WO2021136391A1 - 图像处理方法、图像处理装置和显示装置 - Google Patents
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Abstract
一种图像处理方法、图像处理装置和显示装置。图像处理方法包括：获取图像的图像数据（S1）；确定图像数据中的像素的显示数据在设定颜色空间中与第一纯色的显示数据、第二纯色的显示数据、以及第三纯色的显示数据的欧式距离（S2）；根据所确定的欧式距离以及预设规则将像素的显示数据替换为第一纯色的显示数据、第二纯色的显示数据、和第三纯色的显示数据中的一个（S3）。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年1月3日提交的中国专利申请No.202010004914.0的优先权，该专利申请的全部内容通过引用方式合并于此。
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、一种图像处理装置和一种显示装置。
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，如待显示图像为彩色图像，通常其内的图像处理装置会将彩色图像的显示数据按照一定算法转换为黑白图像的显示数据，进而供电子墨水屏幕显示。近来开发出了能够显示黑、白、红三种颜色的电子墨水屏。
发明内容
本公开的实施例提供一种图像处理方法，包括：
获取图像数据，所述图像数据包括图像的所有像素的显示数据；以及
对像素中的每一个的显示数据执行以下操作：
确定所述像素的显示数据在设定颜色空间中与第一纯色的显示数据、第二纯色的显示数据、以及第三纯色的显示数据的欧式距离；以及
根据所确定的欧式距离以及预设规则将所述像素的显示数据替换为所述第一纯色的显示数据、所述第二纯色的显示数据、和所述第三纯色的显示数据中的一个。
在一些实施例中，所述图像处理方法还包括：
按照预定顺序从所述图像的所有像素中选择所述像素，使得对像素中的每一个的显示数据执行所述操作；并且
在根据所确定的欧式距离以及预设规则将所述像素的显示数据替换为所述第一纯色的显示数据、所述第二纯色的显示数据、和所述第三纯色的显示数据 中的一个之后，基于所述像素的显示数据相对于替换后的显示数据之间的差异利用预定误差扩散模板执行误差扩散，以对所述像素周围未进行显示数据替换的像素的显示数据进行修正。
在一些实施例中，所述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。
在一些实施例中，所述预设规则包括：
将所述像素的显示数据替换为所述第一纯色的显示数据、所述第二纯色的显示数据和所述第三纯色的显示数据当中的与第一距离、第二距离和第三距离中的最小的一个相对应的一个，
所述第一距离为所述像素的显示数据在所述设定颜色空间中与所述第一纯色的显示数据的欧式距离，
所述第二距离为所述像素的显示数据在所述设定颜色空间中与所述第二纯色的显示数据的欧式距离，并且
所述第三距离为所述像素的显示数据在所述设定颜色空间中与所述第三纯色的显示数据的欧式距离。
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的显示数据在所述设定颜色空间中与所述第一纯色的显示数据的欧式距离；
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的显示数据在所述设定颜色空间中与所述第二纯色的显示数据的欧式距离；
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的显示数据在所述设定颜色空间中与所述第三纯色的显示数据的欧式距离；以及
将所述像素的显示数据替换为所述第一纯色的显示数据、所述第二纯色的显示数据和所述第三纯色的显示数据当中的与所述第一修正距离、所述第二修正距离、所述第三修正距离中的最小的一个相对应的一个。
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纯黑、纯白、和纯红。
