CN111078174B - 一种计算电子纸彩色转换时间系统及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种计算电子纸彩色转换时间系统，它包括驱动模块、摄像模块、储存模块和PC端，驱动模块、摄像模块和储存模块均与电源连接，驱动模块与电子纸显示屏电性连接，摄像模块与储存模块电性连接，驱动模块、摄像模块和储存模块均与PC端连接，通过对视频的每一帧图像进行双边滤波去噪，去除录制视频过程中可能影响计算结果的噪声，计算出电子纸彩色转换时间，可以为提高电泳电子纸转换速率及显示色彩性能的研究提供可靠的帮助。

Description

一种计算电子纸彩色转换时间系统及其应用
技术领域
本发明涉及视频识别技术领域，特别是一种计算电子纸彩色转换时间系统及其应用。
背景技术
电泳显示技术是普通纸张和电子显示器的结合，具有超低功耗、轻薄等特点，是目前最有可能实现电子纸张产业化的技术，但是目前市面上的电泳电子纸仍存在转换速率慢，色彩的显示性能差等缺点。
目前，还没有较为显著提高电泳电子纸转换速率及显示色彩性能的方法，所以，我们研发了一种计算电子纸彩色转换时间的系统，为提高电泳电子纸转换速率及色彩显示性能的研究提供可靠的帮助。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种能用于研究的计算电子纸彩色转换时间系统及其应用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种计算电子纸彩色转换时间系统，它包括驱动模块、摄像模块、储存模块和PC端，所述驱动模块与电子纸显示屏电性连接，所述摄像模块与所述储存模块电性连接，所述驱动模块、摄像模块、储存模块均与所述PC端连接。
所述驱动模块为STM32单片机。
所述摄像模块为自带显微镜的摄像头。
所述储存模块为SD储存卡。
一种基于上文所述的计算电子纸彩色转换时间系统的方法，包括如下步骤：
步骤S1、用驱动模块驱动电子纸显示屏发生颜色转化；
步骤S2、使用摄像模块录制电子纸显示屏颜色转化过程的视频并储存在储存模块中；
步骤S3、通过PC端读取所述储存模块储存的视频，并对视频预处理，在对视频预处理时，PC端先提取视频的每一帧图像，并截取每一帧图像的相同区域作为经过预处理的图像；
步骤S4、经过预处理的图像都经过双边滤波器去噪，去除掉视频录制过程中可能有的噪声干扰，保边去噪，保证图像平滑，并增加对图像边缘的保护，
双边滤波器公式为：
Figure GDA0003022152250000011
其中，w(x，y，i.j)代表双边滤波器的权重，fHF(x，y)代表经过双边滤波器去噪后输出的图像的像素点的像素值，本步骤还用到以下两个公式：
Figure GDA0003022152250000021
Figure GDA0003022152250000022
其中，x代表像素点A在图像中的横坐标，y代表像素点A在图像中的纵坐标，f(x，y)代表像素点A在图像中的像素值，
i代表像素点B在图像中的横坐标，j代表像素点B在图像中的纵坐标，f(i，j)代表像素点B在图像中的像素值，
δd是定义域方差，δr是值域方差，
d(x，y，i，j)代表空间邻近度因子，r(x，y，i，j)代表亮度相似因子，
双边滤波器的权重等于空间邻近度因子和亮度相似度因子的乘积，即
Figure GDA0003022152250000023
步骤S5、经过步骤S4后得到去噪图像，然后获取去噪图像的RGB值并储存在矩阵中，得出RGB值矩阵；
步骤S5、经过步骤S4后得到去噪图像，然后获取去噪图像的RGB值并储存在矩阵中；
步骤S6、根据R的矩阵把收集到的RGB值绘制成曲线图；
步骤S7、Matlab软件自动读取曲线图，然后从曲线图中查找颜色转换前后RGB值变化的两个像素点，再计算颜色转换过程的总帧数；
步骤S8、总帧数除以帧速得到电子纸彩色转换的时间。
在步骤S2中，用自带显微镜的摄像头进行录制时，需尽量排除外界的干扰因素(如在显微镜外围设置一层黑布，在黑暗条件下录制等)。
在步骤S3中，截取每一帧图像的相同区域，区域的位置由人为设定。
在步骤S3中，截取每一帧图像的相同区域，区域的位置需在一个像素格子中。
在步骤S4中，其特征在于在步骤S4中，空间邻近度因子为高斯滤波器系数，空间邻近度因子越大，像素距离越远，双边滤波器的权重越小，当δr越大时，平滑效果越明显。
