唐立

摘 要：為縮小高清電視圖像與標(biāo)清電視圖像分辨率上的巨大差異，降低標(biāo)清電視圖像轉(zhuǎn)為高清電視圖像的困難，因此本文采用插值散發(fā)對(duì)標(biāo)清電視圖像做了相關(guān)銳化處理。實(shí)驗(yàn)證明，本文的方法得到的高清電視圖像比傳統(tǒng)算法得到的高清電視圖像在圖像質(zhì)量上有了大大改善。

關(guān)鍵詞：高清電視圖像；插值算法；圖像銳化

1.電視系統(tǒng)圖像技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

電視系統(tǒng)圖像用戶界面是電視系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)不可缺少的一部分，它將圖像與數(shù)據(jù)相結(jié)合，既減少了相關(guān)人員的工作量，又可以使人機(jī)交互變得簡(jiǎn)單，直觀，快捷。到目前為止，電視系統(tǒng)圖像技術(shù)的發(fā)展大概經(jīng)歷了三個(gè)階段：第一階段是將繪制好的圖像文件事先保存在磁盤中，當(dāng)使用時(shí)再調(diào)出。如有改動(dòng)設(shè)計(jì)人員必須重新作圖，這是最原始的情況也是工作量最大的。第二階段，隨著計(jì)算機(jī)的不斷發(fā)展，工作人員可以借助一些通用的繪圖技術(shù)像 AutoCAD， Visio 等來(lái)完成圖像的繪制工作。這些繪圖技術(shù)提供一個(gè)圖像輸入，編輯和輸出的功能，具有很強(qiáng)的圖像編輯能力，但這主要借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行手工繪制。第三階段，伴隨著計(jì)算機(jī)語(yǔ)言和計(jì)算機(jī)圖像學(xué)的發(fā)展與完善，設(shè)計(jì)人員可以借助計(jì)算機(jī)語(yǔ)言（C++，插值算法等），開(kāi)發(fā)出電視系統(tǒng)圖像專用編輯技術(shù)。但這一階段仍舊以人工繪制為主。在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，電視系統(tǒng)圖像發(fā)展的趨勢(shì)是，將規(guī)范化，符號(hào)化的電視元件，根據(jù)相關(guān)模型或標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行拓?fù)浞治?，依?jù)分析結(jié)果，自動(dòng)生成相應(yīng)電視圖像，及實(shí)現(xiàn)人工化到智能化的轉(zhuǎn)變。

目前，電視系統(tǒng)圖像的存儲(chǔ)與調(diào)用主要以矢量圖為主。在本文中采用 SVG 格式。SVG 是一種基于 XML 語(yǔ)法的用來(lái)描述二維圖像的語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)，直接繼承了 XML 的特性，簡(jiǎn)化了異質(zhì)系統(tǒng)間的信息交流，方便數(shù)據(jù)庫(kù)的存取，用 SVG 描述的圖像文件不僅可以表現(xiàn)豐富的圖像內(nèi)容、控制文件大小，而且可以跨平臺(tái)使用，同時(shí)便于網(wǎng)絡(luò)傳輸。

2011 年，國(guó)家電網(wǎng)推出的《電視系統(tǒng)圖像描述規(guī)范》就是在 SVG 格式的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)。隨著 SVG 技術(shù)的不斷成熟，它將在電視圖像系統(tǒng)中具有很好的應(yīng)用前景。圖像技術(shù)的設(shè)計(jì)著重考慮的是開(kāi)放性，可擴(kuò)展性，兼容性和獨(dú)立性。設(shè)計(jì)人員采用靈活的程序設(shè)計(jì)方法，依靠性能優(yōu)越的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，就可以開(kāi)發(fā)出擁有強(qiáng)大功能，寬廣應(yīng)用范圍，有效兼容和廣泛適用性的電視系統(tǒng)圖像技術(shù)。而且未來(lái)的電視系統(tǒng)圖像技術(shù)更加簡(jiǎn)單化，高效化，智能化。

2.基于插值算法的標(biāo)清電視圖像轉(zhuǎn)為高清電視圖像研究

系統(tǒng)采用插值算法的設(shè)計(jì)方案，利用插值算法語(yǔ)言基于 Eclipse 開(kāi)發(fā)環(huán)境去實(shí)現(xiàn)。因?yàn)樵诨?IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中，采用插值算法的思想對(duì)設(shè)備建模。這與插值算法 編程思想相近，實(shí)現(xiàn)起來(lái)相對(duì)容易。另外 Eclipse 是一個(gè)開(kāi)放源碼的，基于插值算法的可擴(kuò)展開(kāi)發(fā)平臺(tái)。

2.1 圖像界面的結(jié)構(gòu)類圖設(shè)計(jì)