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。
本公开的实施例还提供一种图像处理装置，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至7中任意一项所述的图像处理方法。
本公开的实施例还提供一种显示装置，包括根据权利要求8所述的图像处理装置。
在一些实施例中，所述显示装置包括电子墨水显示装置。
图1是示出根据本公开实施例的图像处理方法的示例的流程图。
图2是示出原始彩色图像的示例的示图。
图3是示出通过利用根据本公开实施例的图像处理方法对图2所示的原始彩色图像进行转换而得到转换后的三色图像的示例的示图。
图4是示出根据本公开实施例的图像处理方法的另一示例的流程图。
图5是示出根据本公开实施例的图像处理装置的框图。
图6是示出根据本公开实施例的图像处理装置的框图。
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。
本公开提供了一种图像处理方法，其在将彩色图像转换为包括替换后的三色图像的同时，最大程度地保存原始彩色图像中的信息。
图1是示出了根据本公开的实施例的图像处理方法的示例的流程图。
参照图1，根据本公开的实施例的一种图像处理方法包括步骤S1至S3。
在步骤S1中，获取图像数据，所述图像数据包括图像的所有像素的显示数据。
通常图像数据为多行多列的矩阵。矩阵的每一个元素包括图像中的一个对应像素的显示数据。像素的显示数据指示该像素被显示时的显示颜色。像素的显示数据可以实施为包含3个元素的向量。在一些实施例中，表示像素的显示数据的向量可以为(r，g，b)，其中，r表示该像素的红色子像素的灰阶值，g表示该像素的绿色子像素的灰阶值，b表示该像素的蓝色子像素的灰阶值。
在步骤S2中，确定图像数据中的像素的显示数据在设定颜色空间中与第一纯色的显示数据、第二纯色的显示数据、以及第三纯色的显示数据的欧式距离。纯色(例如，第一纯色)的显示数据意味着像素以该显示数据被显示时的显示颜色为该纯色。在本公开中，“纯色”(例如，第一纯色)与“纯色的显示数据” (例如，第一纯色的显示数据)可以互换地使用。
在电子墨水显示装置中，每个像素只能被显示为纯色。在一些实施例中，电子墨水显示装置只能显示纯白、纯黑和纯红，并且第一纯色、第二纯色、第三纯色分别为白、黑和红，但是本公开不限于此。例如，在一些实施例中，第一纯色、第二纯色、第三纯色分别为纯白、纯黑和纯绿。在本公开中，纯红(或红)表示具有最高亮度的纯红，纯绿(或绿)表示具有最高亮度的纯绿，依次类推。
需要说明的是，在本公开中，第一纯色、第二纯色、第三纯色中的每一个的灰阶值是恒定的。例如，在最大灰阶值为255的RGB颜色空间中，纯白的显示数据为(255，255，255)，纯黑的显示数据为(0，0，0)，纯红的显示数据为(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)。纯白在RGB颜色空间中的坐标(即，其显示数据)可以是(255，255，255)，纯黑在RGB颜色空间中的坐标(即，其显示数据)可以是(0，0，0)，纯红在RGB颜色空间中的坐标(即，其显示数据)可以是(255，0，0)。
在像素的显示数据为(r，g，b)的情况下,其在RGB颜色空间与纯白颜色的欧式距离可以定义为
与纯黑颜色的欧式距离可以定义为
与纯红颜色的欧式距离可以定义为
所述设定颜色空间不限于RGB颜色空间。例如，在一些实施例中，所述设定颜色空间可以是包括色调h、饱和度s和明度v的HSV颜色空间，其中，像素的显示数据可以实施为向量(h，s，v)。
色调h以角度进行度量，其取值在0°至360°(也可以简写为0-360)之间。
饱和度s表示颜色接近光谱色的程度。每种颜色都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，颜色越接近于光谱色，饱和度s也就越高。饱和度s高，则颜色深而艳。饱和度s的取值范围在0％到100％(也可以简写为0-100)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％(代表黑色，最暗)到100％(代表白色，最亮)(也可以简写为0-100)之间。
