淺析監(jiān)控圖像處理系統(tǒng)的軟件結構

Windows圖像軟件系統(tǒng)的基礎結構

　　在Windows操作系統(tǒng)且采用單屏方式的條件下，要對圖像進行處理，就必須將圖像裝入內存。當物理內存不足時，系統(tǒng)通過內存分頁交換，利用硬盤空間模擬內存。應用程序使用統(tǒng)一的系統(tǒng)內存管理，代碼簡單，維護方便，還具有自動伸縮性。

　　圖像作為一個處理對象放到內存中，必須使用數(shù)據(jù)結構來描述它，這就是圖像數(shù)據(jù)結構。對于任何一個圖像應用程序來說，圖像數(shù)據(jù)總是應用程序數(shù)據(jù)的核心部分。

　　應用程序的所有功能幾乎都是圍繞它進行的。如文件讀寫、掃描、拍攝、處理、顯示、打印等，都需要建立、訪問圖像數(shù)據(jù)，實際上都是以圖像數(shù)據(jù)結構核心為中心的。即使是最簡單的圖像顯示軟件，也需要圖像文件讀取和圖像顯示兩大部分。

　　一個圖像軟件系統(tǒng)，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(shù)據(jù)結構。如果我們建立了一個以圖像數(shù)據(jù)結構為核心的Windows圖像軟件系統(tǒng)的基礎結構，就建立了一個完整的軟件圖像環(huán)境。

　　圖像基礎結構包括圖像數(shù)據(jù)結構核心和圍繞此核心構造的周邊模塊。圖像數(shù)據(jù)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。

　　在設計過程中，要注意以下幾個問題：

圖像基礎結構的核心部分以C/C++語言完成。因為C/C++語言編譯效率高，執(zhí)行速度快，這對于要處理大量數(shù)據(jù)的圖像應用來說是非常關鍵的;且C/C++ 語言非常靈活，使得圖像基礎結構可以高效的實現(xiàn)，而用其他的語言實現(xiàn)某些相同的功能可能要花很大的精力;C/C++語言移植性強，幾乎可以移植到任何硬件和操作系統(tǒng)中。

　　圖像基礎結構的內部實現(xiàn)可以使用C++，但是對外接口一律使用C界面。因為C++的名字解析方法沒有統(tǒng)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(tǒng)下具有C++接口的動態(tài)連接庫(DLL)的應用不太可行，所以對外接口使用C語言則沒有這個問題。

　　避免使用依賴于平臺的聲明、函數(shù)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(shù)據(jù)類型和標準C庫(ANSI)調用。當需要高端應用時，圖像核心可以迅速移植到UNIX及其他平臺，使整個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(shù)據(jù)結構核心以及對此核心進行操作的基本函數(shù);

　　·ProgressStub：進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的實際文件實現(xiàn);

　　·Vf_memory：虛擬文件I/O的內存文件實現(xiàn);

　　·ImageFile：虛擬圖像文件讀寫界面;

　　·Jfit_file：虛擬圖像文件讀寫界面的JPEG格式實現(xiàn);

　　·Bmp-file：虛擬圖像文件讀寫界面的BMP格式實現(xiàn);

　　·Fgi_file：虛擬圖像文件讀寫界面的自由灰度圖像格式實現(xiàn);

　　·DibStdImage：DIB(設備無關位圖)與StdImage之間的轉換;

　　·mess_util：難以歸類的雜項輔助功能;

　　·ProgressWinHint：Windows下的一個進度處理機制實現(xiàn);

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

　　由于面向幀存的圖像硬件系統(tǒng)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(tǒng)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(shù)據(jù)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(tǒng)結構的差別很大，但從功能來講，有其相似之處。

　　面向計算機內存的圖像軟件系統(tǒng)結構，稱之為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結構代表了一個圖像或圖像序列，所有的功能幾乎都圍繞它進行。它可以利用ImageFile模塊從圖像文件裝入圖像，或者將圖像寫入文件中。在Windows環(huán)境下，為了顯示或打印圖像，通常會使用DIB，此外，像掃描儀、攝像機等還會以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之間進行快速轉換。圖像通信插入在網絡和StdImage之間，由此可以實現(xiàn)圖像的傳輸，而這種傳輸，是以內存為媒介，它具有速度快的優(yōu)點。