CN111161683A - 图像处理方法、图像处理器和显示装置 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种图像处理方法、图像处理器和显示装置。该图像处理方法包括：获取图像数据；确定所述图像数据中像素点在设定颜色空间中与第一纯色、第二纯色、第三纯色的欧式距离；根据所述像素点在所述设定颜色空间中与所述第一纯色、所述第二纯色、所述第三纯色的欧式距离以及预设规则将所述像素点替换为所述第一纯色、所述第二纯色、所述第三纯色中的一项。将彩色的图片转换为三色图进行显示时，最大程度保留图片中的信息。

Description

图像处理方法、图像处理器和显示装置
技术领域
本公开属于显示和图像处理技术领域，更具体地，涉及一种图像处理方法、一种图像处理器和一种显示装置。
背景技术
现有的电子墨水显示装置(也称电子书)通常只能显示黑白两种颜色，如需显示彩色图像，通常其内的图像处理器会将彩色的图像数据按照一定算法转换为黑白的显示数据，进而供电子墨水屏幕显示。
进来开发出了能够显示黑、白、红三种颜色的电子墨水屏，如何将图像数据转换为黑、白、红三色图像数据而又最大程度地保存原有图像中的信息成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本公开提供一种图像处理方法、一种图像处理器和一种显示装置以至少部分解决现有技术中存在的技术问题。
根据本公开第一方面，提供一种图像处理方法，包括：获取图像数据；确定所述图像数据中像素点在设定颜色空间中与第一纯色、第二纯色、第三纯色的欧式距离；根据所述像素点在所述设定颜色空间中与所述第一纯色、所述第二纯色、所述第三纯色的欧式距离以及预设规则将所述像素点替换为所述第一纯色、所述第二纯色、所述第三纯色中的一项。
在一些实施例中，所述设定颜色空间为RGB颜色空间或HSV颜色空间。
在一些实施例中，所述根据所述像素点在所述设定颜色空间中与所述第一纯色、所述第二纯色、所述第三纯色的欧式距离以及预设规则将所述像素点替换为所述第一纯色、所述第二纯色、所述第三纯色中的一项包括：按照预定轨迹遍历所述图像数据中的各像素点；将所述像素点按照所述预设规则替换为所述第一纯色、所述第二纯色、所述第三纯色中的一项，并利用预定误差扩散模板进行误差扩散。
在一些实施例中，所述预定误差扩散模板为Floyd-Steinberg扩散模板或Jarris-Judice-Ninke误差扩散模板。
在一些实施例中，所述预设规则包括：将所述像素点替换为第一距离、第二距离、第三距离中最大距离所述对应的纯色，所述第一距离为所述像素点在所述设定颜色空间中与所述第一纯色的欧式距离，所述第二距离为所述像素点在所述设定颜色空间中与所述第二纯色的欧式距离，所述第三距离为所述像素点在所述设定颜色空间中与所述第三纯色的欧式距离。
在一些实施例中，所述预设规则包括：将第一距离乘以第一系数得到第一修正距离，所述第一距离为所述像素点在所述设定颜色空间中与所述第一纯色的欧式距离；将第二距离乘以第二系数得到第二修正距离，所述第二距离为所述像素点在所述设定颜色空间中与所述第二纯色的欧式距离；将第三距离乘以第三系数得到第三修正距离，所述第三距离为所述像素点在所述设定颜色空间中与所述第三纯色的欧式距离；将所述像素点替换为所述第一修正距离、所述第二修正距离、所述第三修正距离中最大距离所述对应的纯色。
在一些实施例中，所述第一纯色、所述第二纯色、所述第三纯色分别为黑色、白色、和红色中的一项。
根据本公开第二方面，提供一种图像处理器，包括存储器和处理器，所述存储器存储指令，所述处理器运行所述指令以执行本公开第一方面的图像处理方法。
根据公开第三方面提供一种图像处理器，包括：获取模块，用于获取图像数据；确定模块，用于确定所述图像数据中各像素点在设定颜色空间中与第一纯色、第二纯色、第三纯色的欧式距离；转换模块，用于根据所述像素点在所述设定颜色空间中与所述第一纯色、所述第二纯色、所述第三纯色的欧式距离以及预设规则将所述像素点替换为所述第一纯色、所述第二纯色、所述第三纯色中的一项。
根据本公开第四方面，包括本公开第二方面或第三方面的图像处理器。
在一些实施例中，所述显示装置为电子墨水显示装置。
附图说明
图1是本公开实施例的图像处理方法的流程图。
图2是本公开实施例的图像处理方法的详细流程图。