可以依据如下公式将显示数据从RGB颜色空间转换到HSV颜色空间。
v＝max。
其中，max表示RGB颜色空间中像素的显示数据(r，g，b)的三个元素r、g、b中的最大值，min表示RGB颜色空间中像素的显示数据(r，g，b)的三个元素r、g、b中的最小值。
假设像素在HSV颜色空间中的显示数据为(h，s，v)，则按照直角坐标系其在HSV颜色空间中的坐标为：(r*v*s*cosh，r*v*s*sinh，h*(1-v))。也就是说，可以利用公式(r*v*s*cosh，r*v*s*sinh，h*(1-v))计算出像素的显示数据在HSV颜色空间中以直角坐标系表示的坐标。随后，可基于像素的显示数据在HSV颜色空间中的坐标以及纯白、纯黑和纯红在HSV颜色空间中的坐标，计算该像素的显示数据在HSV颜色空间中与纯白的欧式距离d
to-white、与纯黑的欧式距离d
to-black、以及与纯红的欧式距离d
to-red。
在步骤S3中，根据所确定的像素的显示数据在设定颜色空间中与第一纯色的显示数据、第二纯色的显示数据、以及第三纯色的显示数据的欧式距离以及预设规则，将像素的显示数据替换为第一纯色的显示数据、第二纯色的显示数据、和第三纯色的显示数据中的一个。
在一些实施例中，将像素的显示数据替换为这三个纯色的显示数据当中的相对于像素的显示数据具有较小的欧式距离的一个。
在一些实施例中，对每个像素的显示数据的替换不影响其他像素，但本公开不限于此。在一些实施例中，对像素的显示数据的替换会影响尚未被替换的其他像素的显示数据。需要注意的是，在一些实施例中，尚未被替换的像素的显示数据可以被调整以降低其他像素的替换对其造成的影响，并且当对该像素 的经调整的显示数据进行替换时，该像素的经调整的显示数据是具有明确的元素值的向量。
应当理解，可以对图像数据中包括的像素中的每一个的显示数据执行以上步骤S2和S3。在一些实施例中，按照预定顺序从所述图像的所有像素中选择像素并对所选择的像素的显示数据执行以上步骤S2和S3，以实现对图像数据中包括的像素中的每一个的显示数据执行以上步骤S2和S3。
在一些实施例中，按照预定顺序从所述图像的所有像素中选择像素可以包括：逐行选择像素并且在同一行内逐列选择像素，以确定所选择的像素。在一些实施例中，按照预定顺序从所述图像的所有像素中选择像素可以包括：逐列选择像素并且在同一列内逐行选择像素，以确定所选择的像素。
以下介绍两种示例性的用于像素的显示数据的替换的预设规则。
在一些实施例中，预设规则包括：将所述像素的显示数据替换为所述第一纯色的显示数据、所述第二纯色的显示数据和所述第三纯色的显示数据当中的与第一距离、第二距离和第三距离中的最小的一个相对应的一个，第一距离为像素的显示数据在设定颜色空间中与第一纯色的显示数据的欧式距离，第二距离为像素的显示数据在设定颜色空间中与第二纯色的显示数据的欧式距离，第三距离为像素的显示数据在设定颜色空间中与第三纯色的显示数据的欧式距离。
换言之，将像素的显示颜色替换成所述第一纯色、所述第二纯色和所述第三纯色当中的与该像素的显示颜色最接近的一个。
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，第一距离为像素的显示数据在设定颜色空间中与第一纯色的显示数据的欧式距离；将第二距离乘以第二系数得到第二修正距离，第二距离为像素的显示数据在设定颜色空间中与第二纯色的显示数据的欧式距离；将第三距离乘以第三系数得到第三修正距离，第三距离为像素的显示数据在设定颜色空间中与第三纯色的显示数据的欧式距离；将所述像素的显示数据替换为所述第一纯色的显示数据、所述第二纯色的显示数据和所述第三纯色的显示数据当中的与所述第一修正距离、所述第二修正距离、所述第三修正距离中的最小的一个相对应的一个。
