本發(fā)明屬于打印機，具體涉及一種基于視覺識別的自助打印機墨盒余量檢測與提醒系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)：

1、隨著辦公自動化技術(shù)的進步，自助打印機已經(jīng)成為企業(yè)和家庭中不可或缺的設(shè)備之一。然而，在實際使用過程中，由于缺乏有效的墨盒余量檢測手段，常常會出現(xiàn)因墨水不足而導(dǎo)致打印作業(yè)中斷的情況。傳統(tǒng)的墨盒余量檢測方法主要依靠打印機內(nèi)部安裝的壓力傳感器或者電導(dǎo)率傳感器來估計墨水的剩余量，但是這些方法存在一定的局限性，比如傳感器容易受到環(huán)境因素的影響導(dǎo)致測量不準，而且增加了打印機的成本。對于那些沒有配備傳感器的老式打印機或者成本敏感的應(yīng)用場景而言，如何在不改變原有硬件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)準確的墨盒余量檢測成為一個亟待解決的問題。

2、目前的技術(shù)方案難以在各種環(huán)境條件下保證墨盒余量檢測的準確性，特別是在光線變化較大或者墨盒外觀設(shè)計多樣化的場合下，傳統(tǒng)的傳感器檢測方式往往不夠可靠。因此，需要開發(fā)一種新的方法，能夠在不同光照條件和多種墨盒類型的情況下，仍然保持較高的檢測精度。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于視覺識別的自助打印機墨盒余量檢測與提醒系統(tǒng)及其方法，利用攝像頭設(shè)備拍攝墨盒的視頻流，通過圖像處理技術(shù)分析墨盒內(nèi)的墨水量，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于視覺識別的自助打印機墨盒余量檢測與提醒方法，包括以下步驟：

3、步驟一：采集包含墨盒圖像的視頻流，視頻流中包含至少一部分墨盒的可見區(qū)域；步驟二：從所述視頻流中提取單幀圖像作為分析對象，該圖像清晰展示墨盒的特定部分；步驟三：在所提取圖像內(nèi)定位墨盒位置，通過預(yù)設(shè)的模板匹配確定墨盒輪廓邊界；步驟四：應(yīng)用顏色空間轉(zhuǎn)換技術(shù)處理確定的墨盒輪廓內(nèi)部像素，分離出表示墨量的顏色信息；步驟五：對分離出的顏色信息進行閾值分割，區(qū)分墨水與背景區(qū)域；步驟六：統(tǒng)計分割后的圖像中代表墨水區(qū)域的像素點數(shù)量，以此估算墨盒內(nèi)剩余墨量比例；步驟七：根據(jù)估算的比例與預(yù)設(shè)的警戒線比較，判斷是否低于預(yù)定閾值；步驟八：當判斷結(jié)果為是，則觸發(fā)預(yù)警信號準備，向用戶發(fā)送墨量不足的通知信息結(jié)束整個流程。

4、優(yōu)選的，在步驟一之后還包括以下子流程步驟：

5、定位視頻流中的第一幀圖像，標記該幀中墨盒所在的位置坐標(x,y)及尺寸(w,h)；

6、計算第一幀中墨盒區(qū)域的平均亮度值，通過公式獲得，其中i(i+x,j+y)表示在坐標(i+x,j+y)處的像素亮度值；

7、利用得出的，設(shè)定亮度閾值，以區(qū)分墨盒內(nèi)的墨水區(qū)域和非墨水區(qū)域，其中δl是一個預(yù)先定義的容差值。

8、優(yōu)選的，在步驟二之后還包括以下子流程步驟：

9、將提取的單幀圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像g；

10、應(yīng)用邊緣檢測方法識別灰度圖像g中的墨盒輪廓，得到邊緣圖e，其中邊緣圖e由灰度圖像g通過計算每個像素的梯度強度獲得，公式為，其中和分別表示在位置(i,j)處像素沿x軸和y軸方向的梯度值；

11、使用獲得的邊緣圖e來確定墨盒的邊界框，通過尋找邊緣圖e中連續(xù)的最大外接矩形來界定墨盒的具體位置。

12、優(yōu)選的，在步驟三之后還包括以下子流程步驟：

13、在提取的圖像中應(yīng)用預(yù)設(shè)模板t進行匹配，模板t為已知墨盒形狀的樣本圖像；

14、計算圖像中每個可能位置與模板t之間的相似度s(x,y)，通過公式得到，其中m和n分別是模板t的高度和寬度，i(i+x,j+y)是在圖像中對應(yīng)位置的像素值，和分別是圖像和模板的模；

