CN112565772B - 一种基于电子价签的图片压缩及解压方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电子价签的图片压缩方法及解压方法，图片按写入方向补齐8位宽度，计算各像素目标颜色值，提取目标颜色像素匹配键值表，重组像素匹配值，分组压缩，添加压缩头，添加图片元信息头。本发明通过对写入墨水屏的数据进行压缩，减少无线传输的数据包总量，使相同时间内能完成更多数量的价签显示数据的传输。为减少价签对数据进行加工处理的步骤，采用服务器或网关上层服务直接生成匹配目标墨水屏驱动的像素数据格式，价签硬件底层解压后直接传输到墨水屏驱动的方式。可有效压缩下发到电子价签的图片容量，提高效率，降低功耗，在批量刷新多个价签时，提高下发效率提升用户体验。

Description

一种基于电子价签的图片压缩及解压方法

技术领域

本发明涉及电子价签技术领域，具体涉及一种基于无线电子价签的图片压缩方法及解压方法。

背景技术

电子价签作为纸质价签的替代品，由于具有使用便捷、便于统一管理、节省成本等天然优势，已经逐步得到推广应用。电子价签的主体功能实质为显示设备，具有整体低功耗、墨水屏显示内容断电保持等特点，能灵活适应众多应用场景。

然而，正是由于其低功耗的要求及目前墨水屏驱动接口的硬件特性，导致其与传统显示设备如液晶显示器相对，从用户触发修改内容至实际内容显示需要较长的一段反馈时间，时间越长用户体验越差，特别是多个价签同时更新显示内容时，这个缺点更明显。

墨水屏硬件数据传输及刷新速度在厂家提供的产品技术没突破的情况下基本变化不大，后台服务器及网关由于处理能力相对价签设备要高出一个数量级，一般也不会成为瓶颈，而价签硬件本身所涉及的无线通讯、数据存储等由于速度的限制对整个系统流程的影响至关重要。从减少通讯数据量方面考虑，常见的方案有价签内部预置图形模板的形式，更新时只传输对应的图形及其参数。但是该方案相当于将显示内容的生成处理流程全部放在价签硬件上实现，处理效率与低功耗的要求在很大程度上是相互矛盾的，内容生成效率成为必须考虑的重要问题，而且显示内容完全由有限的图形模板控制，无法灵活实现通用的内容显示。由于墨水屏本身所支持的色彩类型不多，若传输的显示数据为常用的图片格式数据，如JPEG或PNG等，不仅由于图片位深等导致所带数据含有无效部分，而且价签程序需要执行对应的图片解析操作，这样显然不利于提高价签对显示内容的处理速度。

正因如此，业界亟需一种既能减少价签与网关之间无线通讯数据量，又能减少价签对数据处理的方案。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种在确保向电子价签传输适配墨水屏数据格式的特定图片像素数据的前提下，可减少无线传输的数据总量，提高批量刷新时整体刷新效率，优化要向墨水屏写入的数据的存储顺序及价签解压处理方式，减少价签的数据处理步骤，缩短价签接收到完整的写入数据到墨水屏刷屏触发所需时间的基于电子价签的图片压缩及解压方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种基于电子价签的图片压缩及解压方法，该图片基于电子价签的墨水屏进行显示，其特征在于：图片压缩方法按以下步骤进行，

1）根据墨水屏分辨率将图片按写入方向补齐8位宽度；

2）根据电子价签所支持的色彩计算各像素目标颜色值；

3）提取目标颜色像素匹配键值表；

4）重组像素匹配值；

5）分组压缩，添加压缩头；

6）添加图片元信息头。

在步骤1）中，根据墨水屏分辨率按行写入方向对应的图片长或宽按8的倍数进行对齐，超出墨水屏分辨率的补充像素位在写入时直接进行舍弃，写入数据按8位即一个字节宽度对齐，以减少价签将数据写入墨水屏时偏移量的计算。

在步骤2）中，根据墨水屏所支持的色彩选择合适的颜色列表，遍历生成图片各个像素对应的颜色值，计算各个像素的RGB分量，分别与选定的颜色列表中每个目标颜色的RGB各个分量对应的差值求平方和，比较与每个目标颜色的偏差，选择偏差值最小的作为该像素的目标颜色，生成只含有目标颜色的图片进行后续处理。

在步骤3）中，按图片的行写入方向逐行扫描只含目标颜色的图片的各个像素值，分别向各个目标颜色的哈希表中附加相应的标志位，往哈希表各项尾部附加值；当前遍历到的像素值为目标颜色，则在目标颜色为键的项尾部附加像素匹配真标记，其他非匹配项附加像素匹配假标记，处理得到一个按目标颜色为键、像素匹配数组为值的哈希表。

