基于对象的数字图像处理软件设计方法

刘橙

（湖北生态工程职业技术学院 湖北省武汉市 430200）

数字图像处理技术在当前有着广泛的应用，随着图像处理技术以及识别算法的不断改变，对数字图像处理软件系统的要求也在不断提高，不仅需要对原有的算法进行改进，同时还要对新算法进行探索。在这种情况下，数字图像处理软件系统必须要能够为其提供有效的环境支持，需要软件系统能够做到易于修改、维护简单以及增加新功能的要求。通过使用面向对象的手段既可以对数字图像处理软件进行更加及时的改进，让软件修改和算法增加都变得简单，使软件系统具备良好的扩充性。因此相关人员需要正确认识基于对象的数字图像处理软件设计方法的应用优势，对数字图像处理软件应用需求以及面向对象技术的内涵进行深入分析，以此来更好的应用面向对象技术，提升软件设计效果。

1 数字图像处理软件类型

在对图像进行处理的过程中离不开相关的处理软件，特别是人们对图像处理需求的不断增加，市场上图像处理软件的数量和类型也在持续增加，对图像处理软件进行分类，可以主要分为以下两种类型。

1.1 数字图像处理软件是LabVIEW+Matlab

LabVIEW+Matlab 软件可以对数据进行更加及时的采集，采集功能极其强大，采集到的数据实时自动分析和处理，在国外市场中LabVIEW+Matlab 软件的市场份额可以高达6 成左右，但是在国内这一类软件仍然处于初期发展阶段。LabVIEW+Matlab 软件能够为很多不同的摄像机提供支持，同时还包括NI Vision 视觉开发模块，能够实现多种图像处理功能。LabVIEW+Matlab 软件可以和Matlab进行联合，可以提升其软件功能，但是这一类软件的库函数并不丰富。

1.2 数字图像处理软件是VC++系列

VC++系列图像经常被应用在工业领域中，图像处理功能极为优秀，加上开源数据库为该类软件提供的支持，使得市场上这一类软件的市场份额也在持续上升。VC++系列基础之上所衍生的Open GL、 Open CV 软件也具有较为强大的优势。但是，VC++系列软件掌握的难度较大，需要消耗较长时间，并且在编程过程中所需要使用的程序较为复杂，在后续维护工作中存在难度大的问题。

2 基于对象的数字图像处理软件设计方法

2.1 面对对象技术应用

图1：数字图像处理软件系统结构

在软件投入具体使用之后，为了可以消除软件在开发时所遗留的问题，需要及时对软件的功能进行调整，强化软件的性能水平，使软件可以适用新的系统或者数据环境。这些修改不论大或是小，都很有可能由于修改过程中的某些细节而导致新的错误出现，不仅没有对之前的问题进行改正，还会使软件出现新问题，从而影响软件的使用质量。面向对象技术所开发的软件结构是建立在现实世界对象基础上的，可以将软件功能分散到不同对象中，软件只需要对内部属性和以及服务进行修改即可，也避免了在修改时引进新的问题，减轻了修改难度。

2.2 具体设计过程

数字图像处理所需要使用的算法较为复杂，面向对象技术则能够有效解决复杂的处理模块，合理利用多种特性减轻软件的修改难度。并且如果含有成熟算法，可以将其纳入到算法类库中，如果在解决实际问题时，可以在短时间内将和问题相关的算法组织进行提取，从而提升处理软件系统的实用性和可靠性。在面向对象技术中，可以按照类结构层次组织，将和显示平台有关的用户界面进行划分，将其归类到用户模块中，可以避免算法对实现平台出现过于依赖的现象，可以让研究人员更加深入的对数字图像处理算法展开研究。使用面向对象的方法实现数字图像处理算法的困难是对具体类和确定类进行抽象，因此本文对基于对象的数字图像处理软件设计方法进行了分析。

表示基本数据——对原始图像进行设计：

数字图像处理软件系统总共分为两个不同的部分，分别为用户模块以及数字图像处理算法模块，具体结构如图1 和图2 所示。

在使用面向对象技术时应当先考虑如何让图像数据以类的形式表现出来，这是首先解决的问题。不同类型的图片格式上会有所差异，为了可以提高数字图像处理软件的应用有效性，需要让软件能够同时兼容处理更多格式的图片这就需要相关人员对图片实施定义，按照图片的格式特点对其实施抽象分类，按照普通图像的概念将其表示出来。为了提高处理效果，也需要把派生类图像纳入到处理系统内，并将文件格式不同的数据展示出来。在对派生系统图像实施设计的时候，需要结合图像格式实施函数定义，在图2 中所体现的就是最常见的派生类图像。

通过对图片格式进行整理和分析，能够仿照出基类IMG 派生类图片，还可以对图片实施有效的分层处理，并按照分层的结果对图片实施处理，这就对数字图像处理软件的扩展性提出了更高的要求。

