楊全海

（陜西職業(yè)技術(shù)學(xué)院 計(jì)算機(jī)科學(xué)系，陜西 西安 710100）

基于Android平臺的圖像處理技術(shù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

楊全海

（陜西職業(yè)技術(shù)學(xué)院 計(jì)算機(jī)科學(xué)系，陜西 西安 710100）

隨著計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)以及移動(dòng)終端的發(fā)展，為了滿足Android手機(jī)用戶的圖像處理需求，文中基于Android平臺研究并開發(fā)了一套圖像處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了圖像填充與縮放兩個(gè)基礎(chǔ)的圖像處理功能。系統(tǒng)經(jīng)Android手機(jī)測試運(yùn)行流暢，為圖像處理算法在Android平臺下的應(yīng)用與改進(jìn)提供了新的思路。

圖像處理；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；Android；設(shè)計(jì)

隨著社會信息化程度的加快，數(shù)字圖像處理技術(shù)在人們的日常生活中扮演著越來越重要的角色。同時(shí)伴隨著移動(dòng)3G/4G時(shí)代的到來，手機(jī)移動(dòng)終端的飛速發(fā)展，Android平臺作為當(dāng)下最火熱手機(jī)系統(tǒng)被人們所熟知。由于手機(jī)和PC的區(qū)別，如何在手機(jī)移動(dòng)終端上進(jìn)行快速的圖像處理也是亟待解決的熱點(diǎn)問題之一。為了滿足Android手機(jī)用戶的圖像處理需求，探索移動(dòng)終端上圖像處理的奧秘，文中基于Android平臺研究并開發(fā)了一套圖像處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了圖像填充與縮放兩個(gè)基礎(chǔ)的圖像處理功能[1-5]。

圖像的區(qū)域填充和縮放均是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中基本的問題之一。區(qū)域填充依靠對圖像邊界的描述得到該區(qū)域內(nèi)的完整圖像；圖像的縮放從圖像處理角度而言是圖像的變形變換，其核心是通過原圖像到目標(biāo)圖像的坐標(biāo)變換，將原圖像每個(gè)點(diǎn)的左邊經(jīng)某種變換轉(zhuǎn)化為目標(biāo)圖像的相應(yīng)點(diǎn)的新坐標(biāo)。文中將區(qū)域填充算法和圖像縮放算法在Android平臺下加以改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了Android平臺下的圖像處理[6-9]。

1 系統(tǒng)分析與模塊構(gòu)建

本圖像處理系統(tǒng)由4大模塊構(gòu)成，分別是圖形工具欄管理模塊、畫布處理模塊、圖形菜單工具欄模塊和通信管理模塊。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示[10-12]。

1）圖形工具管理：在圖形工具欄管理模塊中包括畫筆管理、基本圖形管理、顏色管理、文字處理以及橡皮擦模塊，用戶可通過在工具欄中選擇相應(yīng)的工具實(shí)現(xiàn)對圖像的構(gòu)造與修改。

2）畫布管理：畫布管理模塊中包括定制畫布與移動(dòng)畫布兩個(gè)功能。畫布是屏幕的背景，用戶可按照自身的喜好定制畫布選擇畫布的尺寸，并在畫圖時(shí)移動(dòng)畫布，保證畫面的合理布局。而圖形菜單管理模塊包括圖形文件的操作。

3）圖形編輯與圖形處理：在該模塊中實(shí)現(xiàn)了本系統(tǒng)主要的兩個(gè)圖像處理功能，即圖像的填充與圖像的縮放，具體的實(shí)現(xiàn)將在后文展示。

圖1 系統(tǒng)功能模塊

4）通信管理模塊：通信管理模塊主要是將作好的圖像加以分享，用戶可通過短信、彩信、郵件的方式分享作品。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.1 Android平臺

Android是Google公司開發(fā)的基于Linux的全自由開源操作系統(tǒng)。在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，其被廣泛的應(yīng)用于手機(jī)、平板電腦、電視機(jī)頂盒等移動(dòng)設(shè)備。Android具有開放性，相比于蘋果公司的IOS系統(tǒng)其是一個(gè)完全開放的移動(dòng)開發(fā)平臺，不論是底層的操作系統(tǒng)還是上層的用戶界面均向開發(fā)者開放[13-15]。因此，這一平臺不存在阻礙移動(dòng)終端創(chuàng)新的專利障礙。在 Android平臺下進(jìn)行圖像處理時(shí)需注意到Android平臺中的圖像每一個(gè)像素分別有Alpha、R、G、B四個(gè)樣本組成，以完成圖形編輯與圖形處理中的圖像縮放為例，在使用當(dāng)下流行的基于雙線性插值圖像縮放算法時(shí)，應(yīng)按照圖2所示方法進(jìn)行縮放。

圖2 Android平臺下實(shí)現(xiàn)雙線性插值

即先將將彩色的圖像分解為A、R、G、B 4個(gè)灰度圖像，然后分別使用雙線性插值法進(jìn)行縮放，縮放完成后將所得的灰度圖像合成即為彩色圖像的縮放結(jié)果。文中以圖像縮放為例，講述圖像處理與編輯模塊的實(shí)現(xiàn)。