在步骤3）中，匹配真标记和匹配假标记分别采用位数据1和0表示，去除哈希表中值为非匹配标记的目标颜色的键值对，以减少传输过程的数据量。

在步骤4）中，将得到的匹配哈希表键值取出形成一个目标颜色的列表，按照目标颜色在列表中的次序，将像素匹配值以平铺或交联的方式依次进行附加重组；平铺或交联根据电子价签所用墨水屏的写入方式确定，若墨水屏分颜色进行写入，或按像素写入每写一个颜色需要额外的颜色切换指令，则选择平铺方式附加；若墨水屏按像素依次写入，则选择交联方式附加。

在步骤5）中，初始化压缩上下文，将重组后的数据以合适的、同等的宽度进行分组，分组后的数据依次转入压缩处理流程进行压缩，将压缩后的数据依次附加至压缩输出缓冲区，得到可解压的完整数据；分组宽度由实际测试的压缩率、电子价签主控程序可用内存及压缩数据读出效率作为参考因素得出。

在步骤6）中，将图片元信息数据，包括压缩后的图片像素数据、向缓冲区头部添加压缩头后的数据、压缩的图片像素数据相对头部的偏移量、图片的尺寸、与重组的图片像素列表匹配的目标颜色列表，添加图片元信息头后，压缩图片数据生成完成；根据网关与电子价签之间通讯的数据包格式进行分包处理，添加传输包序号、校验值后传输至电子价签。

一种基于电子价签的图片解压方法，基于前述的传输至电子价签进行显示的压缩后的图片数据，其特征在于：图片解压方法按以下步骤进行，

S1、读取图片元信息数据，得到压缩图片像素数据在存储器中的起始地址，并从该地址中读取压缩头数据；

S2、初始化解压上下文，根据读取到的压缩头数据配置解压缩参数，并根据分组宽度及设备可用内存大小设置解压上下文缓冲区宽度，预分配相应宽度的解压输入输出缓冲区，设置解压上下文输出缓冲区为对应内存超始地址；

S3、电子价签程序接收数据包时按包序号进行顺序存储，存储检验通过的图片数据内容，解压时依次读取图片数据内容，跳过数据开头部分的图片元信息数据及解压头数据，压缩图片像素数据顺序输入解压模块，当输入下溢即最近一次更新的输入缓冲区数据全部消耗完毕时，重新从存储器读取下一页整页数据内容，当输出上溢即一个分组完整解压完成；

S4、每个分组数据解压出来后，直接传输至电子价签的墨水屏，或在电子价签内存充足的情况下将多组解压后数据组合后再进行传输；传输至墨水屏初始化阶段或切换当前写入颜色时，根据图片元信息中的颜色列表确定写入额外的控制指令，实际的解压图片像素数据则直接通过数据传输指令写入，电子价签程序无需对其进行更多的数据处理运算；

S5、待全部数据传输至墨水屏驱动，直接传输触发刷屏的指令，墨水屏刷新最新内容。

另外，在步骤S3中，解压过程会逐步消耗压缩图片像素数据，直至所有压缩图片像素数据都被遍历完成，解压结束，过程中依次输出的各分组的解压数据的全体即为重组后的图片像素数据。

本发明通过对写入墨水屏的数据进行压缩，减少无线传输的数据包总量，使相同时间内能完成更多数量的价签显示数据的传输。针对非标准的图片数据，可根据数据特征及实际测试选择适合的压缩方式，实现较高的压缩率。为减少价签对数据进行加工处理的步骤，采用服务器或网关上层服务直接生成匹配目标墨水屏驱动的像素数据格式，价签硬件底层解压后直接传输到墨水屏驱动的方式。如此可以有效的压缩下发到电子价签的图片容量，从而提高下发速度，降低下发时间，提高效率，降低功耗，在批量刷新多个价签时，提高下发效率对于提升用户体验具有较高的实用价值。

附图说明

图1为本发明图片压缩处理步骤流程框图；

图2为图片解压处理步骤流程框图；

图3为图片元信息、压缩头及压缩像素数据排布示意图；

图4为图片像素解压的实现流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图通过具体实施例对本发明做进一步说明：

参照图1和图3，所述基于电子价签的图片压缩及解压方法，该图片基于电子价签的墨水屏进行显示，图片压缩方法按以下步骤进行，

1、根据墨水屏分辨率，按行写入方向对应的图片长或宽按8的倍数进行对齐，超出墨水屏分辨率的补充像素位在写入时直接进行舍弃，写入数据按8位即一个字节宽度对齐，可减少价签将数据写入墨水屏时偏移量的计算。

2、电子价签墨水屏目前支持的颜色值及色彩深度有限，需要先根据价签所支持的色彩，选择合适的颜色列表，遍历生成图片各个像素对应的颜色值，计算各个像素的RGB分量，分别与选定的颜色列表每个目标颜色的RGB各个分量对应的差值求平方和，比较与每个目标颜色的偏差，选择偏差值最小的作为该像素的目标颜色，生成只含有目标颜色的图片进行后续处理。