（1）当图片的格式属于全新格式的时候，需要针对图片实施有效函数定义，此时对图片进行处理的过程就是继承基类属性和基类行为的过程，此时会更加凸显出派生类图像作用。

（2）在进行图像处理工作中会使用软件系统算法，为了提高计算的质量，应当首先对基类IMG 对象进行有效明确，在软件系统中输入相应的图像文件类别，以动态化的形式对图像实时展示，通过这一操作对于派生类IMGxxx 对象而言有着促进生成的作用，之后使用IMG 图像取代派生类IMGxxx 对象，此时就可以将其作为图像参数。

（3）数字图像处理软件中面向对象技术的应用拥有良好的发展前景，为此需要针对更多的课题进行研究，特别是需要对新算法进行深入探讨，能够有效优化数字图像处理软件的性能，提升处理效率以及处理质量。在优化新算法的时候需要了解抽象类虚函数的特点，并将这一特点合理的使用在图像处理工作中，把该种计算模式纳入进数字图像处理软件的系统之中。当这一类算法发展成熟之后，可以利用细微改动将算法纳入到软件系统内。通过上述设计可以对图片实施有效处理，对图片处理模式进行完善，从而提升图像的处理效果。

在关于数字图像处理学科方面包括的参数主要有三种，第一个参数为灰度级，第二种是图像点阵，第三种是图像色彩表。在应用时需要按照实际问题情况对派生类实施定义。在数字图像处理软件系统使用时能够选择动态化的模式，从而生成图像对象，这时需要使用用户模块，让该模块和指向图像对象，同时还可以更加科学的构建两者关系。

2.3 图像处理类设计方法

数字图像处理软件包括较多的结构和部分，其核心部分是图像处理，也是影响图像处理效果的重要因素。当前为了可以提升图像处理效果，会选择PIMG 抽象基类进行表示，同时使用和IMG 存在关联关系的基类，可以利用IMG 类句柄对PIMG 的属性进行定义，可以分别表示原始图像和结果图像，IMG 类句柄能够成为PIMG 构造函数。这个时候会显示PIMG 类派生图像，可以对图像实施有效处理，不仅可以及时的获取数据结果，还可以保存数据结果，将数据结果存储到系统之中。将PIMG 当作基础可以在处理图像的同时把PIMG 当作派生类基础。

数字图像处理算法包括较多繁琐、复杂的内容。因此，在对图像类层次结构进行处理和设计时，对针对抽象类PIMG 所衍生出的中间层抽象类需要结合学科发展情况将其余抽象类纳入到中间类之中，例如BASIC 类、SPECIAL 类等。利用派生类可以优化图像操作流程，但是同时也需要重视把对象进行实例化处理，使得图像的形成质量可以得到提升，充分利用函数。图像处理过程分为以下要点：

（1）BASIC 类图像以及派生类图像处理。在处理这类图像时应当收集像素点，按照直线的方向对处理的图像实施灰度分布，按照帧间操作处理图像，可以改变图像的形状和大小，旋转图像方向，还可以提升图像处理流畅度。

（2）SPACE 类图像及其派生类图像。对这一图像进行处理时包括空域平滑、滤波、增强边缘等。

（3）SPECIAL 类图像及其派生类图像。这一类图像处理包括分割、处理纹理、压缩图像，可以对图像实施细化处理，图像处理效果也会表现的更加明显。第四，TRANSFORMS 类图像及其派生类图像。对图像处理时包括各种变换，如Fourier 变换、KL 变换、Gabor 变换以及小波变换等。为了提高应用的便捷性，应当将算法成熟的类纳入到层次结构之中。

2.4 用户界面设计

为了提升图像处理的便利性需要优化用户操作界面，可以提升用户的体验感，界面进行设计时，需要利用成员函数以及图像处理结果，为了避免对外部应用环境产生依赖性，应当在类库中进行隐藏工作。在开发用户界面的过程中，可以使用Visual C++,可以提高用户界面处理效果，能够使用多个文档视图处理图像，不仅提高了图像处理的速度，还使图像变得更加清晰。多文档多视图可以同时对原始图像数据以及处理结果图像数据进行有效观察，从而对比两类图像数据来评价算法的好与坏，对于后续图像处理算法研究活动的展开提供了良好的条件。公共外部接口可以解决用户界面设计中的问题和请求，提升设计任务的效果和质量。

3 结束语

在对软件进行开发时，无论是使用者还是用户都会针对软件提出较多的更改要求，这个需要开发人员对软件进行修改，会增加软件开发成本，拖延开发进度，面对多次修改的问题，使用面向对象技术则可以减轻修改难度。随着数字化技术发展速度的不断加快，利用图像处理软件对图像实施优化以及处理已经成为最为普遍的图像处理模式，能够提升图像的处理质量以及图像保存的便捷性。数字图像处理软件所需要使用的算法较为复杂，利用面向对象的方式能够对处理算法进行简化处理，不仅可以防止同一算法在不同模块中出现多次定义的现象，还可以让算法和应用环境处于独立状态，形成算法类库，给之后的算法提供预留位置，增加软件的使用时间。同时，基于对象的方式对数字图像处理软件进行设计，还可以让软件系统更加方便维护，减少维护所需要的成本，提升软件扩展性。