在步骤S4中，亮度相似度因子与空间像素差值相关，像素差值越大，双边滤波器的权重越小，当δd越大时，对同等灰度差的像素平滑作用越大，保边效果越差，δd一般取高斯噪声标准差的2倍。
经过步骤S5后收集到的RGB值绘制成曲线图，绘制时需将颜色转化过程中的RGB值置0。
本发明的有益效果是：本发明通过对视频的每一帧图像进行双边滤波器去噪，去除录制视频过程中可能影响计算结果的噪声，计算出电子纸电子纸彩色转换时间，可以为提高电泳电子纸转换速率及显示色彩性能的研究提供可靠的帮助。
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是本发明的的系统框图；
图2是本发明的系统流程图；
图3是白色转换到红色的无处理原始均值帧数图；
图4是双边滤波器去燥后白色转换到红色的均值帧数图；
图5是白色转换到红色的特征值提取图。
具体实施方式
参照图1至图5，一种计算电子纸彩色转换时间系统，它包括驱动模块、摄像模块、储存模块和PC端，所述驱动模块、摄像模块和储存模块均与电源连接，所述驱动模块与电子纸显示屏电性连接，所述摄像模块与所述储存模块电性连接，所述驱动模块、摄像模块和储存模块均与所述PC端连接，通过对视频的每一帧图像进行双边滤波器去噪，去除录制视频过程中可能影响计算结果的噪声，计算出电子纸彩色转换时间，可以为提高电泳电子纸转换速率及显示色彩性能的研究提供可靠的帮助。
具体地，所述驱动模块通过第一USB接口与所述PC端连接，所述摄像模块通过第二USB接口与所述PC端连接，所述储存模块通过第三USB接口与所述PC端连接，图1中的USB代表第一USB接口、第二USB接口和第三USB接口的集合。
所述驱动模块为STM32单片机。
所述摄像模块为自带显微镜的摄像头。
所述储存模块为SD储存卡。
一种基于上文所述的计算电子纸彩色转换时间系统的方法，它包括如下步骤：
步骤S1、驱动模块、摄像模块、储存模块和PC端均连接电源，用驱动模块驱动电子纸显示屏发生颜色转化；
步骤S2、使用摄像模块录制电子纸显示屏颜色转化过程的视频并储存在储存模块中；
步骤S3、通过PC端读取所述储存模块储存的视频，并对视频预处理，在对视频预处理时，PC端先提取视频的每一帧图像，并截取每一帧图像的相同区域作为经过预处理的图像；
步骤S4、经过预处理的图像都经过双边滤波器去噪，去除掉视频录制过程中可能有的噪声干扰，保边去噪，保证图像平滑，并增加对图像边缘的保护，
双边滤波器公式为：
Figure GDA0003022152250000041
其中，w(x，y，i，j)代表双边滤波器的权重，fBF(x，y)代表经过双边滤波器去噪后输出的图像的像素点的像素值(即像素点A或者像素点B经过双边滤波器去噪后的像素值)，本步骤还用到以下两个公式：
Figure GDA0003022152250000042
Figure GDA0003022152250000043
其中，x代表像素点A在图像中的横坐标，y代表像素点A在图像中的纵坐标，f(x，y)代表像素点A在图像中的像素值，
i代表像素点B在图像中的横坐标，j代表像素点B在图像中的纵坐标，f(i，j)代表像素点B在图像中的像素值，
δd是定义域方差，δr是值域方差，
d(x，y，i，j)代表空间邻近度因子，r(x，y，i，j)代表亮度相似因子，
双边滤波器的权重等于空间邻近度因子和亮度相似度因子的乘积，即
Figure GDA0003022152250000044
其中一个公式里出现的符号与其他公式里面出现的符号具有相同的含义，其中一个公式里出现的函数与其他公式里面出现的函数具有相同的含义，这里不加以赘述；
步骤S5、经过步骤S4后得到去噪图像，然后获取去噪图像的RGB值并储存在矩阵中，该步骤由PC端完成；
步骤S6、根据R的矩阵把收集到的RGB值绘制成曲线图，该步骤由PC端完成；
步骤S7、Matlab软件自动读取曲线图，然后从曲线图中查找颜色转换前后RGB值变化的两个像素点，再计算颜色转换过程的总帧数，其中Matlab软件安装在PC端；
步骤S8、总帧数除以帧速得到电子纸彩色转换的时间，该步骤有PC端执行。
在步骤S3中，截取每一帧图像的相同区域，区域的位置需在一个像素格子中。
在步骤S4中，其特征在于在步骤S4中，空间邻近度因子为高斯滤波器系数，空间邻近度因子越大，像素距离越远，双边滤波器的权重越小，当δr越大时，平滑效果越明显。
亮度相似度因子与空间像素差值相关，像素差值越大，双边滤波器的权重越小，当δd越大时，对同等灰度差的像素平滑作用越大，保边效果越差，δd一般取高斯噪声标准差的2倍。