图3是依据本公开的图像处理方法处理前的图片实例。
图4是依据本公开的图像处理方法处理后的图片实例。
图5是本公开实施例的图像处理器的框图。
图6是本公开实施例的图像处理器的框图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
参考图1，本公开的实施例提供一种图像处理方法，包括以下步骤。
在步骤S1中，获取图像数据。
通常图像数据为多行多列的矩阵。矩阵的每一个元素表示一个像素点。一个像素点即表示一个像素的显示数据。像素点的数据形式例如是一个包含3个灰阶值的向量(r，g，b)，r例如是红色子像素的灰阶，g例如是绿色子像素的灰阶，b例如是蓝色子像素的灰阶。
在步骤S2中，确定图像数据中像素点(即一个像素的显示数据)在设定颜色空间中与第一纯色、第二纯色、第三纯色的欧式距离。
对于诸如电子墨水显示装置等的应用场景，每一个像素只能是一个纯色。例如电子墨水显示装置只能显示纯白、纯黑和纯红，那么第一纯色、第二纯色、第三纯色分别为白、黑和红中的一项。当然对于其他类型的显示装置也可以是其他的纯色，例如第一纯色、第二纯色、第三纯色分别为白、黑和绿。本公开所提到的纯红或红为最高亮度的纯红，纯绿或绿为最高亮度的纯绿，依次类推。
需要说明的是，在本公开的应用场景中所有第一纯色、第二纯色、第三纯色的灰阶是固定的，例如对于256灰阶的RGB显示数据，纯白为(255，255，255)，纯黑为(0，0，0)，纯红为(255，0，0)。
RGB颜色空间中彼此正交的三个坐标轴分别可以表示每个像素的其中一种子像素的灰阶(当然也可以是其亮度)。纯白颜色的像素数据在RGB颜色空间的坐标可以是(255，255，255)，纯黑颜色的像素数据在RGB颜色空间的坐标可以是(0，0，0)，纯红颜色的像素数据在RGB颜色空间的坐标可以是(255，0，0)。
如某个像素的显示数据为(r，g，b),则它在RGB颜色空间与纯白颜色的欧式距离可以定义为
Figure BDA0002354889070000031
与纯黑颜色的欧式距离可以定义为
Figure BDA0002354889070000032
与纯红颜色的欧式距离可以定义为
Figure BDA0002354889070000033
颜色空间的类型不止于此，又例如是HSV颜色空间。一个像素的显示数据具有三个分量色调h，饱和度s，明度v。
色调h用角度进行度量，其取值在0°-360°之间。
人眼受可见光不同波长的刺激产生了红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等颜色的感觉，每种颜色对应一个波长值，这种颜色称为光谱色。一种颜色可以看成是一种光谱色与白色混合的结果，其中光谱色所占比例越高，颜色越接近与光谱色，饱和度s也就越高。饱和度s越高，像素的颜色深而艳。饱和度s的取值范围在0％到100％之间，其中光谱色的饱和度为100％。
明度v表示明亮程度，取值在0％(代表黑，最暗)到100％(代表白色，最亮)。
从RGB颜色空间的显示数据到HSV颜色空间的显示数据的转换可以依据如下公式进行。
Figure BDA0002354889070000041
Figure BDA0002354889070000042
v＝max。
其中，max表示RGB颜色空间中一个像素的显示数据(r，g，b)的三个分量r、g、b中的最大值，min表示RGB颜色空间中一个像素的显示数据(r，g，b)的三个分量r、g、b中的最小值。
一个像素的HSV显示数据如为(h，s，v)，则按照直角坐标系表示其在HSV空间的坐标为：(r*v*s*cosH，r*v*s*sinH，h*(1-V))。按照该公式，可以计算出一个像素的显示数据在HSV空间的直角坐标系坐标。随后可计算该像素的显示数据在HSV空间距离纯白、纯黑、纯红的欧式距离，依次标记为dto-white、dto-black、dto-red。
在步骤S3中，根据像素点在设定颜色空间中与第一纯色、第二纯色、第三纯色的欧式距离以及预设规则将像素点替换为第一纯色、第二纯色、第三纯色中的一项。
即在将一个像素的显示数据替换为第一纯色、第二纯色、第三纯色中的一项时，需要依据该像素的显示数据在设定颜色空间中与这三种纯色的欧式距离。
容易理解，更倾向于将这个像素的显示数据替换为距离这三个纯色距离更近的一种纯色。