3、按图片的行写入方向逐行扫描只含目标颜色的图片的各个像素值，分别向各个目标颜色的哈希表中附加相应的标志位，往哈希表各项尾部附加值，当前遍历到的像素值为目标颜色，则在目标颜色为键的项尾部附加像素匹配真标记，其他非匹配项附加像素匹配假标记。一般为节省内存，匹配标记真及假可用位数据1及0表示。至此，处理得到一个按目标颜色为键，像素匹配数组为值的哈希表。可去除表中值为非匹配标记的目标颜色的键值对，实则隐含该目标颜色的值为全非匹配，减少传输过程的数据量。

4、将得到的匹配哈希表键值取出形成一个目标颜色的列表，按照目标颜色在列表中的次序，将像素匹配值以平铺或交联的方式依次进行附加重组。此处平铺或交联根据价签目前所用墨水屏的写入方式确定，若墨水屏分颜色进行写入，或按像素写入每写一个颜色需要额外的颜色切换指令，可选择平铺方式附加；若墨水屏按像素依次写入，可选择交联方式附加。平铺或交联与实际墨水屏硬件实现相关，但无必然联系，该方案处理为考虑了优化价签主控芯片数据读取效率及墨水屏写入效率的实现，后续墨水屏驱动方式变化时亦可根据需要定制其他重组方式。

5、初始化压缩上下文，将重组后的数据近合适的同等的宽度进行分组，分组后的数据依次传入压缩处理流程进行压缩，将压缩后的数据依次附加至压缩输出缓冲区，得到可解压的完整数据。分组宽度由实际测试的压缩率、价签主控程序可用内存及压缩数据读出效率等方面权衡得出。

6、将图片元信息数据，包括压缩后的图片像素数据、向缓冲区头部添加压缩头后的数据、压缩的图片像素数据相对头部的偏移量、图片的尺寸、与重组的图片像素列表匹配的目标颜色列表，添加图片元信息头后，压缩图片数据生成完成，需要根据网关与价签之间通讯的数据包格式进行分包处理，添加传输包序号、校验值等，即可传输至电子价签。

参照图2和图4，电子价签完整且正确地接收到全部数据包后，进入压缩图片数据的解压流程：

1）读取图片元信息数据，得到压缩图片像素数据在存储器中的起始地址，并从该地址中读压缩头数据。

2）初始化解压上下文，根据读取到的压缩头数据配置解压缩参数，根据分组宽度及设备可用内存大小设置解压上下文缓冲区宽度，预分配相应宽度的解压输入输出缓冲区，设置解压上下文输出缓冲区为对应内存超始地址。

3）价签程序接收数据包时按包序号进行顺序存储，存储检验通过的图片数据内容，解压时依次读取图片数据内容，跳过数据开头部分的图片元信息数据及解压头数据，压缩图片像素数据顺序输入解压模块，当输入下溢即最近一次更新的输入缓冲区数据全部消耗完毕时，重新从存储器读取下一页整页数据内容，当输出上溢即一个分组已经完整解压完成。由于从存储器读取数据至主控内存的耗时相对主控直接操作内存数据要大得多，采用整页读取的方式可有效减少存储器读取次数，读取等量数据的条件下所需时间更少。解压过程逐步消耗压缩图片像素数据，直至所有压缩图片像素数据都被遍历完成，解压结束，过程中依次输出的各分组的解压数据的全体即为重组后的图片像素数据。

4）每个分组数据解压出来后，可直接传输至墨水屏，或价签内存充足的情况下可将多组解压后数据组合后再进行传输。传输至墨水屏初始化阶段或切换当前写入颜色时，需要根据图片元信息中的颜色列表确定写入额外的控制指令，实际的解压图片像素数据则直接通过数据传输指令写入即可，价签程序无需对其进行更多的数据处理运算。

5）待全部数据传输至墨水屏驱动，直接传输触发刷屏的指令，墨水屏刷新最新内容。

以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本申请实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。

Claims (9)

1.一种基于电子价签的图片压缩及解压方法，该图片基于电子价签的墨水屏进行显示，其特征在于：图片压缩方法按以下步骤进行，

1）根据墨水屏分辨率将图片按写入方向补齐8位宽度；

2）根据电子价签所支持的色彩计算各像素目标颜色值；

3）提取目标颜色像素匹配键值表；

4）重组像素匹配值；

5）分组压缩，添加压缩头；

6）添加图片元信息头；

传输至电子价签进行显示的压缩后的图片数据的解压方法按以下步骤进行，

S1、读取图片元信息数据，得到压缩图片像素数据在存储器中的起始地址，并从该地址中读取压缩头数据；

S2、初始化解压上下文，根据读取到的压缩头数据配置解压缩参数，并根据分组宽度及设备可用内存大小设置解压上下文缓冲区宽度，预分配相应宽度的解压输入输出缓冲区，设置解压上下文输出缓冲区为对应内存超始地址；