15、選擇相似度s(x,y)最大的位置作為墨盒的最佳匹配位置，并以此位置為中心繪制墨盒的輪廓邊界。

16、優(yōu)選的，在步驟四之后還包括以下子流程步驟：

17、將確定的墨盒輪廓內(nèi)部像素從rgb顏色空間轉(zhuǎn)換至hsv顏色空間，以便分離出代表墨量的顏色信息；

18、應(yīng)用閾值、、對hsv顏色空間中的色調(diào)h、飽和度s、亮度v值進行篩選，以識別表示墨量的顏色區(qū)域；

19、對篩選出的顏色區(qū)域計算平均亮度值，通過公式得到，其中n為篩選出的像素數(shù)量，為第i個像素的亮度值；

20、利用得到的來評估墨盒中墨水的剩余量，值越低表明墨量越少。

21、優(yōu)選的，在步驟五之后還包括以下子流程步驟：

22、設(shè)定hsv顏色空間中的閾值范圍[hmin,hmax]、[smin,smax]、[vmin,vmax]，用于區(qū)分墨水區(qū)域與背景區(qū)域；

23、應(yīng)用上述閾值范圍對hsv顏色空間中的圖像數(shù)據(jù)進行過濾，生成二值圖像b，其中墨水區(qū)域為前景：值為1；背景區(qū)域為背景：值為0；

24、對生成的二值圖像b中的連通域進行分析，統(tǒng)計墨水區(qū)域的面積，通過公式計算，其中b(i,j)為圖像中位置(i,j)的像素值；

25、依據(jù)統(tǒng)計的墨水區(qū)域面積，評估墨盒內(nèi)剩余墨水量的狀態(tài)。

26、優(yōu)選的，在步驟六之后還包括以下子流程步驟：

27、在二值化處理后的圖像中，定義像素值為1的像素點代表墨水區(qū)域；

28、遍歷整個二值圖像，累計代表墨水區(qū)域的像素點總數(shù)；

29、使用公式計算剩余墨量比例，其中為圖像總的像素數(shù)量。

30、優(yōu)選的，在步驟七之后還包括以下子流程步驟：

31、獲取計算出的剩余墨量比例；

32、設(shè)定一個警戒線閾值t，作為判定墨量是否充足的基準，將與t進行比較，若小于t，則認為墨量不足，當確認墨量不足時，啟動警告通知流程，提示用戶墨量狀態(tài)；

33、若大于或等于t，則記錄當前值，并繼續(xù)監(jiān)控，直至下次檢測循環(huán)。

34、優(yōu)選的，在步驟八判斷結(jié)果為肯定的情況下，還包括以下子流程步驟：

35、激活預(yù)警信號準備模塊，依據(jù)激活的狀態(tài)，配置墨量警示消息的內(nèi)容；

36、發(fā)送配置好的警示消息至用戶的接收終端；

37、記錄警示消息的發(fā)送狀態(tài)，并檢查是否已成功送達，如果表明消息未成功送達，則重復(fù)發(fā)生直到確認送達為止。

38、另一方面，本發(fā)明提出一種基于視覺識別的自助打印機墨盒余量檢測與提醒系統(tǒng)，包括：

39、視頻流獲取模塊，用于采集包含墨盒圖像的視頻流，視頻流中包含至少一部分墨盒的可見區(qū)域；

40、圖像提取模塊，用于從所述視頻流中提取單幀圖像作為分析對象，該圖像清晰展示墨盒的特定部分；

41、墨盒位置確定模塊，用于在所提取圖像內(nèi)定位墨盒位置，通過預(yù)設(shè)的模板匹配確定墨盒輪廓邊界；

42、墨量顏色獲取模塊，用于應(yīng)用顏色空間轉(zhuǎn)換技術(shù)處理確定的墨盒輪廓內(nèi)部像素，分離出表示墨量的顏色信息；

43、顏色分割模塊，用于對分離出的顏色信息進行閾值分割，區(qū)分墨水與背景區(qū)域；

44、余墨量估算模塊，用于通過統(tǒng)計分割后的圖像中代表墨水區(qū)域的像素點數(shù)量，以此估算墨盒內(nèi)剩余墨量比例；

45、余墨量確認模塊，用于根據(jù)估算的比例與預(yù)設(shè)的警戒線比較，判斷是否低于預(yù)定閾值；

46、提醒模塊，用于在當判斷結(jié)果為是時，則觸發(fā)預(yù)警信號準備，向用戶發(fā)送墨量不足的通知信息結(jié)束整個流程。

47、本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點：本發(fā)明提出的一種基于視覺識別的自助打印機墨盒余量檢測與提醒系統(tǒng)及其方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點：

48、本發(fā)明利用攝像頭設(shè)備拍攝墨盒的視頻流，通過圖像處理技術(shù)分析墨盒內(nèi)的墨水量。此方法不受環(huán)境光線變化的影響，并且能夠適應(yīng)不同的墨盒設(shè)計，具有較強的通用性和魯棒性。通過對墨盒圖像的智能分析，可以準確地估算出墨盒內(nèi)的剩余墨量，并在墨量接近臨界值時及時向用戶發(fā)出預(yù)警，從而避免了由于墨水不足造成的打印任務(wù)中斷，提升了用戶體驗和工作效率。