CN109801231B - 一种电泳电子纸检测设备的图像处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电泳电子纸检测设备的图像处理方法，包括以下步骤：1、对电子纸进行多次拍摄，获取一个由多张受到光污染的电子纸照片所组成的样本图像集；2、随机选取样本图像集中的一个样本图像，将样本图像转换为灰度图像，并绘制出样本图像的三维图；3、采用Gabor小波对样本图像进行光噪声去除，得到滤波处理后的样本图像，并绘制出去噪后的样本图像的三维图；4、利用方差式S计算滤波后的样本图像与原样本图像的方差值，若滤波后的样本图像的方差值大于原样本图像的方差值的60%时，进入步骤3，反之，则进入步骤5；5、获取滤波图像，并对滤波图像进行优化；确保被拍摄的电子纸的图像内容与电子纸的显示内容一致，可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及图像复原技术领域，特别是一种电泳电子纸检测设备的图像处理方法。
背景技术
随着平板显示技术的发展，各类显示技术被广泛用于人们的生活中，但目前主流使用的各类平板显示技术都存在同样的问题，即外界光照强烈时显示器显示效果不佳，在使用过程中耗能太大，而电泳电子纸显示具有超低耗能和类纸显示的特点，在未来的显示技术发展的主流中必然占据着一席之地。
我们在拍摄电子纸时，由于并不处在密闭的黑暗空间，拍摄时，受光噪声的影响，拍摄得到的图像与实际人眼观测到的图像存在较大的区别，因此，如何有效的去除图像中存在的光噪声是目前电子纸拍摄应用中面临的一个重要问题。
目前，还未出现一种针对拍摄电子纸得到的图像去除光噪声的方法，因此，有必要针对这一方法进行实验，以更好的去除图像中存在的光噪声。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种电泳电子纸检测设备的图像处理方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种电泳电子纸检测设备的图像处理方法，包括以下步骤：
步骤1、对电子纸进行多次拍摄，获取一个由多张受到光污染的电子纸照片所组成的样本图像集。
步骤2、随机选取样本图像集中的一个样本图像，将样本图像转换为灰度图像，并绘制出样本图像的三维图。
步骤3、采用Gabor小波对样本图像进行光噪声去除，得到滤波处理后的样本图像，并绘制出去噪后的样本图像的三维图，Gabor小波的输出函数为：
其中，i为样本图像的数据矩阵；
x为数据矩阵i的行数；
y为数据矩阵i的列数；
Sx为x方向上的方差；
Sy为y方向上的方差；
U、V为样本图像的中心频率。
步骤4、利用方差式S计算滤波后的样本图像与原样本图像的方差值，若滤波后的样本图像的方差值大于原样本图像的方差值的60％时，进入步骤3，反之，则进入步骤5，方差式S为：
其中，M和N分别为图像行与列的像素值数目；
j和k为图像中某一点的行数和列数；
fjk是图像在点(j,k)的取值；
f为图像像素值的平均值。
步骤5、确定滤波参数，将确定下来的滤波参数应用于Gabor小波的输出函数中，对样本图像进行滤波，获取滤波图像，并对滤波图像进行优化。
步骤3中，通过改变Gabor小波的输出函数中Sx、Sy、U、V的数值，对样本图像进行去噪。
步骤5中，当拍摄的样本图像为单一灰度图像时，将确定下来的滤波参数应用于Gabor小波的输出函数中，对单一灰度图像进行Gabor小波滤波，获取滤波图像，随后再对滤波图像进行闭运算处理，并调整显示亮度；当拍摄的样本图像为彩色图像时，将彩色图像分为R、G、B三组分量，并将确定下来的滤波参数应用于Gabor小波的输出函数中，分别对R、G、B三组分量进行Gabor小波滤波，再将滤波完成的三组分量按原顺序组合成新的一幅图片，得到彩色图像的滤波图像，并调整显示亮度。
本发明的有益效果是：本发明利用Gabor小波对受光污染的电子纸图像进行去噪，去噪效果显著，能够确保拍摄到的电子纸图像内容的真实性，此外，在滤波去噪之前先将样本图像转换为灰度图像，一定程度上减少了外界的干扰并使滤波对象更为简单，并且，该方法在决定滤波强度的时候存在一定的人工选择性，可以避免某些阈值设置不当而引起的获取图像不符合实际使用要求，进一步提高电子纸图像内容的可靠性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的流程图；
图2是本发明拍摄的原图(左)与去噪处理后图像(右)的对比；
图3是图2拍摄的原图的三维图像(左)与去噪处理后图像的三维图(右)的对比；
图4是本发明拍摄的原图(左)与去噪后使用闭运算处理后的图像(右)的对比；
图5是图4拍摄的原图的三维图(左)与去噪后使用闭运算处理后图像的三维图(右)的对比；
图6是本发明拍摄的彩色原图(左)与去噪处理后图像(右)的对比；
图7是图6拍摄的原图转灰度图像三维图(左)与彩色去噪处理后转灰度图像三维图(右)的对比。
具体实施方式
参照图1至图7，一种电泳电子纸检测设备的图像处理方法，包括以下步骤：
步骤1、采用摄影装置(如相机等)对电子纸(电子纸上显示有内容)进行多次拍摄，用于获取一个由多张受到光污染的电子纸照片所组成的样本图像集。
步骤2、随机选取样本图像集中的一个样本图像，将样本图像转换为灰度图像，并绘制出样本图像的三维图。