经过步骤S5后收集到的RGB值绘制成曲线图，绘制时需将颜色转化过程中的RGB值置0。
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 (5)

1.一种计算电子纸彩色转换时间系统的方法，所述计算电子纸彩色转换时间系统，它包括驱动模块、摄像模块、储存模块和PC端，所述驱动模块、摄像模块和储存模块均与电源连接，所述驱动模块与电子纸显示屏电性连接，所述摄像模块与所述储存模块电性连接，所述驱动模块、摄像模块和储存模块均与所述PC端连接，通过对视频的每一帧图像进行双边滤波器去噪，去除录制视频过程中可能影响计算结果的噪声，计算出电子纸彩色转换时间，所述驱动模块通过第一USB接口与所述PC端连接，所述摄像模块通过第二USB接口与所述PC端连接，所述储存模块通过第三USB接口与所述PC端连接，所述驱动模块为STM32单片机，所述摄像模块为自带显微镜的摄像头，所述储存模块为SD储存卡，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤S1、驱动模块驱动电子纸显示屏发生颜色转化；
步骤S2、使用摄像模块录制电子纸显示屏颜色转化过程的视频并储存在储存模块中；
步骤S3、通过PC端读取所述储存模块储存的视频，并对视频预处理，在对视频预处理时，PC端先提取视频的每一帧图像，并截取每一帧图像的相同区域作为经过预处理的图像；
步骤S4、经过预处理的图像都经过双边滤波器去噪，去除掉视频录制过程中可能有的噪声干扰，保边去噪，保证图像平滑，并增加对图像边缘的保护，
双边滤波器公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，
其中，w（x,y,i,j）代表双边滤波器的权重，f BF（x，y）代表经过双边滤波器去噪后输出的图像的像素点的像素值，
本步骤还用到以下两个公式，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
，
其中，x代表像素点A在图像中的横坐标，y代表像素点A在图像中的纵坐标，f（x，y）代表像素点A在图像中的像素值，
i代表像素点B在图像中的横坐标，j代表像素点B在图像中的纵坐标，f（i，j）代表像素点B在图像中的像素值，
δd是定义域方差，δr是值域方差，
d(x,y,i,j)代表空间邻近度因子，r（x,y,i,j）代表亮度相似因子，
双边滤波器的权重等于空间邻近度因子和亮度相似度因子的乘积，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
；
步骤S5、经过步骤S4后得到去噪图像，然后获取去噪图像的RGB值并储存在矩阵中；
步骤S6、根据R值的矩阵把收集到的RGB值绘制成曲线图；
步骤S7、Matlab软件自动读取曲线图，然后从曲线图中查找颜色转换前后RGB值变化的两个像素点，再计算颜色转换过程的总帧数；
步骤S8、总帧数除以帧速得到电子纸彩色转换的时间。
2.根据权利要求1所述的计算电子纸彩色转换时间系统的方法，其特征在于在步骤S3中，截取每一帧图像的相同区域，区域的位置需在一个像素格子中。
3.根据权利要求2所述的计算电子纸彩色转换时间系统的方法，其特征在于在步骤S4中，空间邻近度因子为高斯滤波器系数，空间邻近度因子越大，像素距离越远，双边滤波器的权重越小，当δr越大时，平滑效果越明显。
4.根据权利要求3所述的计算电子纸彩色转换时间系统的方法，其特征在于步骤S4中，亮度相似度因子与空间像素差值相关，像素差值越大，双边滤波器的权重越小，当
Figure DEST_PATH_IMAGE010
越大时，对同等灰度差的像素平滑作用越大，保边效果越差，
Figure DEST_PATH_IMAGE010A
取高斯噪声标准差的2倍。
5.根据权利要求4所述的计算电子纸彩色转换时间系统的方法，其特征在于经过步骤S5后收集到的RGB值绘制成曲线图，绘制时需将颜色转化过程中的RGB值置0。
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电润湿电子纸多级灰阶研究与设计;易子川等;《华南师范大学学报（自然科学版）》;20170630;第49卷(第2017年第6期);17-23页 *

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