CN109684895A - 一种用于电子显示标签的三值图像处理方法 - Google Patents

一种用于电子显示标签的三值图像处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于电子显示标签的三值图像处理方法，包括以下步骤：步骤一：扫描识别电子显示标签刷新内容，锁定有效区域坐标；步骤二：将有效刷新区域的内容与电子显示标签显示内容的特征进行比对，识别电子显示标签显示的文字、条形码、二维码和图像内容；步骤三：采用二值化图像处理方法处理电子显示标签显示的文字、条形码和二维码内容，采用三值化图像处理方法处理电子显示标签显示的图像内容；步骤四：电子显示标签终端解码，刷新电子显示标签显示图像。通过上述方式，本发明能够获取更符合视觉特性的显示效果的同时可以有效地提高电子显示标签的图像传输响应速度，能够自动识别电子显示标签常见的显示内容。

Description

一种用于电子显示标签的三值图像处理方法
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域，特别是涉及一种用于电子显示标签的三值图像处理方法。
背景技术
目前电子显示标签主要采用Eink显示技术，其中应用最广泛的是双色Eink显示屏，这类显示屏仅能显示两种颜色，因此，在显示图像时，需要将带颜色和灰度的图像进行二值化图像处理，二值图像应用领域很多，因此双色Eink显示屏的图像处理方法较多，但是随着三色Eink显示屏的技术发展及成本下降，三色Eink屏应用越来越广泛，这类显示屏可以显示三种颜色，且无灰度值，因此必须将显示图像进行三值化处理。
常见的图像三值化处理方法是阈值法，这一类方法简单，应用比较广泛，大部分应用在此基础上结合图像特点来确定阈值，例如针对皮肤图像特征设置特定阈值的阈值法；针对多幅图像的差异设置阈值；针对梯度强度和饱和度设置前景、轮廓、背景三个值，除此以外，还有基于颜色空间的三值化处理方法，先转换至HSI空间，并将I分量增强，再转换至RGB空间，通过与阈值对比，进行三值化，这些方法都未考虑人眼视觉特性。
考虑到三值化图像应用于电子显示标签，这类标签被用于超市价签等，视觉效果较为重要，另外，这类标签显示的图像内容不同于其他行业，存在自身特点，三色电子显示标签可显示三种颜色，传统二值图像处理方法在这种应用场合不适用，常用的三值图像处理方法针对所有像素无区别地进行处理，处理后三值需用至少两位二进制表示，考虑到电子显示标签的运算处理能力、通讯时间等因素，要想获得较高的效率，必须针对性优化算法。
另外，传统三值图像处理未考虑人眼视觉特性，因此，提出结合电子显示标签显示内容、且充分考虑观察者视觉特性的图像处理方法，对于改善电子显示标签显示效果具有重要作用。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种用于电子显示标签的三值图像处理方法，能够获取更符合视觉特性的显示效果的同时可以有效地提高电子显示标签的图像传输响应速度，能够自动识别电子显示标签常见的显示内容，不需要人工干预处理。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种用于电子显示标签的三值图像处理方法，包括以下步骤：
步骤一：扫描识别电子显示标签刷新内容，锁定有效区域坐标；
步骤二：将有效刷新区域的内容与电子显示标签显示内容的特征进行比对，识别电子显示标签显示的文字、条形码、二维码和图像内容；
步骤三：采用二值化图像处理方法处理电子显示标签显示的文字、条形码和二维码内容，采用三值化图像处理方法处理电子显示标签显示的图像内容；
步骤四：电子显示标签终端解码，刷新电子显示标签显示图像。