步骤3、采用Gabor小波对样本图像进行光噪声去除，得到滤波处理后的样本图像，并绘制出去噪后的样本图像的三维图，Gabor小波的输出函数为：
其中，i为样本图像的数据矩阵；
x为数据矩阵i的行数；
y为数据矩阵i的列数；
Sx为x方向上的方差；
Sy为y方向上的方差；
U、V为样本图像的中心频率。
本实施例中，是通过改变Gabor小波的输出函数中Sx、Sy、U、V的数值，对样本图像进行去噪，具体地，Sx和Sy的取值不小于1且不超过6，U和V的取值不小于5且不超过10。
步骤4、利用方差式S计算滤波后的样本图像与原样本图像的方差值，若滤波后的样本图像的方差值大于原样本图像的方差值的60％时，进入步骤3，反之，则进入步骤5，方差式S为：
其中，M和N分别为图像行与列的像素值数目；
j和k为图像中某一点的行数和列数；
fjk是图像在点(j,k)的取值；
f为图像像素值的平均值。
步骤5、确定滤波参数，将确定下来的滤波参数应用于Gabor小波的输出函数中，对样本图像进行滤波，获取滤波图像，并对滤波图像进行优化。
本实施例中，在步骤2中，通过随机选取样本图像，可确保实验的客观性；将样本图像转换为灰度图像，一定程度上减少了外界的干扰并使滤波对象更为简单，方便后续采用Gabor小波滤波；通过绘制出样本图像的三维图，方便观察出原图像是受到怎样的强度和角度的光噪声影响，进而能对滤波强度(即滤波参数Sx、Sy、U和V)进行一定的预判，以便能够更加快速地找到最优的滤波强度。
步骤5中，当拍摄的样本图像为单一灰度图像时，单一灰度图像在经过Gabor小波滤波去噪后的滤波图像存在着较大的边缘失真，因此，需要对滤波图像进行优化处理，具体地，是将确定下来的滤波参数应用于Gabor小波的输出函数中，对单一灰度图像进行滤波，获取滤波图像，随后再对滤波图像进行闭运算处理(采用相同的结构元素，记为B，用结构元素B先对滤波图像做膨胀运算，然后再做腐蚀运算)，并调整显示亮度(根据Gabor小波的滤光原理，处理完图片后会不可避免的使图片整体变暗，因此需要调节图像的显示亮度，本实施例中，是基于图像处理软件matlab来调整图像显示亮度，亮度调节的算法属于现有技术，这里不做赘述)，参照图4和图5，去噪后使用闭运算处理后的图像能够有效避免边缘失真，提高图像内容的可靠性；考虑到现有技术中，已经出现了彩色电子纸，本实施例中，提供一种可以保留原图像色彩的Gabor小波去噪方法，当拍摄的样本图像为彩色图像时，获取当前滤波图像的Gabor小波的输出函数，将彩色图像分为R、G、B三组分量，分别对R、G、B三组分量进行Gabor小波滤波，再将滤波完成的三组分量按原顺序组合成新的一幅图片，得到彩色图像的滤波图像，并调整显示亮度；参照图6和图7，处理后的滤波图像能够保留原有图像的色彩。
拍摄的电子纸图像经过本发明的方法处理后，能够有效避免拍摄的电子纸图像受光噪声的影响而导致拍摄采集到的图像与实际不符的情况(由于噪声大，导致图像的仿真效果出现很大的异常)，通过本发明的方法滤波后，图片的噪声可以滤除80％以上，仿真效果理想。以上的实施方式不能限定本发明创造的保护范围，专业技术领域的人员在不脱离本发明创造整体构思的情况下，所做的均等修饰与变化，均仍属于本发明创造涵盖的范围之内。
Claims (4)
1.一种电泳电子纸检测设备的图像处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、对电子纸进行多次拍摄，获取一个由多张受到光污染的电子纸照片所组成的样本图像集；
步骤2、随机选取样本图像集中的一个样本图像，将样本图像转换为灰度图像，并绘制出样本图像的三维图；
步骤3、采用Gabor小波对样本图像进行光噪声去除，得到滤波处理后的样本图像，并绘制出去噪后的样本图像的三维图，Gabor小波的输出函数为：
其中，i为样本图像的数据矩阵；
x为数据矩阵i的行数；
y为数据矩阵i的列数；
Sx为x方向上的方差；
Sy为y方向上的方差；
U、V为样本图像的中心频率；
步骤4、利用方差式S计算滤波后的样本图像与原样本图像的方差值，若滤波后的样本图像的方差值大于原样本图像的方差值的60％时，进入步骤3，反之，则进入步骤5，方差式S为：
其中，M和N分别为图像行与列的像素值数目；
j和k为图像中某一点的行数和列数；
fjk是图像在点(j,k)的取值；
f为图像像素值的平均值；
步骤5、确定滤波参数，将确定下来的滤波参数应用于Gabor小波的输出函数中，对样本图像进行滤波，获取滤波图像，并对滤波图像进行优化。
2.根据权利要求1所述的电泳电子纸检测设备的图像处理方法，其特征在于步骤3中，通过改变Gabor小波的输出函数中Sx、Sy、U、V的数值，对样本图像进行去噪。
3.根据权利要求1所述的电泳电子纸检测设备的图像处理方法，其特征在于步骤5中，当拍摄的样本图像为单一灰度图像时，获取滤波图像后，对滤波图像进行闭运算处理，并调整显示亮度。
4.根据权利要求1所述的电泳电子纸检测设备的图像处理方法，其特征在于步骤5中，当拍摄的样本图像为彩色图像时，获取当前滤波图像的Gabor小波的输出函数，将彩色图像分为R、G、B三组分量，分别对R、G、B三组分量进行Gabor小波滤波，再将滤波完成的三组分量按原顺序组合成新的一幅图片，得到彩色图像的滤波图像，并调整显示亮度。
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