在一些实施例中，各像素点的转换彼此独立，互不影响。而在另外一些实施例中，对其中一个像素点的转换会影响尚未进行转换的其他像素点。
不论如何，即使对该其他像素点的显示数据进行了调整，当对该像素点进行转换时，它仍是一个确定的像素点。
以下介绍两种转换的预设规则。
在一些实施例中，预设规则包括：将像素点替换为第一距离、第二距离、第三距离中最大距离对应的纯色，第一距离为像素点在设定颜色空间中与第一纯色的欧式距离，第二距离为像素点在设定颜色空间中与第二纯色的欧式距离，第三距离为像素点在设定颜色空间中与第三纯色的欧式距离。
换言之，将像素点替换成其最接近的一种纯色。
在一些实施例中，预设规则包括：将第一距离乘以第一系数得到第一修正距离，第一距离为像素点在设定颜色空间中与第一纯色的欧式距离；将第二距离乘以第二系数得到第二修正距离，第二距离为像素点在设定颜色空间中与第二纯色的欧式距离；将第三距离乘以第三系数得到第三修正距离，第三距离为像素点在设定颜色空间中与第三纯色的欧式距离；将像素点替换为第一修正距离、第二修正距离、第三修正距离中最大距离对应的纯色。
换言之，在将像素点进行替换时，最终显示的效果具有一定的偏向性。第一系数越小，则最终的显示效果更趋于第一纯色。第二系数越小，则最终的显示效果更趋于第二纯色。第三系数越小，则最终的显示效果更趋于第一纯色。
图3是按照这种实施方式进行转换前的图片，图4为转换后的图片。可以看出，图3中的信息得到了最大程度的保留。
在一些实施例中，对某一个像素点的转换所产生的误差会按照一定比例传递到尚未进行转换的像素点，即改变尚未转换的像素点的显示数据。
在一些实施例中，根据像素点在设定颜色空间中与第一纯色、第二纯色、第三纯色的欧式距离以及预设规则将像素点替换为第一纯色、第二纯色、第三纯色中的一项包括：按照预定轨迹遍历图像数据中的各像素点；将像素点按照预设规则替换为第一纯色、第二纯色、第三纯色中的一项，并利用预定误差扩散模板进行误差扩散。
遍历的轨迹例如是逐行遍历，在同一行内按照列编号逐渐增大的顺序遍历；又例如是逐列遍历，在同一列内按照行编号逐渐增大的顺序遍历；又例如是沿“弓”字型的轨迹进行遍历。
在一些实施例中，预定误差扩散模板为Floyd-Steinberg误差扩散模板或Jarris-Judice-Ninke误差扩散模板。
典型的Floyd-Steinberg扩散模板例如是：
Figure BDA0002354889070000061
以前述逐行遍历的例子为例，当前进行转换的像素点标记为“*”。将该像素点转换为第一纯色、第二纯色或第三纯色的显示数据后相较于转换前产生一误差a，则对该像素点右侧第一个像素点的显示数据进行修正，修正的方式是加上7/16a，以此类推。
如该像素点右侧没有像素点，则仅对其下方和左下方的像素点按照上述系数进行转换。
典型的Jarris-Judice-Ninke误差扩散模板例如是：
Figure BDA0002354889070000062
即在对一个像素点进行转换时，会对其周围12个尚未进行转换的像素点(如果有这么多各尚未转换的像素点)的显示数据进行误差扩散。
当然，上述误差扩散模板中的参数都是可以调整的，不同的参数会产生不同的显示效果。
参看图2，一个详细的转换过程按照如下方式进行。
在步骤S101中，获取图像数据。
在步骤S102中，按照预定规则将图像数据中尚未转换的一个像素点替换为第一纯色、第二纯色、第三纯色中的一项。每进行一次步骤S102，图像数据中一个像素点被固定。
在步骤S103中，进行误差扩散。每进行依次步骤S103，图像数据中多个像素点的图像数据进行一次调整。
在步骤S104中，判断遍历是否完成，如果否则转至步骤S102，对尚未转换的一个像素点进行转换，如果是则转至步骤S105。
在步骤S105中，输出转换后的图像数据。
参考图5，本公开的实施例还提供一种图像处理器，包括存储器1000和处理器2000，存储器1000存储指令，处理器2000运行指令以执行上述的图像处理方法。
存储器1000例如是只读存储器、随机存储器等任意具有存储功能的器件。处理器2000例如是中央处理器、单片机等任意具有计算功能的器件。
参考图6，本公开的实施例提供一种图像处理器，包括：获取模块3001，用于获取图像数据；确定模块3002，用于确定图像数据中各像素点在设定颜色空间中与第一纯色、第二纯色、第三纯色的欧式距离；转换模块3003，用于根据像素点在设定颜色空间中与第一纯色、第二纯色、第三纯色的欧式距离以及预设规则将像素点替换为第一纯色、第二纯色、第三纯色中的一项。