优选的是，所述步骤一中电子显示标签刷新内容为文字、条形码、二维码和图像四块区域，全屏扫描电子显示标签上的点阵图像，扫描得出四块有效区域，锁定有效区域坐标，分别为：
文字：起始坐标＝(X1，Y1)，终点坐标＝(X2，Y2)；
图像：起始坐标＝(X3，Y3)，终点坐标＝(X4，Y4)；
条形码：起始坐标＝(X5，Y5)，终点坐标＝(X6，Y6)；
二维码：起始坐标＝(X7，Y7)，终点坐标＝(X8，Y8)。
优选的是，所述步骤二中识别电子显示标签显示内容包括以下步骤：
S1、识别文字内容，预先对字库中字符进行特征分析，并将每个字符的特征进行存储，运算比对存储内容，文字部分比对成功，锁定为文字内容；
S2、识别二维码内容，预先存储条形码相邻行差值的特征参数阈值D，从起始坐标开始，分别求相邻行差值(N1。。Nn-1)，若差值均小于阈值D，则判定为条形码；
S3、识别二维码内容，预先存储二维码角特征参数SS，从起始坐标开始，分别计算形状参数Sp、左上角特征参数S1、右上角特征参数S2、左下角特征参数S3，如果满足形状参数为正方形形状参数Sp_s，S1＝S2＝S3且等于二维码角特征参数SS，则判断为二维码；
S4、识别图像内容，步骤S1～S3后未识别区域判定为图像。
优选的是，所述步骤三中字符处理引擎采用二值化图像处理方法处理文字内容，并对其进行压缩编码，比对成功的字符直接存储坐标信息(X1，Y1)和(X2，Y2)，比对成功的字符存储字符编码(W1…..Wn)，将处理后的信息通过无线传输方式向电子显示标签发送，格式如下：000000xx+(X1，Y1)+(X2，Y2)+(W1…..Wn)，000000xx中，xx表示颜色。
优选的是，所述步骤三中条形码处理引擎采用二值化图像处理方法处理条形码内容，并对其进行压缩，被识别为条形码的区域，分别记录坐标位置(X5，Y5)和(X6，Y6)，读取原始图片像素值，进行二值化处理，二值化处理方法：提取像素最大值PMax，将其进行归一化处理，每个像素值除以PMax获得归一化后的图像像素矩阵PImg；遍历PImg，当值大于设置阈值PT时，像素值设为0，否则设为1，存储第一行条形码像素值(P1…….PN)，将处理后的信息通过无线传输方式向电子显示标签发送，格式如下：00010000+(X5，Y5)+(X6，Y6)+(P1…..PN)。
优选的是，所述步骤三中二维码处理引擎采用二值化图像处理方法处理二维码内容，被识别为条形码的区域，分别记录坐标位置(X7，Y7)和(X8，Y8)，读取原始图片像素值，进行二值化处理，处理方法同条形码处理方法，存储所有像素值(Q1…….QN)，将处理后的信息通过无线传输方式向电子显示标签发送，格式如下：00100000+(X7，Y7)+(X8，Y8)+(Q1…..Qn)。
优选的是，所述步骤三中图像处理引擎采用三值化图像处理方法处理图像内容，对被识别成图像的区域，进行三值化处理，将图像像素值RGB转换成符合视觉规律的CIE-LAB空间的点[L1A1B1]，在CIE-LAB空间中标注Eink显示屏可以显示的三种颜色值W、K、R，计算图像像素点[L1A1B1]与W、K、R之间的距离R1、R2、R3，比较三个距离，找出最近距离RMIN，结合最近距离，对像素进行如下编码：RMIN＝R1，第n个像素编码值Cdn为00，RMIN＝R2，Cdn为01，RMIN＝R3，Cdn为10，对像素进行压缩，单数行保留单数像素编码值，双数行保留双数像素编码值，将处理后的信息通过无线传输方式向电子显示标签发送，格式如下：00110000+(X3，Y3)+(X4，Y4)+(Cd1…..Cdn)。
优选的是，所述步骤四中包括以下几种解码方式：
终端标签收到字符区域对应信息，00000000+(X1，Y1)+(X2，Y2)+(W1…..Wn)，校验内容000000xx，采用字符处理方式，对文字区域范围，直接读取flash中预存的(W1….Wn)对应的图像内容并进行显示，显示颜色由xx决定，xx＝00为W、xx＝01为K、xx＝10为R；
