Alpha算法的研究

Alpha通道是一個(gè)8位的灰度通道，該通道用256級(jí)灰度來記錄圖像中的透明度信息，定義透明、不透明和半透明區(qū)域，其中黑表示全透明，白表示不透明，灰表示半透明[15]。

半透明混合算法目前在常用到的算法是AlphaBlend。其算法如下：假設(shè)一幅圖象是A，另一幅透明的圖象是B，那么透過B去看A，看上去的圖象C就是B和A的混合圖象，設(shè)B圖象的透明度為alpha(取值為0-1，1為完全透明，0為完全不透明)。Alpha每個(gè)通道色彩混合公式如下：

R(x)、G(x)、B(x)分別指顏色x的RGB分量原色值。從上面的公式可以知道，Alpha其實(shí)是一個(gè)決定混合透明度的數(shù)值。改變這個(gè) alpha 值可以得到一個(gè)漸變的效果。分離RGB色用"位與"、"移位"運(yùn)算的方法。

透明的比例按2的N次冪來分級(jí)，這樣可以快速運(yùn)算。如果是按256級(jí)Alpha = 1/256，B圖的權(quán)重 = (256-n)/256，則A圖的權(quán)重= n/256，由式 6-1可以得到紅色通道256級(jí)半透明算法：

1.2. Alpha算法實(shí)現(xiàn)

1.2.1. Matlab代碼

% -----------------------------------------------------------------------

% CONFIDENTIAL IN CONFIDENCE

% This confidential and proprietary software may be only used as authorized

% by a licensing agreement from CrazyBingo (Thereturnofbingo).

% In the event of publication, the following notice is applicable:

% Copyright (C) 2011-201x CrazyBingo Corporation

% The entire notice above must be reproduced on all authorized copies.

% Author                :       CrazyBingo

% Technology blogs      :       http://blog.chinaaet.com/crazybingo %                               http://www.cnblogs.com/crazybingo % Eamil Address         :       thereturnofbingo@gmail.com

% Filename              :       RGB_Alpha.m

% Data                  :       2013-04-22

% Version               :       1.0

% Description           :       Alpha Algorithm of 2 RGB Image.

% Modification History  :

% Data          By          Version         Change Description

%=======================================================================

% 13/04/22      CrazyBingo  1.0             Original

% -----------------------------------------------------------------------

clear all;  %清除Matlab緩存數(shù)據(jù)

% -----------------------------------------------------------------------

% Read PC iamge to Matlab

IMG1 = imread('E:Matlab_InformationMatlab_ProjectBMPFish2.bmp');    % 讀取RGB文件，X光的魚圖

IMG2 = imread('E:Matlab_InformationMatlab_ProjectBMPWater.bmp');    % 讀取RGB文件，綠葉湖泊

h = size(IMG1,1);         % 讀取圖像高度

w = size(IMG1,2);         % 讀取圖像寬度

figure(1);

subplot(1,2,1);

imshow(uint8(IMG1));

subplot(1,2,2);

imshow(uint8(IMG2));

% -----------------------------------------------------------------------

% IMG1 add tO IMG2 with alpha algorthm

ALPHA_PARAM = 0.6;

IMG1 = double(IMG1);

IMG2 = double(IMG2);

IMG3 = zeros(h,2,3); for i = 1 : h for j = 1 : w

        IMG3(i,j,1) = IMG1(i,j,1)*ALPHA_PARAM + IMG2(i,j,1)*(1-ALPHA_PARAM);

        IMG3(i,j,2) = IMG1(i,j,2)*ALPHA_PARAM + IMG2(i,j,2)*(1-ALPHA_PARAM);

        IMG3(i,j,3) = IMG1(i,j,3)*ALPHA_PARAM + IMG2(i,j,3)*(1-ALPHA_PARAM);

    end

end

% -------------------------------------------------------------------------

figure(2);

imshow(uint8(IMG3));

title('Alpha Image with IMG1 & IMG2');

imwrite(IMG3,'E:Matlab_InformationMatlab_ProjectRGB_Alpha_ProcessRGB_Alpha.bmp');  %保存重建后的BMP

1.2.2. 效果圖

1.2.3.半透明算法的FPGA實(shí)現(xiàn)

在Verilog中，通過組合邏輯，運(yùn)用內(nèi)嵌乘法器，以及移位運(yùn)算，可以快速實(shí)現(xiàn)對(duì)兩幅圖像的透明度的實(shí)時(shí)控制。設(shè)計(jì)中設(shè)定了256級(jí)半透明級(jí)數(shù)，通過按鍵來控制alpha_data的參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)兩幅圖像之間的透明度。Verilog算法如下所示：

1 wire [15:0] red_data = ((8'd255-alpha_data)* lcd_data_reg[15:11]+  alpha_data * lcd_data_in[15:11])>> 8; //紅色通道
2  
3 wire [15:0] gre_data =  ((8'd255-alpha_data)*lcd_data_reg[10:5]+  alpha_data * lcd_data_in[10:5])>> 8; //綠色通道
4  
5 wire [15:0] blu_data =  ((8'd255-alpha_data)*lcd_data_reg[4:0]+  alpha_data * lcd_data_in[4:0])>> 8; //藍(lán)色通道
6  
7 assign lcd_data = disp_area?{red_data[4:0],gre_data[5:0],  blu_data[4:0]} : lcd_data_reg; //RGB合并

為測(cè)試半透明算法，將分形圖與彩條疊加，通過外部按鍵的調(diào)節(jié)，驗(yàn)證了此半透明算法的正確性。VGA半透明圖形疊加如下圖所示，此時(shí)即可見分形圖，又可見8條彩條，兩者相互融合。

圖 6-1 半透明算法驗(yàn)證圖