1)樣品預(yù)處理裝置，包括采樣探針及過濾器、流量計(jì)、電磁多支管、真空泵、管型燃燒爐、冷凝器、凝聚式過濾器、脫水器及真空變換器等；

2.2 圖像縮放

大多數(shù)的圖像縮放是基于插值思想的。圖像的縮放從圖像處理角度而言是圖像的變形變換，其核心是通過原圖像到目標(biāo)圖像的坐標(biāo)變換，將原圖像的每個(gè)點(diǎn)的左邊經(jīng)某種變換轉(zhuǎn)化為目標(biāo)圖像的相應(yīng)點(diǎn)的新坐標(biāo)。再通過原圖像的像素值得到變換后坐標(biāo)處的像素值，即可實(shí)現(xiàn)。插值是指在已知的離散數(shù)據(jù)上補(bǔ)插連續(xù)函數(shù)，使得補(bǔ)插連續(xù)函數(shù)的曲線通過全部給定的離散數(shù)據(jù)點(diǎn)，是處理離散函數(shù)逼近問題的重要方法，利用插值估算出函數(shù)在其他點(diǎn)處的近似值。即已知f（x）在區(qū)間[a，b]上n+1個(gè)互異節(jié)點(diǎn)，x0，x1，x2，…，xn處的函數(shù)值 f（x0），f（x1），f（x2），…，f（xn），若存在函數(shù)，滿足

則成S（x）為函數(shù)f（x）在點(diǎn)xi（i，1，2，…，n）處的插值，其中xi為插值節(jié)點(diǎn)，[a，b]為插值區(qū)間，求S（x）的方法稱為插值法。誤差函數(shù)R（x）=f（x）-S（x）稱為插值余項(xiàng)。根據(jù)插值函數(shù)的不同分為線性插值算法、多項(xiàng)式插值、牛頓插值、拉格朗日插值、三次樣條插值等。下文介紹危險(xiǎn)性插值算法。

2.2.1 一維線性插值

一維線性插值問題即已知（x0，y0）（x1，y1）情況下，求解p1（x）=a1x+a0使得p（xi）=yi，求解思路如圖3所示。

圖3 線性插值圖解

其中P0，P1稱為插值基函數(shù)

這樣就實(shí)現(xiàn)了一維的線性插值，一維線性插值是插值算法中實(shí)現(xiàn)起來較簡單的一種，但其體現(xiàn)了由離散到連續(xù)的轉(zhuǎn)化過程，這是所有插值算法的共同點(diǎn)之一。

2.2.2 雙線性插值

將一維線性插值在兩個(gè)方向分別進(jìn)行一次，即為在圖像縮放處理中的雙線性插值算法。由此可見，雙線性插值的核心是對兩個(gè)變量的線性插值。實(shí)現(xiàn)的步驟如下。

圖4 雙線性插值算法圖示

如圖2所示，文中由紅色像素點(diǎn)與待插值得到新的綠色估計(jì)像素點(diǎn)，完成圖像像素的映射。同時(shí)，即可完成圖像的縮放。即在已知Q11=（x1，y1）、Q12=（x1，y2），Q21=（x2，y1），Q22=（x2，y2）4個(gè)點(diǎn)像素的前提下，求點(diǎn)出的像素值。

步驟1：X軸方向線性插值，插入R1，R2，即

步驟2：Y軸方向插值，根據(jù)R1，R2像素，線性插值計(jì)算P點(diǎn)像素。即

值得注意的是，由于線性插值的線性性質(zhì)，先進(jìn)性y方向的插值在進(jìn)行x方向的插值將得到與本文一致的結(jié)果。以圖像的縮小為例，結(jié)果如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)圖像縮小功能實(shí)現(xiàn)

3 結(jié)束語

更多的將焦點(diǎn)聚集在了Android這一移動(dòng)平臺上。本文介紹了一種在Android平臺下實(shí)現(xiàn)的圖像處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了諸多在PC機(jī)上相同的功能，擴(kuò)大了圖像處理算法的應(yīng)用平臺。重點(diǎn)介紹了一種圖像的縮放算法，并將該算法在時(shí)下最火的Android平臺中加以挑中，適當(dāng)改進(jìn)，然后編程實(shí)現(xiàn)，使得手機(jī)中的圖像可及時(shí)符合手機(jī)屏幕的大小，也可生成對應(yīng)的縮略圖，同時(shí)還可在手機(jī)圖像處理軟件中廣泛應(yīng)用。

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[14]http://developer.android.com/guide/basics/What-isandroid.html.

[15]http://zh.wikipedia.org/zh-cn/Android.

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、移動(dòng)通信的不斷發(fā)展，人們

Design and implementation of image processing technology based on Android platform

YANG Quan-hai
（Department of Computer Science，Shaanxi Vocational and Technical College，Xi’an 710100，China）

In order to satisfy the requirement of the modern mobileimage processing a professionalimage processingsystembased on Android platformis designed in this paper，realizing two basic image processing functions:image filling and scaling.After the proc of the image，we Reduce the phenomenon and improve the smoothness of the image.The system has been tested and run smoothly by Android mobile phone.

image processing；system design；Android；design

TP311

：A

：1674－6236（2017）01-0160-03

2016-01-14稿件編號：201601108

楊全海（1974—），男，陜西澄城人，碩士，助教。研究方向：圖形圖像。