终端标签收到条形码区域对应信息，00000001+(X5，Y5)+(X6，Y6)+(P1…..PN)，校验内容000100xx，采用条形码处理方式，对条形码区域范围，每行显示(P1…..PN),共显示(Y6-Y5)行，值为1显示K，值为0显示W；
终端标签收到二维码区域对应信息，00100000+(X7，Y7)+(X8，Y8)+(Q1…..Qn)，校验内容001000xx，采用二维码处理方式，对二维码区域范围，显示(Q1….Qn)的值，值为1显示K，值为0显示W；
终端标签收到图像区域对应信息，00110000+(X3，Y3)+(X4，Y4)+(Cd1…..Cdn)，校验内容001100xx，采用图像处理方式，对图像区域范围，在单数行单数位置、双数行双数位置依次解析(Cd1…Cdn)，值为00时显示W，值为01时显示K，值为10时显示R，缺失数据则通过以下步骤获取：
统计00的数量Num1，统计01的数量Num2，统计10的数量Num3，
求最大值Num，当Num＝Num1，显示W；
求最大值Num，当Num＝Num2，显示K；
求最大值Num，当Num＝Num3，显示R；当出现全部相等的情况，则显示W，降低饱和度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：针对电子显示标签显示图像特点，提供一种图像处理方法，该方法对三色电子显示标签的图像处理，更符合人眼特性，且针对图像特点进行有效压缩，提高三色电子标签后期图像传输效率；
能够自动识别电子显示标签常见的显示内容类型图像、字符、二维码和条形码，不需要人工干预处理；
能够获取更符合视觉特性的显示效果的同时可以有效地提高电子显示标签的图像传输响应速度，因而提高电子货架标签的整体工作效率，不但减少了图像刷新传输的时间，并且能够有效的节省能耗，延长电子货架标签的工作寿命。
附图说明
图1为电子显示标签刷新内容示意图。
图2为本发明一种用于电子显示标签的三值图像处理方法结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明较佳实施例进行详细阐述，以使发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1和图2，本发明实施例包括：
一种用于电子显示标签的三值图像处理方法，该种用于电子显示标签的三值图像处理方法包括以下步骤：
步骤一：扫描识别电子显示标签刷新内容，锁定有效区域坐标，如图1所示，电子显示标签刷新内容为文字、条形码、二维码和图像四块区域，全屏扫描电子显示标签上的点阵图像，当图像四周分别出现长、宽、面积分别大于a、b、S的连续白色区域，则将其认定为有效图像区域，扫描得出图1包含四块有效区域，锁定有效区域坐标，分别为：
文字：起始坐标＝(X1，Y1)，终点坐标＝(X2，Y2)；
图像：起始坐标＝(X3，Y3)，终点坐标＝(X4，Y4)；
条形码：起始坐标＝(X5，Y5)，终点坐标＝(X6，Y6)；
二维码：起始坐标＝(X7，Y7)，终点坐标＝(X8，Y8)；
步骤二：将有效刷新区域的内容与电子显示标签显示内容的特征进行比对，识别电子显示标签显示的文字、条形码、二维码和图像内容，包括以下步骤：
S1、识别文字内容，将有效刷新区域的内容与字库字符特征一一比对，比对成功的即可自动识别字符内容，预先对字库中字符进行特征分析，并将每个字符的特征进行存储，运算比对存储内容，文字部分比对成功，锁定为文字内容；
S2、识别二维码内容，将有效刷新区域的内容与条形码特征进行比对，比对成功的即可自动识别条形码内容，预先存储条形码相邻行差值的特征参数阈值D，从起始坐标开始，分别求相邻行差值(N1。。Nn-1)，若差值均小于阈值D，则判定为条形码，条形码不同行像素一样，原则上差值为零，实际上图像会因为一些灰度之类的原因导致有点差异，所以定了一个阈值；
