基于對象的數(shù)字圖像處理軟件設(shè)計方法

劉橙

（湖北生態(tài)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖北省武漢市 430200）

數(shù)字圖像處理技術(shù)在當(dāng)前有著廣泛的應(yīng)用，隨著圖像處理技術(shù)以及識別算法的不斷改變，對數(shù)字圖像處理軟件系統(tǒng)的要求也在不斷提高，不僅需要對原有的算法進(jìn)行改進(jìn)，同時還要對新算法進(jìn)行探索。在這種情況下，數(shù)字圖像處理軟件系統(tǒng)必須要能夠?yàn)槠涮峁┯行У沫h(huán)境支持，需要軟件系統(tǒng)能夠做到易于修改、維護(hù)簡單以及增加新功能的要求。通過使用面向?qū)ο蟮氖侄渭瓤梢詫?shù)字圖像處理軟件進(jìn)行更加及時的改進(jìn)，讓軟件修改和算法增加都變得簡單，使軟件系統(tǒng)具備良好的擴(kuò)充性。因此相關(guān)人員需要正確認(rèn)識基于對象的數(shù)字圖像處理軟件設(shè)計方法的應(yīng)用優(yōu)勢，對數(shù)字圖像處理軟件應(yīng)用需求以及面向?qū)ο蠹夹g(shù)的內(nèi)涵進(jìn)行深入分析，以此來更好的應(yīng)用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，提升軟件設(shè)計效果。

1 數(shù)字圖像處理軟件類型

在對圖像進(jìn)行處理的過程中離不開相關(guān)的處理軟件，特別是人們對圖像處理需求的不斷增加，市場上圖像處理軟件的數(shù)量和類型也在持續(xù)增加，對圖像處理軟件進(jìn)行分類，可以主要分為以下兩種類型。

1.1 數(shù)字圖像處理軟件是LabVIEW+Matlab

LabVIEW+Matlab 軟件可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行更加及時的采集，采集功能極其強(qiáng)大，采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時自動分析和處理，在國外市場中LabVIEW+Matlab 軟件的市場份額可以高達(dá)6 成左右，但是在國內(nèi)這一類軟件仍然處于初期發(fā)展階段。LabVIEW+Matlab 軟件能夠?yàn)楹芏嗖煌臄z像機(jī)提供支持，同時還包括NI Vision 視覺開發(fā)模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)多種圖像處理功能。LabVIEW+Matlab 軟件可以和Matlab進(jìn)行聯(lián)合，可以提升其軟件功能，但是這一類軟件的庫函數(shù)并不豐富。

1.2 數(shù)字圖像處理軟件是VC++系列

VC++系列圖像經(jīng)常被應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域中，圖像處理功能極為優(yōu)秀，加上開源數(shù)據(jù)庫為該類軟件提供的支持，使得市場上這一類軟件的市場份額也在持續(xù)上升。VC++系列基礎(chǔ)之上所衍生的Open GL、 Open CV 軟件也具有較為強(qiáng)大的優(yōu)勢。但是，VC++系列軟件掌握的難度較大，需要消耗較長時間，并且在編程過程中所需要使用的程序較為復(fù)雜，在后續(xù)維護(hù)工作中存在難度大的問題。

2 基于對象的數(shù)字圖像處理軟件設(shè)計方法

2.1 面對對象技術(shù)應(yīng)用

圖1：數(shù)字圖像處理軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在軟件投入具體使用之后，為了可以消除軟件在開發(fā)時所遺留的問題，需要及時對軟件的功能進(jìn)行調(diào)整，強(qiáng)化軟件的性能水平，使軟件可以適用新的系統(tǒng)或者數(shù)據(jù)環(huán)境。這些修改不論大或是小，都很有可能由于修改過程中的某些細(xì)節(jié)而導(dǎo)致新的錯誤出現(xiàn)，不僅沒有對之前的問題進(jìn)行改正，還會使軟件出現(xiàn)新問題，從而影響軟件的使用質(zhì)量。面向?qū)ο蠹夹g(shù)所開發(fā)的軟件結(jié)構(gòu)是建立在現(xiàn)實(shí)世界對象基礎(chǔ)上的，可以將軟件功能分散到不同對象中，軟件只需要對內(nèi)部屬性和以及服務(wù)進(jìn)行修改即可，也避免了在修改時引進(jìn)新的問題，減輕了修改難度。