换言之，在利用这样的预设规则对像素的显示数据进行替换时，最终的显示效果具有偏向性。第一系数越小，转换后的三色图像的显示效果更趋于第一纯色。第二系数越小，转换后的三色图像的显示效果更趋于第二纯色。第三系 数越小，转换后的三色图像的显示效果更趋于第三纯色。
图2是示出原始彩色图像的示例的示图，图3是示出三色图像的示图，其中利用根据本申请的实施例的图像处理方法对图2所示的原始彩色图像进行转换从而得到了图3所示的三色图像。可以看出，图2中的原始彩色图像的信息在图3中的三色图像中得到了最大程度的保留。
在一些实施例中，对一个像素的显示数据的替换所产生的误差会按照一定比例传递到尚未进行替换的像素的显示数据，即，尚未进行替换的像素的显示数据可能会被不期望地改变。
在一些实施例中，根据本公开的实施例的图像处理方法还包括：在对像素的显示数据执行步骤S3之后，利用预定误差扩散模板执行误差扩散。
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。
典型地，Floyd-Steinberg误差扩散模板可以被实施为：
在本公开的实施例中，当前正进行替换的像素被标记为“*”。作为示例，在通过逐行选择像素并且在同一行内逐列选择像素来确定所选择的像素，并且像素*的替换后的显示数据相较于像素*的替换前的显示数据具有误差a的情况下，当利用Floyd-Steinberg误差扩散模板执行误差扩散时，使像素*的右侧相邻像素的显示数据加上
以修正误差a对该右侧相邻像素的显示数据的影响。相似地，使像素*的下方相邻像素的显示数据加上
以修正误差a对该下方相邻像素的显示数据的影响。像素*的左下方相邻像素和右下方相邻像素的显示数据也以相似地方式被修正。
如像素的右侧没有像素，则仅对其下方和左下方的像素的显示数据按照Floyd-Steinberg误差扩散模板中记载的系数进行修正。
典型地，Jarris-Judice-Ninke误差扩散模板可以被实施为：
与利用Floyd-Steinberg误差扩散模板执行误差扩散相似，在利用Jarris-Judice-Ninke误差扩散模板执行误差扩散时，使用Jarris-Judice-Ninke误差扩散模板中记载的相应系数，对像素*周围的12个尚未进行替换的像素(在存在12个尚未替换的像素的情况下)的显示数据进行误差扩散。
应当理解，上述误差扩散模板中的参数都是可以调整的，不同的参数会导致不同的显示效果。
图4是示出了根据本公开的实施例的图像处理方法的另一示例的流程图。
参照图4，利用根据本公开的实施例的图像处理方法将彩色图像转换为三色图像的过程可以包括步骤S101至S105。
在步骤S101中，获取图像的图像数据。
在步骤S102中，按照预定规则将图像数据中尚未替换的一个像素的显示数据替换为第一纯色的显示数据、第二纯色的显示数据、和第三纯色的显示数据中的一个。即，每进行一次步骤S102，图像数据中的一个像素的替换后的显示数据被固定。应当理解，像素的替换后的显示数据意味着由彩色图像转换而成的三色图像中的该像素的显示数据。
在步骤S103中，执行误差扩散。每执行一次步骤S103，图像数据中的多个像素的显示数据进被修正。
在步骤S104中，确定是否图像数据中的所有像素的显示数据均完成替换。如果否，则转至步骤S102，对尚未替换的一个像素的显示数据进行替换。如果是，则转至步骤S105。
在步骤S105中，输出转换后的三色图像的图像数据。
图5示出了根据本公开的实施例的图像处理装置的示例。
参照图5，根据本公开的实施例的图像处理装置包括存储器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根据本公开的实施例的图像处理方法。
存储器1000可以是诸如只读存储器、随机存取存储器等的具有存储功能的器件。处理器2000可以是诸如中央处理器、单片机等的具有计算功能的器件。
图6示出了根据本公开的实施例的图像处理装置的另一示例。
参照图6，根据本公开的实施例的图像处理装置包括：获取单元3001，其被配置为获取图像数据；确定单元3002，其被配置为确定图像数据中的像素的 显示数据在设定颜色空间中与第一纯色的显示数据、第二纯色的显示数据、以及第三纯色的显示数据的欧式距离；替换单元3003，其被配置为根据所确定的欧式距离以及预设规则将像素的显示数据替换为第一纯色的显示数据、第二纯色的显示数据、和第三纯色的显示数据中的一个。