各模块分别用于实现前述图像处理方法中的部分步骤，详细的工作原理可参照前述图像处理方法的实施例中公开的内容。
本公开的实施例还提供一种显示装置，包括前述的图像处理器。
显示装置可以为电子墨水显示装置。当然也可以是其他类型的显示装置。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种图像处理方法，其特征在于，包括：
获取图像数据；
确定所述图像数据中像素点在设定颜色空间中与第一纯色、第二纯色、第三纯色的欧式距离；
根据所述像素点在所述设定颜色空间中与所述第一纯色、所述第二纯色、所述第三纯色的欧式距离以及预设规则将所述像素点替换为所述第一纯色、所述第二纯色、所述第三纯色中的一项。
2.根据权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，所述设定颜色空间为RGB颜色空间或HSV颜色空间。
3.根据权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，所述根据所述像素点在所述设定颜色空间中与所述第一纯色、所述第二纯色、所述第三纯色的欧式距离以及预设规则将所述像素点替换为所述第一纯色、所述第二纯色、所述第三纯色中的一项包括：
按照预定轨迹遍历所述图像数据中的各像素点；
将所述像素点按照所述预设规则替换为所述第一纯色、所述第二纯色、所述第三纯色中的一项，并利用预定误差扩散模板进行误差扩散。
4.根据权利要求3所述的图像处理方法，其特征在于，所述预定误差扩散模板为Floyd-Steinberg扩散模板或Jarris-Judice-Ninke误差扩散模板。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的图像处理方法，其特征在于，所述预设规则包括：将所述像素点替换为第一距离、第二距离、第三距离中最大距离所述对应的纯色，所述第一距离为所述像素点在所述设定颜色空间中与所述第一纯色的欧式距离，所述第二距离为所述像素点在所述设定颜色空间中与所述第二纯色的欧式距离，所述第三距离为所述像素点在所述设定颜色空间中与所述第三纯色的欧式距离。
6.根据权利要求1-4任意一项所述的图像处理方法，其特征在于，所述预设规则包括：
将第一距离乘以第一系数得到第一修正距离，所述第一距离为所述像素点在所述设定颜色空间中与所述第一纯色的欧式距离；
将第二距离乘以第二系数得到第二修正距离，所述第二距离为所述像素点在所述设定颜色空间中与所述第二纯色的欧式距离；
将第三距离乘以第三系数得到第三修正距离，所述第三距离为所述像素点在所述设定颜色空间中与所述第三纯色的欧式距离；
将所述像素点替换为所述第一修正距离、所述第二修正距离、所述第三修正距离中最大距离所述对应的纯色。
7.根据权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，所述第一纯色、所述第二纯色、所述第三纯色分别为黑色、白色、和红色中的一项。
8.一种图像处理器，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器存储指令，所述处理器运行所述指令以执行根据权利要求1-7任意一项所述的图像处理方法。
9.一种图像处理器，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取图像数据；
确定模块，用于确定所述图像数据中各像素点在设定颜色空间中与第一纯色、第二纯色、第三纯色的欧式距离；
转换模块，用于根据所述像素点在所述设定颜色空间中与所述第一纯色、所述第二纯色、所述第三纯色的欧式距离以及预设规则将所述像素点替换为所述第一纯色、所述第二纯色、所述第三纯色中的一项。
10.一种显示装置，其特征在于，包括根据权利要求8或9所述的图像处理器。
11.根据权利要求10所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置为电子墨水显示装置。
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