2.2 具體設(shè)計過程

數(shù)字圖像處理所需要使用的算法較為復(fù)雜，面向?qū)ο蠹夹g(shù)則能夠有效解決復(fù)雜的處理模塊，合理利用多種特性減輕軟件的修改難度。并且如果含有成熟算法，可以將其納入到算法類庫中，如果在解決實(shí)際問題時，可以在短時間內(nèi)將和問題相關(guān)的算法組織進(jìn)行提取，從而提升處理軟件系統(tǒng)的實(shí)用性和可靠性。在面向?qū)ο蠹夹g(shù)中，可以按照類結(jié)構(gòu)層次組織，將和顯示平臺有關(guān)的用戶界面進(jìn)行劃分，將其歸類到用戶模塊中，可以避免算法對實(shí)現(xiàn)平臺出現(xiàn)過于依賴的現(xiàn)象，可以讓研究人員更加深入的對數(shù)字圖像處理算法展開研究。使用面向?qū)ο蟮姆椒▽?shí)現(xiàn)數(shù)字圖像處理算法的困難是對具體類和確定類進(jìn)行抽象，因此本文對基于對象的數(shù)字圖像處理軟件設(shè)計方法進(jìn)行了分析。

表示基本數(shù)據(jù)——對原始圖像進(jìn)行設(shè)計：

數(shù)字圖像處理軟件系統(tǒng)總共分為兩個不同的部分，分別為用戶模塊以及數(shù)字圖像處理算法模塊，具體結(jié)構(gòu)如圖1 和圖2 所示。

在使用面向?qū)ο蠹夹g(shù)時應(yīng)當(dāng)先考慮如何讓圖像數(shù)據(jù)以類的形式表現(xiàn)出來，這是首先解決的問題。不同類型的圖片格式上會有所差異，為了可以提高數(shù)字圖像處理軟件的應(yīng)用有效性，需要讓軟件能夠同時兼容處理更多格式的圖片這就需要相關(guān)人員對圖片實(shí)施定義，按照圖片的格式特點(diǎn)對其實(shí)施抽象分類，按照普通圖像的概念將其表示出來。為了提高處理效果，也需要把派生類圖像納入到處理系統(tǒng)內(nèi)，并將文件格式不同的數(shù)據(jù)展示出來。在對派生系統(tǒng)圖像實(shí)施設(shè)計的時候，需要結(jié)合圖像格式實(shí)施函數(shù)定義，在圖2 中所體現(xiàn)的就是最常見的派生類圖像。

通過對圖片格式進(jìn)行整理和分析，能夠仿照出基類IMG 派生類圖片，還可以對圖片實(shí)施有效的分層處理，并按照分層的結(jié)果對圖片實(shí)施處理，這就對數(shù)字圖像處理軟件的擴(kuò)展性提出了更高的要求。

（1）當(dāng)圖片的格式屬于全新格式的時候，需要針對圖片實(shí)施有效函數(shù)定義，此時對圖片進(jìn)行處理的過程就是繼承基類屬性和基類行為的過程，此時會更加凸顯出派生類圖像作用。

（2）在進(jìn)行圖像處理工作中會使用軟件系統(tǒng)算法，為了提高計算的質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)首先對基類IMG 對象進(jìn)行有效明確，在軟件系統(tǒng)中輸入相應(yīng)的圖像文件類別，以動態(tài)化的形式對圖像實(shí)時展示，通過這一操作對于派生類IMGxxx 對象而言有著促進(jìn)生成的作用，之后使用IMG 圖像取代派生類IMGxxx 對象，此時就可以將其作為圖像參數(shù)。

（3）數(shù)字圖像處理軟件中面向?qū)ο蠹夹g(shù)的應(yīng)用擁有良好的發(fā)展前景，為此需要針對更多的課題進(jìn)行研究，特別是需要對新算法進(jìn)行深入探討，能夠有效優(yōu)化數(shù)字圖像處理軟件的性能，提升處理效率以及處理質(zhì)量。在優(yōu)化新算法的時候需要了解抽象類虛函數(shù)的特點(diǎn)，并將這一特點(diǎn)合理的使用在圖像處理工作中，把該種計算模式納入進(jìn)數(shù)字圖像處理軟件的系統(tǒng)之中。當(dāng)這一類算法發(fā)展成熟之后，可以利用細(xì)微改動將算法納入到軟件系統(tǒng)內(nèi)。通過上述設(shè)計可以對圖片實(shí)施有效處理，對圖片處理模式進(jìn)行完善，從而提升圖像的處理效果。

在關(guān)于數(shù)字圖像處理學(xué)科方面包括的參數(shù)主要有三種，第一個參數(shù)為灰度級，第二種是圖像點(diǎn)陣，第三種是圖像色彩表。在應(yīng)用時需要按照實(shí)際問題情況對派生類實(shí)施定義。在數(shù)字圖像處理軟件系統(tǒng)使用時能夠選擇動態(tài)化的模式，從而生成圖像對象，這時需要使用用戶模塊，讓該模塊和指向圖像對象，同時還可以更加科學(xué)的構(gòu)建兩者關(guān)系。

