共需要16行。显 示汉字时，只需要一次性读取32个字节，并将每两个字节为一行打印出来，即可 形成一个字符。 注：ASCII码的前32个字节（0x00~0x20）在显示中不会用到，是不可打印字 符；之后的94个字节(0x20~0x7E)会在显示中使用，是可打印字符；最后的128个 字节代表另外一组128个符号，称为extended ASCII。所以，ASCII码总共有256 个符号，8*16点阵字库占用的空间大小如下： 8*16 / 8 * 256 = 4096字节 以下以8*16点阵字库为例，说明点阵字库的使用，步骤如下： ● 生成点阵字库文件，可用以下工具生成： 点阵字库(字模)生成器.rar 1.9MB ● 打开字库文件（若字库文件以数组的形式存放在文件中，则不需这步） 2 . 2 点 阵 字 库 2 . 3 点 阵 字 库 使 用
    ● 计算出要打印的字符在字库文件中的偏移量（寻址） ● 将这个偏移地址的数据（16字节）读取到缓冲区中（若采用数组的形 式，字库文件已经存放在内存中，只需根据偏移量找到正确的地址，获得数据即 可） ● 显示这个缓冲区中的内容。 对于点阵字库偏移量的计算，详见2.4 在使用点阵字库时，需要先计算出字符在字库中的偏移，然后根据这个偏移 在字库中查找出对应的字符。在计算偏移量时，分为ACSII点阵和汉字点阵。 若添加的信息为常见英文字母、数字、符号等，可采用ASCII码点阵。如何 寻找字符在ASCII字库中的偏移量，采用方法如下： 点阵字库中的字符排序是符合ASCII顺序的，而每个字符长度为：len=(字符 长*字符宽)/8个字节的长度(如8*16点阵为：8*16/8=16)，因此，将要打印的字 符与每个字符长度len相乘，便得到这个字符在字库中的位置了，即偏移地址， 这个位置之后的len个字节的数据就是这个字符了。（对于数组方式存放而言， 数组基地址加上这个偏移地址就是要打印字符的基地址） 如：在8x16 ASCII点阵中，字母“A”，十六进制地址是0x41，他与 16（0x10）相乘，得到0x410，这个地址就是字母“A”在ASCII码8*16点阵字库 中的地址，该地址所指向的16字节的数据便是字母“A”。 常用的汉字点阵字库是符合GB2312标准的点阵字库，如HZK16(16x16)、 HZK24(24x24)等等。在GB2312标准中对收入的汉字进行了“分区”处理，每区含 有94个汉字/符号，这种表示方法称为区位码。 计算汉字在字库中偏移量时，采用的方法叫区位码计算法。在GB2312标准 中，每个汉字由两个字节进行编码表示。其中，前一个字节为该汉字的区码，后 一个字节为该汉字的位码，区码/位码的计算方法如下： ● 区码：汉字的第一个字节-0xA0（因为汉字编码是从0xA0区开始的） 2 . 4 点 阵 字 库 偏 移 计 算 2 . 4 . 1 A C S I I 字 符 点 阵 偏 移 量 计 算 2 . 4 . 2 汉 字 点 阵 偏 移 量 计 算
    ● 位码：汉字的第二个字节-0xA0 所以，汉字在点阵字库中的偏移量计算如下： offset = (94*(区码-1) + (位码-1))*nBytes 其中： ● 区码/位码-1是因为数组是以0为开始，而区码/位码是以1为开始的。 ● (94*(区码-1) + (位码-1))是一个汉字字模占用的字节数 ● nBytes是一个汉字显示需要的字节数，如8x16字库中，需要的字节数 为：8*16/8 = 16个字节。 在项目中使用点阵字库叠加OSD信息时，遇到叠加信息为中英文混合字符 串，如：“中文测试ABC”。这类OSD信息的显示，首先需要从输入的字符串中判 断出当前的字符是中文还是其他，对于中文则采用GB2312字库显示；其他字符则 采用ASCII码字库进行显示。 判断当前字符是中文字符还是其他字符的方法是：将当前字符与0xA0进行比 较，大于0xA0为中文字符。否则，为其他字符，如下： 附件代码中的OSD显示函数中，含有对输入字符类别判断部分。 osd.cpp 12.97KB osd_font.h 4.6MB 2 . 5 中 英 文 混 合 字 符 串 处 理
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