获取单元、确定单元、和替换单元分别用于实现前述根据本公开的实施例的图像处理方法中的部分步骤。获取单元、确定单元、和替换单元中的每一个可以通过诸如集成电路、现场可编程门阵列的硬件实现，也可以通过由诸如中央处理单元的处理器执行的诸如指令集的软件实现，但本公开不限于此。
本公开的实施例还提供一种显示装置，其包括前述根据本公开的实施例的图像处理装置。
根据本公开的实施例的显示装置可以为电子墨水显示装置，但是本公开不限于此。
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 (10)
- 一种图像处理方法，包括：获取图像数据，所述图像数据包括图像的所有像素的显示数据；以及对像素中的每一个的显示数据执行以下操作：确定所述像素的显示数据在设定颜色空间中与第一纯色的显示数据、第二纯色的显示数据、以及第三纯色的显示数据的欧式距离；以及根据所确定的欧式距离以及预设规则将所述像素的显示数据替换为所述第一纯色的显示数据、所述第二纯色的显示数据、和所述第三纯色的显示数据中的一个。
- 根据权利要求1所述的图像处理方法，还包括：按照预定顺序从所述图像的所有像素中选择所述像素，使得对像素中的每一个的显示数据执行所述操作；并且在根据所确定的欧式距离以及预设规则将所述像素的显示数据替换为所述第一纯色的显示数据、所述第二纯色的显示数据、和所述第三纯色的显示数据中的一个之后，基于所述像素的显示数据相对于替换后的显示数据之间的差异利用预定误差扩散模板执行误差扩散，以对所述像素周围未进行显示数据替换的像素的显示数据进行修正。
- 根据权利要求2所述的图像处理方法，其中，所述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。
- 根据权利要求1所述的图像处理方法，其中，所述预设规则包括：将所述像素的显示数据替换为所述第一纯色的显示数据、所述第二纯色的显示数据和所述第三纯色的显示数据当中的与第一距离、第二距离和第三距离中的最小的一个相对应的一个，所述第一距离为所述像素的显示数据在所述设定颜色空间中与所述第一纯色的显示数据的欧式距离，所述第二距离为所述像素的显示数据在所述设定颜色空间中与所述第二纯色的显示数据的欧式距离，并且所述第三距离为所述像素的显示数据在所述设定颜色空间中与所述第三纯色的显示数据的欧式距离。
- 根据权利要求1所述的图像处理方法，其中，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的显示数据在所述设定颜色空间中与所述第一纯色的显示数据的欧式距离；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的显示数据在所述设定颜色空间中与所述第二纯色的显示数据的欧式距离；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的显示数据在所述设定颜色空间中与所述第三纯色的显示数据的欧式距离；以及将所述像素的显示数据替换为所述第一纯色的显示数据、所述第二纯色的显示数据和所述第三纯色的显示数据当中的与所述第一修正距离、所述第二修正距离、所述第三修正距离中的最小的一个相对应的一个。
- 根据权利要求1所述的图像处理方法，其中，所述第一纯色、所述第二纯色、所述第三纯色分别为纯黑、纯白、和纯红。
- 根据权利要求1所述的图像处理方法，其中，所述设定颜色空间为RGB颜色空间或HSV颜色空间。
- 一种图像处理装置，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至7中任意一项所述的图像处理方法。
- 一种显示装置，包括根据权利要求8所述的图像处理装置。
- 根据权利要求9所述的显示装置，其中，所述显示装置包括电子墨水显示装置。
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