2.3 圖像處理類設(shè)計方法

數(shù)字圖像處理軟件包括較多的結(jié)構(gòu)和部分，其核心部分是圖像處理，也是影響圖像處理效果的重要因素。當(dāng)前為了可以提升圖像處理效果，會選擇PIMG 抽象基類進(jìn)行表示，同時使用和IMG 存在關(guān)聯(lián)關(guān)系的基類，可以利用IMG 類句柄對PIMG 的屬性進(jìn)行定義，可以分別表示原始圖像和結(jié)果圖像，IMG 類句柄能夠成為PIMG 構(gòu)造函數(shù)。這個時候會顯示PIMG 類派生圖像，可以對圖像實(shí)施有效處理，不僅可以及時的獲取數(shù)據(jù)結(jié)果，還可以保存數(shù)據(jù)結(jié)果，將數(shù)據(jù)結(jié)果存儲到系統(tǒng)之中。將PIMG 當(dāng)作基礎(chǔ)可以在處理圖像的同時把PIMG 當(dāng)作派生類基礎(chǔ)。

數(shù)字圖像處理算法包括較多繁瑣、復(fù)雜的內(nèi)容。因此，在對圖像類層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理和設(shè)計時，對針對抽象類PIMG 所衍生出的中間層抽象類需要結(jié)合學(xué)科發(fā)展情況將其余抽象類納入到中間類之中，例如BASIC 類、SPECIAL 類等。利用派生類可以優(yōu)化圖像操作流程，但是同時也需要重視把對象進(jìn)行實(shí)例化處理，使得圖像的形成質(zhì)量可以得到提升，充分利用函數(shù)。圖像處理過程分為以下要點(diǎn)：

（1）BASIC 類圖像以及派生類圖像處理。在處理這類圖像時應(yīng)當(dāng)收集像素點(diǎn)，按照直線的方向?qū)μ幚淼膱D像實(shí)施灰度分布，按照幀間操作處理圖像，可以改變圖像的形狀和大小，旋轉(zhuǎn)圖像方向，還可以提升圖像處理流暢度。

（2）SPACE 類圖像及其派生類圖像。對這一圖像進(jìn)行處理時包括空域平滑、濾波、增強(qiáng)邊緣等。

（3）SPECIAL 類圖像及其派生類圖像。這一類圖像處理包括分割、處理紋理、壓縮圖像，可以對圖像實(shí)施細(xì)化處理，圖像處理效果也會表現(xiàn)的更加明顯。第四，TRANSFORMS 類圖像及其派生類圖像。對圖像處理時包括各種變換，如Fourier 變換、KL 變換、Gabor 變換以及小波變換等。為了提高應(yīng)用的便捷性，應(yīng)當(dāng)將算法成熟的類納入到層次結(jié)構(gòu)之中。

2.4 用戶界面設(shè)計

為了提升圖像處理的便利性需要優(yōu)化用戶操作界面，可以提升用戶的體驗(yàn)感，界面進(jìn)行設(shè)計時，需要利用成員函數(shù)以及圖像處理結(jié)果，為了避免對外部應(yīng)用環(huán)境產(chǎn)生依賴性，應(yīng)當(dāng)在類庫中進(jìn)行隱藏工作。在開發(fā)用戶界面的過程中，可以使用Visual C++,可以提高用戶界面處理效果，能夠使用多個文檔視圖處理圖像，不僅提高了圖像處理的速度，還使圖像變得更加清晰。多文檔多視圖可以同時對原始圖像數(shù)據(jù)以及處理結(jié)果圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行有效觀察，從而對比兩類圖像數(shù)據(jù)來評價算法的好與壞，對于后續(xù)圖像處理算法研究活動的展開提供了良好的條件。公共外部接口可以解決用戶界面設(shè)計中的問題和請求，提升設(shè)計任務(wù)的效果和質(zhì)量。

3 結(jié)束語

在對軟件進(jìn)行開發(fā)時，無論是使用者還是用戶都會針對軟件提出較多的更改要求，這個需要開發(fā)人員對軟件進(jìn)行修改，會增加軟件開發(fā)成本，拖延開發(fā)進(jìn)度，面對多次修改的問題，使用面向?qū)ο蠹夹g(shù)則可以減輕修改難度。隨著數(shù)字化技術(shù)發(fā)展速度的不斷加快，利用圖像處理軟件對圖像實(shí)施優(yōu)化以及處理已經(jīng)成為最為普遍的圖像處理模式，能夠提升圖像的處理質(zhì)量以及圖像保存的便捷性。數(shù)字圖像處理軟件所需要使用的算法較為復(fù)雜，利用面向?qū)ο蟮姆绞侥軌驅(qū)μ幚硭惴ㄟM(jìn)行簡化處理，不僅可以防止同一算法在不同模塊中出現(xiàn)多次定義的現(xiàn)象，還可以讓算法和應(yīng)用環(huán)境處于獨(dú)立狀態(tài)，形成算法類庫，給之后的算法提供預(yù)留位置，增加軟件的使用時間。同時，基于對象的方式對數(shù)字圖像處理軟件進(jìn)行設(shè)計，還可以讓軟件系統(tǒng)更加方便維護(hù)，減少維護(hù)所需要的成本，提升軟件擴(kuò)展性。