S3、电子价签程序接收数据包时按包序号进行顺序存储，存储检验通过的图片数据内容，解压时依次读取图片数据内容，跳过数据开头部分的图片元信息数据及解压头数据，压缩图片像素数据顺序输入解压模块，当输入下溢即最近一次更新的输入缓冲区数据全部消耗完毕时，重新从存储器读取下一页整页数据内容，当输出上溢即一个分组完整解压完成；

S4、每个分组数据解压出来后，直接传输至电子价签的墨水屏，或在电子价签内存充足的情况下将多组解压后数据组合后再进行传输；传输至墨水屏初始化阶段或切换当前写入颜色时，根据图片元信息中的颜色列表确定写入额外的控制指令，实际的解压图片像素数据则直接通过数据传输指令写入，电子价签程序无需对其进行更多的数据处理运算；

S5、待全部数据传输至墨水屏驱动，直接传输触发刷屏的指令，墨水屏刷新最新内容。

2.根据权利要求1所述的基于电子价签的图片压缩及解压方法，其特征在于：在步骤1）中，根据墨水屏分辨率按行写入方向对应的图片长或宽按8的倍数进行对齐，超出墨水屏分辨率的补充像素位在写入时直接进行舍弃，写入数据按8位即一个字节宽度对齐，以减少价签将数据写入墨水屏时偏移量的计算。

3.根据权利要求2所述的基于电子价签的图片压缩及解压方法，其特征在于：在步骤2）中，根据墨水屏所支持的色彩选择合适的颜色列表，遍历生成图片各个像素对应的颜色值，计算各个像素的RGB分量，分别与选定的颜色列表中每个目标颜色的RGB各个分量对应的差值求平方和，比较与每个目标颜色的偏差，选择偏差值最小的作为该像素的目标颜色，生成只含有目标颜色的图片进行后续处理。

4.根据权利要求3所述的基于电子价签的图片压缩及解压方法，其特征在于：在步骤3）中，按图片的行写入方向逐行扫描只含目标颜色的图片的各个像素值，分别向各个目标颜色的哈希表中附加相应的标志位，往哈希表各项尾部附加值；当前遍历到的像素值为目标颜色，则在目标颜色为键的项尾部附加像素匹配真标记，其他非匹配项附加像素匹配假标记，处理得到一个按目标颜色为键、像素匹配数组为值的哈希表。

5.根据权利要求4所述的基于电子价签的图片压缩及解压方法，其特征在于：在步骤3）中，匹配真标记和匹配假标记分别采用位数据1和0表示，去除哈希表中值为非匹配标记的目标颜色的键值对，以减少传输过程的数据量。

6.根据权利要求4所述的基于电子价签的图片压缩及解压方法，其特征在于：在步骤4）中，将得到的匹配哈希表键值取出形成一个目标颜色的列表，按照目标颜色在列表中的次序，将像素匹配值以平铺或交联的方式依次进行附加重组；平铺或交联根据电子价签所用墨水屏的写入方式确定，若墨水屏分颜色进行写入，或按像素写入每写一个颜色需要额外的颜色切换指令，则选择平铺方式附加；若墨水屏按像素依次写入，则选择交联方式附加。

7.根据权利要求6所述的基于电子价签的图片压缩及解压方法，其特征在于：在步骤5）中，初始化压缩上下文，将重组后的数据以同等的宽度进行分组，分组后的数据依次转入压缩处理流程进行压缩，将压缩后的数据依次附加至压缩输出缓冲区，得到可解压的完整数据；分组宽度由实际测试的压缩率、电子价签主控程序可用内存及压缩数据读出效率作为参考因素得出。

8.根据权利要求7所述的基于电子价签的图片压缩及解压方法，其特征在于：在步骤6）中，将图片元信息数据，包括压缩后的图片像素数据、向缓冲区头部添加压缩头后的数据、压缩的图片像素数据相对头部的偏移量、图片的尺寸、与重组的图片像素列表匹配的目标颜色列表，添加图片元信息头后，压缩图片数据生成完成；根据网关与电子价签之间通讯的数据包格式进行分包处理，添加传输包序号、校验值后传输至电子价签。

9.根据权利要求8所述的基于电子价签的图片压缩及解压方法，其特征在于：在步骤S3中，解压过程逐步消耗压缩图片像素数据，直至所有压缩图片像素数据都被遍历完成，解压结束，过程中依次输出的各分组的解压数据的全体即为重组后的图片像素数据。

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