由于圖像界面采用的是 MVC 設(shè)計(jì)模式，因此在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)每個(gè)功能的類和對(duì)象的時(shí)候，要基于這個(gè)結(jié)構(gòu)去設(shè)想。在插值算法語(yǔ)言中提供了 AWT 和 Swing 兩個(gè)工具包來(lái)設(shè)計(jì)界面，首先通過(guò)繼承 J Frame 類就可以獲取一個(gè)界面，然后再根據(jù)應(yīng)用的需要在界面上增加不同的組件來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的功能。在框架圖中，SCL Frame 類繼承 J Frame 框架，實(shí)現(xiàn)一個(gè)繪圖界面，同時(shí)它也是各個(gè)組件交互的中介者。在繪圖界面上添加有標(biāo)題欄，菜單欄，工具欄，屬性欄和繪圖區(qū)域等等。工具欄中包含各種工具（Tool）用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)界面進(jìn)行相應(yīng)操作。界面上也存在一個(gè)繪圖區(qū)域，SVG View 類用來(lái)實(shí)現(xiàn)該功能，SVG View 類主要繼承 J Panel 組件的屬性。Figure Container 是圖元容器，該容器包含一些所需的電視圖元，當(dāng)Figure Container 發(fā)生變化時(shí)，該變化會(huì)被傳遞到 SVG View 類，SVG View 就會(huì)更新圖像。Figure Handle 類主要用于定義訪問(wèn)點(diǎn)以及如何與圖元進(jìn)行交互。

2.2 圖元工具箱的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

變電站的一次設(shè)備通常包括：母線，變壓器，斷路器，隔離開(kāi)關(guān)，電壓互感器，電流互感器，接地裝置等。設(shè)計(jì)的變電站一次設(shè)備工具箱應(yīng)至少包含這些設(shè)備圖元按鈕。另外 LN 工具箱應(yīng)當(dāng)包含標(biāo)準(zhǔn)中定義的所有常用 LN。當(dāng)用戶在工具欄中點(diǎn)擊一個(gè)圖元按鈕時(shí)，就會(huì)觸發(fā)一個(gè)事件響應(yīng)函數(shù) Mouse Click，將工具選擇變量 get Current Tools 設(shè)置為剛才點(diǎn)擊的按鈕所代表的的圖元，然后在畫(huà)板中點(diǎn)擊左鍵，就會(huì)繪制出相應(yīng)的圖像。

最后我們可根據(jù)需要對(duì)圖元進(jìn)行拾取、移動(dòng)、刪除、復(fù)制、粘貼、修改顏色、修改線型、放大、縮小、圖元參數(shù)配置等相應(yīng)操作。在這個(gè)過(guò)程中，要對(duì)鼠標(biāo)和鼠標(biāo)的操作進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)，即程序要實(shí)現(xiàn) Mouse Listener 和Mouse Motion Listener 接口。Mouse Listener 提供對(duì)鼠標(biāo)的五個(gè)事件處理方法，它包括：mouse Clicked，mouse Pressed，mouse Released，mouse Entered 和 mouse Exited。通過(guò)對(duì)鼠標(biāo)的監(jiān)聽(tīng)可以獲取當(dāng)前鼠標(biāo)的位置坐標(biāo)，進(jìn)而當(dāng)用戶點(diǎn)擊左鍵時(shí)，程序可以依據(jù)該坐標(biāo)確定當(dāng)前鼠標(biāo)的位置是否在某個(gè)圖元的矩形選擇方框內(nèi)，最終決定 Canvas 上圖元的拾取。另外，用戶也可以利用 Mouse Motion Listener 接口通過(guò)在 Canvas 上利用鼠標(biāo)拖動(dòng)出一個(gè)矩形框來(lái)選取圖元，只要畫(huà)板上某個(gè)圖元矩形區(qū)域有任何一部分被包含在矩形框中，該圖元就會(huì)被拾取。Mouse Dragged 和 mouse Moved 是 Mouse Motion Listener 接口提供的兩個(gè)事件處理函數(shù)。

2.3 圖像文件的讀取與存儲(chǔ)

有時(shí)候?qū)雭?lái)自其他系統(tǒng)的基于 SVG 格式的電視接線圖，往往可以減少我們重復(fù)繪圖的工作量。當(dāng)用戶需要引入外在的 SVG 文件時(shí)，通過(guò)點(diǎn)擊菜單欄或工具欄中的打開(kāi)按鈕，就會(huì)彈出一個(gè)打開(kāi)對(duì)話框，用戶在地址欄中找到所需 SVG 文件，打開(kāi)即可。如果要實(shí)現(xiàn)這個(gè)過(guò)程，我們需要引入 JFileChooser 這個(gè)類，程序通過(guò) JFileChooser 實(shí)例獲知哪個(gè)文件被選取，然后通過(guò)文件的輸入輸出流提取這個(gè)文件的 URL，并把它轉(zhuǎn)換成字符串，最后程序把字符串傳遞到 JSVGCanvas 類的 setURI 方法中去，當(dāng)畫(huà)板獲得文件的地址后，就會(huì)在畫(huà)布上把文件對(duì)應(yīng)的電視接線圖展現(xiàn)出來(lái)。

2.4 圖像界面的運(yùn)行效果展示

圖1和圖2分別是原始的標(biāo)清電視圖像和新方法插值后的結(jié)果。

3.結(jié)語(yǔ)

本章首先設(shè)計(jì)了圖像界面的總體功能，其次對(duì)各主要模塊的功能進(jìn)行細(xì)致設(shè)計(jì)。包括用戶配置界面的 MVC 設(shè)計(jì)模式，SCL 文件的驗(yàn)證和解析方法，參數(shù)配置界面的結(jié)構(gòu)以及SCL文件的生成步驟等。接著在插值算法語(yǔ)言的基礎(chǔ)上，對(duì)標(biāo)清電視圖像轉(zhuǎn)為高清電視圖像的相關(guān)功能進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。最后展示了圖像界面的運(yùn)行效果。

參考文獻(xiàn)

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