浅析监控图像处理系统的软件结构

Windows图像软件系统的基础结构

　　在Windows操作系统且采用单屏方式的条件下，要对图像进行处理，就必须将图像装入内存。当物理内存不足时，系统通过内存分页交换，利用硬盘空间模拟内存。应用程序使用统一的系统内存管理，代码简单，维护方便，还具有自动伸缩性。

　　图像作为一个处理对象放到内存中，必须使用数据结构来描述它，这就是图像数据结构。对于任何一个图像应用程序来说，图像数据总是应用程序数据的核心部分。

　　应用程序的所有功能几乎都是围绕它进行的。如文件读写、扫描、拍摄、处理、显示、打印等，都需要建立、访问图像数据，实际上都是以图像数据结构核心为中心的。即使是最简单的图像显示软件，也需要图像文件读取和图像显示两大部分。

　　一个图像软件系统，包括不同的图像处理算法、图像显示、扫描仪或摄像机支持、图像采集卡支持、图像文件格式转换等，都涉及到图像数据结构。如果我们建立了一个以图像数据结构为核心的Windows图像软件系统的基础结构，就建立了一个完整的软件图像环境。

　　图像基础结构包括图像数据结构核心和围绕此核心构造的周边模块。图像数据结构核心是居于中心位置的。周边模块包括图像文件格式支持、图像显示、图像处理等。

　　在设计过程中，要注意以下几个问题：

图像基础结构的核心部分以C/C++语言完成。因为C/C++语言编译效率高，执行速度快，这对于要处理大量数据的图像应用来说是非常关键的;且C/C++ 语言非常灵活，使得图像基础结构可以高效的实现，而用其他的语言实现某些相同的功能可能要花很大的精力;C/C++语言移植性强，几乎可以移植到任何硬件和操作系统中。

　　图像基础结构的内部实现可以使用C++，但是对外接口一律使用C界面。因为C++的名字解析方法没有统一的标准，不同公司的C++编译器对相同的C++符号解析得到的名字可能完全不同，因此不同C++编译器生成的目标文件不能正确连接。这使得像Windows系统下具有C++接口的动态连接库(DLL)的应用不太可行，所以对外接口使用C语言则没有这个问题。

　　避免使用依赖于平台的声明、函数等，保持核心的可移植性。图像核心定义和代码只使用标准C数据类型和标准C库(ANSI)调用。当需要高端应用时，图像核心可以迅速移植到UNIX及其他平台，使整个应用具备较强的移植能力和伸缩性。

　　目前，图像基础结构包含如下模块：

　　·StdImage：图像数据结构核心以及对此核心进行操作的基本函数;

　　·ProgressStub：进度处理机制的定义和接口;

　　·VirtualFile：虚拟文件I/O界面;

　　·Vf_file：虚拟文件I/O的实际文件实现;

　　·Vf_memory：虚拟文件I/O的内存文件实现;

　　·ImageFile：虚拟图像文件读写界面;

　　·Jfit_file：虚拟图像文件读写界面的JPEG格式实现;

　　·Bmp-file：虚拟图像文件读写界面的BMP格式实现;

　　·Fgi_file：虚拟图像文件读写界面的自由灰度图像格式实现;

　　·DibStdImage：DIB(设备无关位图)与StdImage之间的转换;

　　·mess_util：难以归类的杂项辅助功能;

　　·ProgressWinHint：Windows下的一个进度处理机制实现;

　　·WinMessUtilities：Windows下的难以归类的杂项辅助功能。

　　由于面向帧存的图像硬件系统的结构，以图像帧存为核心，还包括图像的输入输出和处理等模块;而面向计算机内存的图像系统里，是以计算机内存为核心，同样包括有图像的输入输出和处理等模块。前者以整体硬件结构为主体，软件似乎只是图像处理和数据存储，后者以整体软件结构为主体，硬件则纳入软件的管理之下。这两种系统结构的差别很大，但从功能来讲，有其相似之处。

　　面向计算机内存的图像软件系统结构，称之为Windows图像基础结构，这种Windows图像基础结构的总体结构框图如图2所示。在图2中，StdImage结构代表了一个图像或图像序列，所有的功能几乎都围绕它进行。它可以利用ImageFile模块从图像文件装入图像，或者将图像写入文件中。在Windows环境下，为了显示或打印图像，通常会使用DIB，此外，像扫描仪、摄像机等还会以DIB的形式向计算机输入图像，因此图像基础结构设有DibStdImage模块，以便在DIB和StdImage之间进行快速转换。图像通信插入在网络和StdImage之间，由此可以实现图像的传输，而这种传输，是以内存为媒介，它具有速度快的优点。