S3、识别二维码内容，将有效刷新区域的内容与二维码特征进行比对，比对成功的即可自动识别二维码内容，预先存储二维码角特征参数SS，从起始坐标开始，分别计算形状参数Sp、左上角特征参数S1、右上角特征参数S2、左下角特征参数S3，如果满足形状参数为正方形形状参数Sp_s，S1＝S2＝S3且等于二维码角特征参数SS，则判断为二维码；
S4、识别图像内容，将无法与字库字符相匹配的区域定义为图像内容，步骤S1～S3后未识别区域判定为图像；
步骤三：采用二值化图像处理方法处理电子显示标签显示的文字、条形码和二维码内容，采用三值化图像处理方法处理电子显示标签显示的图像内容：
字符处理引擎采用二值化图像处理方法处理文字内容，并对其进行压缩编码，比对成功的字符直接存储坐标信息(X1，Y1)和(X2，Y2)，比对成功的字符存储字符编码(W1…..Wn)，将处理后的信息通过无线传输方式向电子显示标签发送，格式如下：000000xx+(X1，Y1)+(X2，Y2)+(W1…..Wn)，000000xx中，xx表示颜色；
条形码处理引擎采用二值化图像处理方法处理条形码内容，并对其进行压缩，被识别为条形码的区域，分别记录坐标位置(X5，Y5)和(X6，Y6)，读取原始图片像素值，进行二值化处理，二值化处理方法：提取像素最大值PMax，将其进行归一化处理，每个像素值除以PMax获得归一化后的图像像素矩阵PImg；遍历PImg，当值大于设置阈值PT时，像素值设为0，否则设为1，存储第一行条形码像素值(P1…….PN)，将处理后的信息通过无线传输方式向电子显示标签发送，格式如下：00010000+(X5，Y5)+(X6，Y6)+(P1…..PN)；
二维码处理引擎采用二值化图像处理方法处理二维码内容，被识别为条形码的区域，分别记录坐标位置(X7，Y7)和(X8，Y8)，读取原始图片像素值，进行二值化处理，处理方法同条形码处理方法，存储所有像素值(Q1…….QN)，将处理后的信息通过无线传输方式向电子显示标签发送，格式如下：00100000+(X7，Y7)+(X8，Y8)+(Q1…..Qn)；
图像处理引擎采用三值化图像处理方法处理图像内容，对被识别成图像的区域，进行三值化处理，将图像像素值RGB转换成符合视觉规律的CIE-LAB空间的点[L1A1B1]，转换步骤如下：
[X Y Z]＝RGB*M其中M为实际测量矩阵，
其中，Y0，X0，Z0为CIE标准光源的坐标，
在CIE-LAB空间中标注Eink显示屏可以显示的三种颜色值W、K、R，计算图像像素点[L1A1B1]与W、K、R之间的距离R1、R2、R3，比较三个距离，找出最近距离RMIN，
结合最近距离，对像素进行如下编码：
对像素进行压缩，单数行保留单数像素编码值，双数行保留双数像素编码值，将处理后的信息通过无线传输方式向电子显示标签发送，格式如下：00110000+(X3，Y3)+(X4，Y4)+(Cd1…..Cdn)；
步骤四：电子显示标签终端解码，刷新电子显示标签显示图像：
终端标签收到字符区域对应信息，00000000+(X1，Y1)+(X2，Y2)+(W1…..Wn)，校验内容000000xx，采用字符处理方式，对文字区域范围，直接读取flash中预存的(W1….Wn)对应的图像内容并进行显示，显示颜色由xx决定，xx＝00为W、xx＝01为K、xx＝10为R；
终端标签收到条形码区域对应信息，00000001+(X5，Y5)+(X6，Y6)+(P1…..PN)，校验内容00010000，采用条形码处理方式，对条形码区域范围，每行显示(P1…..PN),共显示(Y6-Y5)行，值为1显示K，值为0显示W；
