淺析監控圖像處理系統的軟件結構

Windows圖像軟件系統的基礎結構

　　在Windows操作系統且采用單屏方式的條件下，要對圖像進(jìn)行處理，就必須將圖像裝入內存。當物理內存不足時(shí)，系統通過(guò)內存分頁(yè)交換，利用硬盤(pán)空間模擬內存。應用程序使用統一的系統內存管理，代碼簡(jiǎn)單，維護方便，還具有自動(dòng)伸縮性。

　　圖像作為一個(gè)處理對象放到內存中，必須使用數據結構來(lái)描述它，這就是圖像數據結構。對于任何一個(gè)圖像應用程序來(lái)說(shuō)，圖像數據總是應用程序數據的核心部分。

　　應用程序的所有功能幾乎都是圍繞它進(jìn)行的。如文件讀寫(xiě)、掃描、拍攝、處理、顯示、打印等，都需要建立、訪(fǎng)問(wèn)圖像數據，實(shí)際上都是以圖像數據結構核心為中心的。即使是最簡(jiǎn)單的圖像顯示軟件，也需要圖像文件讀取和圖像顯示兩大部分。

　　一個(gè)圖像軟件系統，包括不同的圖像處理算法、圖像顯示、掃描儀或攝像機支持、圖像采集卡支持、圖像文件格式轉換等，都涉及到圖像數據結構。如果我們建立了一個(gè)以圖像數據結構為核心的Windows圖像軟件系統的基礎結構，就建立了一個(gè)完整的軟件圖像環(huán)境。

　　圖像基礎結構包括圖像數據結構核心和圍繞此核心構造的周邊模塊。圖像數據結構核心是居于中心位置的。周邊模塊包括圖像文件格式支持、圖像顯示、圖像處理等。

　　在設計過(guò)程中，要注意以下幾個(gè)問(wèn)題：

圖像基礎結構的核心部分以C/C++語(yǔ)言完成。因為C/C++語(yǔ)言編譯效率高，執行速度快，這對于要處理大量數據的圖像應用來(lái)說(shuō)是非常關(guān)鍵的;且C/C++ 語(yǔ)言非常靈活，使得圖像基礎結構可以高效的實(shí)現，而用其他的語(yǔ)言實(shí)現某些相同的功能可能要花很大的精力;C/C++語(yǔ)言移植性強，幾乎可以移植到任何硬件和操作系統中。

　　圖像基礎結構的內部實(shí)現可以使用C++，但是對外接口一律使用C界面。因為C++的名字解析方法沒(méi)有統一的標準，不同公司的C++編譯器對相同的C++符號解析得到的名字可能完全不同，因此不同C++編譯器生成的目標文件不能正確連接。這使得像Windows系統下具有C++接口的動(dòng)態(tài)連接庫(DLL)的應用不太可行，所以對外接口使用C語(yǔ)言則沒(méi)有這個(gè)問(wèn)題。

　　避免使用依賴(lài)于平臺的聲明、函數等，保持核心的可移植性。圖像核心定義和代碼只使用標準C數據類(lèi)型和標準C庫(ANSI)調用。當需要高端應用時(shí)，圖像核心可以迅速移植到UNIX及其他平臺，使整個(gè)應用具備較強的移植能力和伸縮性。

　　目前，圖像基礎結構包含如下模塊：

　　·StdImage：圖像數據結構核心以及對此核心進(jìn)行操作的基本函數;

　　·ProgressStub：進(jìn)度處理機制的定義和接口;

　　·VirtualFile：虛擬文件I/O界面;

　　·Vf_file：虛擬文件I/O的實(shí)際文件實(shí)現;

　　·Vf_memory：虛擬文件I/O的內存文件實(shí)現;

　　·ImageFile：虛擬圖像文件讀寫(xiě)界面;

　　·Jfit_file：虛擬圖像文件讀寫(xiě)界面的JPEG格式實(shí)現;

　　·Bmp-file：虛擬圖像文件讀寫(xiě)界面的BMP格式實(shí)現;

　　·Fgi_file：虛擬圖像文件讀寫(xiě)界面的自由灰度圖像格式實(shí)現;

　　·DibStdImage：DIB(設備無(wú)關(guān)位圖)與StdImage之間的轉換;

　　·mess_util：難以歸類(lèi)的雜項輔助功能;

　　·ProgressWinHint：Windows下的一個(gè)進(jìn)度處理機制實(shí)現;

　　·WinMessUtilities：Windows下的難以歸類(lèi)的雜項輔助功能。

　　由于面向幀存的圖像硬件系統的結構，以圖像幀存為核心，還包括圖像的輸入輸出和處理等模塊;而面向計算機內存的圖像系統里，是以計算機內存為核心，同樣包括有圖像的輸入輸出和處理等模塊。前者以整體硬件結構為主體，軟件似乎只是圖像處理和數據存儲，后者以整體軟件結構為主體，硬件則納入軟件的管理之下。這兩種系統結構的差別很大，但從功能來(lái)講，有其相似之處。

　　面向計算機內存的圖像軟件系統結構，稱(chēng)之為Windows圖像基礎結構，這種Windows圖像基礎結構的總體結構框圖如圖2所示。在圖2中，StdImage結構代表了一個(gè)圖像或圖像序列，所有的功能幾乎都圍繞它進(jìn)行。它可以利用ImageFile模塊從圖像文件裝入圖像，或者將圖像寫(xiě)入文件中。在Windows環(huán)境下，為了顯示或打印圖像，通常會(huì )使用DIB，此外，像掃描儀、攝像機等還會(huì )以DIB的形式向計算機輸入圖像，因此圖像基礎結構設有DibStdImage模塊，以便在DIB和StdImage之間進(jìn)行快速轉換。圖像通信插入在網(wǎng)絡(luò )和StdImage之間，由此可以實(shí)現圖像的傳輸，而這種傳輸，是以?xún)却鏋槊浇?，它具有速度快的?yōu)點(diǎn)。