终端标签收到二维码区域对应信息，00100000+(X7，Y7)+(X8，Y8)+(Q1…..Qn)，校验内容00100000，采用二维码处理方式，对二维码区域范围，显示(Q1….Qn)的值，值为1显示K，值为0显示W；
终端标签收到图像区域对应信息，00110000+(X3，Y3)+(X4，Y4)+(Cd1…..Cdn)，校验内容00110000，采用图像处理方式，对图像区域范围，在单数行单数位置、双数行双数位置依次解析(Cd1…Cdn)，值为00时显示W，01时显示K，10时显示R，缺失数据则通过以下步骤获取：
统计00的数量Num1，统计01的数量Num2，统计10的数量Num3，
求最大值Num，当Num＝Num1，显示W；
求最大值Num，当Num＝Num2，显示K；
求最大值Num，当Num＝Num3，显示R；
当出现全部相等的情况，则显示W，降低饱和度。
本发明一种用于电子显示标签的三值图像处理方法，能够获取更符合视觉特性的显示效果的同时可以有效地提高电子显示标签的图像传输响应速度，能够自动识别电子显示标签常见的显示内容，不需要人工干预处理。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于电子显示标签的三值图像处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：扫描识别电子显示标签刷新内容，锁定有效区域坐标；
步骤二：将有效刷新区域的内容与电子显示标签显示内容的特征进行比对，识别电子显示标签显示的文字、条形码、二维码和图像内容；
步骤三：采用二值化图像处理方法处理电子显示标签显示的文字、条形码和二维码内容，采用三值化图像处理方法处理电子显示标签显示的图像内容；
步骤四：电子显示标签终端解码，刷新电子显示标签显示图像。
2.根据权利要求1所述的一种用于电子显示标签的三值图像处理方法，其特征在于：所述步骤一中电子显示标签刷新内容为文字、条形码、二维码和图像四块区域，全屏扫描电子显示标签上的点阵图像，扫描得出四块有效区域，锁定有效区域坐标，分别为：
文字：起始坐标＝(X1，Y1)，终点坐标＝(X2，Y2)；
图像：起始坐标＝(X3，Y3)，终点坐标＝(X4，Y4)；
条形码：起始坐标＝(X5，Y5)，终点坐标＝(X6，Y6)；
二维码：起始坐标＝(X7，Y7)，终点坐标＝(X8，Y8)。
3.根据权利要求1所述的一种用于电子显示标签的三值图像处理方法，其特征在于：所述步骤二中识别电子显示标签显示内容包括以下步骤：
S1、识别文字内容，预先对字库中字符进行特征分析，并将每个字符的特征进行存储，运算比对存储内容，文字部分比对成功，锁定为文字内容；
S2、识别二维码内容，预先存储条形码相邻行差值的特征参数阈值D，从起始坐标开始，分别求相邻行差值(N1。。Nn-1)，若差值均小于阈值D，则判定为条形码；
S3、识别二维码内容，预先存储二维码角特征参数SS，从起始坐标开始，分别计算形状参数Sp、左上角特征参数S1、右上角特征参数S2、左下角特征参数S3，如果满足形状参数为正方形形状参数Sp_s，S1＝S2＝S3且等于二维码角特征参数SS，则判断为二维码；
S4、识别图像内容，步骤S1～S3后未识别区域判定为图像。
4.根据权利要求1所述的一种用于电子显示标签的三值图像处理方法，其特征在于：所述步骤三中字符处理引擎采用二值化图像处理方法处理文字内容，并对其进行压缩编码，比对成功的字符直接存储坐标信息(X1，Y1)和(X2，Y2)，比对成功的字符存储字符编码(W1…..Wn)，将处理后的信息通过无线传输方式向电子显示标签发送，格式如下：000000xx+(X1，Y1)+(X2，Y2)+(W1…..Wn)，000000xx中，xx表示颜色。
5.根据权利要求1所述的一种用于电子显示标签的三值图像处理方法，其特征在于：所述步骤三中条形码处理引擎采用二值化图像处理方法处理条形码内容，并对其进行压缩，被识别为条形码的区域，分别记录坐标位置(X5，Y5)和(X6，Y6)，读取原始图片像素值，进行二值化处理，二值化处理方法：提取像素最大值PMax，将其进行归一化处理，每个像素值除以PMax获得归一化后的图像像素矩阵PImg；遍历PImg，当值大于设置阈值PT时，像素值设为0，否则设为1，存储第一行条形码像素值(P1…….PN)，将处理后的信息通过无线传输方式向电子显示标签发送，格式如下：00010000+(X5，Y5)+(X6，Y6)+(P1…..PN)。
6.根据权利要求1所述的一种用于电子显示标签的三值图像处理方法，其特征在于：所述步骤三中二维码处理引擎采用二值化图像处理方法处理二维码内容，被识别为条形码的区域，分别记录坐标位置(X7，Y7)和(X8，Y8)，读取原始图片像素值，进行二值化处理，处理方法同条形码处理方法，存储所有像素值(Q1…….QN)，将处理后的信息通过无线传输方式向电子显示标签发送，格式如下：00100000+(X7，Y7)+(X8，Y8)+(Q1…..Qn)。
7.根据权利要求1所述的一种用于电子显示标签的三值图像处理方法，其特征在于：所述步骤三中图像处理引擎采用三值化图像处理方法处理图像内容，对被识别成图像的区域，进行三值化处理，将图像像素值RGB转换成符合视觉规律的CIE-LAB空间的点[L1 A1B1]，在CIE-LAB空间中标注Eink显示屏可以显示的三种颜色值W、K、R，计算图像像素点[L1A1 B1]与W、K、R之间的距离R1、R2、R3，比较三个距离，找出最近距离RMIN，
结合最近距离，对像素进行如下编码：RMIN＝R1，第n个像素编码值Cdn为00，RMIN＝R2，Cdn为01，RMIN＝R3，Cdn为10，对像素进行压缩，单数行保留单数像素编码值，双数行保留双数像素编码值，将处理后的信息通过无线传输方式向电子显示标签发送，格式如下：00110000+(X3，Y3)+(X4，Y4)+(Cd1…..Cdn)。
8.根据权利要求1所述的一种用于电子显示标签的三值图像处理方法，其特征在于：所述步骤四中包括以下几种解码方式：
终端标签收到字符区域对应信息，00000000+(X1，Y1)+(X2，Y2)+(W1…..Wn)，校验内容000000xx，采用字符处理方式，对文字区域范围，直接读取flash中预存的(W1….Wn)对应的图像内容并进行显示，显示颜色由xx决定，xx＝00为W、xx＝01为K、xx＝10为R；
终端标签收到条形码区域对应信息，00000001+(X5，Y5)+(X6，Y6)+(P1…..PN)，校验内容000100xx，采用条形码处理方式，对条形码区域范围，每行显示(P1…..PN),共显示(Y6-Y5)行，值为1显示K，值为0显示W；
终端标签收到二维码区域对应信息，00100000+(X7，Y7)+(X8，Y8)+(Q1…..Qn)，校验内容001000xx，采用二维码处理方式，对二维码区域范围，显示(Q1….Qn)的值，值为1显示K，值为0显示W；
终端标签收到图像区域对应信息，00110000+(X3，Y3)+(X4，Y4)+(Cd1…..Cdn)，校验内容001100xx，采用图像处理方式，对图像区域范围，在单数行单数位置、双数行双数位置依次解析(Cd1…Cdn)，值为00时显示W，值为01时显示K，值为10时显示R，缺失数据则通过以下步骤获取：
统计00的数量Num1，统计01的数量Num2，统计10的数量Num3，
求最大值Num，当Num＝Num1，显示W；
求最大值Num，当Num＝Num2，显示K；
求最大值Num，当Num＝Num3，显示R；当出现全部相等的情况，则显示W，降低饱和度。
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