基于JAVA平台的图像处理软件的设计与实现

1、基于JAVA平台的图像处理软件设计与实现摘要：随着计算机技术的飞速发展，数字图像处理技术在各个领域的研究和应用日益深入和广泛。 Java 是 Sun 推出的一种面向对象的编程语言。 Java 非常适用于企业网络和 Internet 环境，已成为 Internet 上最流行和最有影响力的编程语言之一。目前国内使用Java语言开发的图像处理系统还很少，这也增加了该领域的研究价值。本论文首先介绍了Java中处理图形图像的算法，并设计了Java GUI（Graphical User Interface）来显示图像处理的结果。关键词： Java Graphics2D，图形图像， Java GUI ，多媒

2、体，数字图像 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc262117178 1.简介 PAGEREF _Toc262117178 h 4 HYPERLINK l _Toc262117180 (1) 主题来源 PAGEREF _Toc262117180 h 5 HYPERLINK l _Toc262117181 （2）项目的目的和意义 PAGEREF _Toc262117181 h 5 HYPERLINK l _Toc262117182 (3) 本软件的特点 PAGEREF _Toc262117182 h 5 HYPERLINK l _Toc262117183 JAVA语言

3、发展概况 PAGEREF _Toc262117183 h 5 HYPERLINK l _Toc262117184 1. JAVA语言的诞生 PAGEREF _Toc262117184 h 5 HYPERLINK l _Toc262117185 JAVA语言 PAGEREF _Toc262117185 h 6 HYPERLINK l _Toc262117186 JAVA语言 PAGEREF _Toc262117186 h 6 HYPERLINK l _Toc262117187 (5) JAVA语言 PAGEREF _Toc262117187 h 6的特点 HYPERLINK l _Toc2621

4、17188 1.简单 PAGEREF _Toc262117188 h 6 HYPERLINK l _Toc262117189 2.面向对象 PAGEREF _Toc262117189 h 7 HYPERLINK l _Toc262117190 3.分布式 PAGEREF _Toc262117190 h 7 HYPERLINK l _Toc262117191 4.稳健性7 PAGEREF _Toc262117191 h _ HYPERLINK l _Toc262117192 5.安全 PAGEREF _Toc262117192 h 7 HYPERLINK l _Toc262117193 6.便携

5、性7 PAGEREF _Toc262117193 h _ HYPERLINK l _Toc262117194 2.问题分析 PAGEREF _Toc262117194 h 7 HYPERLINK l _Toc262117195 (1) 功能设计 PAGEREF _Toc262117195 h 7 HYPERLINK l _Toc262117196 (2) 设计题 PAGEREF _Toc262117196 h 8 HYPERLINK l _Toc262117197 1.理论题： PAGEREF _Toc262117197 h 8 HYPERLINK l _Toc262117198 2.技术问题

6、： PAGEREF _Toc262117198 h 8 HYPERLINK l _Toc262117199 3.实际问题： PAGEREF _Toc262117199 h 8 HYPERLINK l _Toc262117200 (3) 设计原则 PAGEREF _Toc262117200 h 8 HYPERLINK l _Toc262117201 (4) 开发工具的选择 PAGEREF _Toc262117201 h 8 HYPERLINK l _Toc262117204 (5) 使用的主要技术 PAGEREF _Toc262117204 h 9 HYPERLINK l _Toc2621172

7、06 1.java.awt PAGEREF _Toc262117206 h 9 _ HYPERLINK l _Toc262117207 2.java.awt.image PAGEREF _Toc262117207 h 9 _ HYPERLINK l _Toc262117208 HYPERLINK l _Toc262117209 3.java.awt.color PAGEREF _Toc262117209 h 9 _ HYPERLINK l _Toc262117211 三、设计与实现 PAGEREF _Toc262117211 h 10 HYPERLINK l _Toc262117212 (1)

8、 整体结构设计 PAGEREF _Toc262117212 h 10 HYPERLINK l _Toc262117213 1、BufferedImages类对象的图像数据处理方案 PAGEREF _Toc262117213 h 如下： 10 HYPERLINK l _Toc262117214 二、软件的组成和功能 PAGEREF _Toc262117214 h 10 HYPERLINK l _Toc262117215 3 、软件功能测试： PAGEREF _Toc262117215 h 14 HYPERLINK l _Toc262117216 四。结论 PAGEREF _Toc26211721

9、6 h 14 HYPERLINK l _Toc262117217 参考文献 PAGEREF _Toc262117217 h 16一、简介70年代以来，随着计算机的广泛应用，用户对其屏幕性能的要求也随之提高，数字图像处理技术应运而生。它实现并增强了人类的视觉和人类处理视觉信息的能力。目前，国外市场仍以Adobe的Photoshop为主流图形图像处理软件。该软件具有强大的处理能力和丰富的工具库，代表了计算机图形和图像处理领域的最高技术标准。进入21世纪，随着计算机技术的飞速发展和相关理论的不断完善，数字图像处理技术在航空航天、生物医学工程、工业测试、机器人技术等诸多应用领域得到了广泛的重视，并取得

10、了重大的开创性成果。 .视觉、公安司法、军事指导、文化艺术等。图形与图像处理技术已成为一门引人注目的新兴学科。互联网是世界上最大的计算机网络。它起源于 1968 年，当时美国国防部的高级研究计划署（ARPAAdvanced Research Project Agency）开发了一个名为 ARPANET 的计算机实验网络来支持军事研究。网络的发展也为图形图像技术的发展提供了空间，网络的多媒体化和丰富化也对图形图像处理提出了更高的要求。谷歌的卫星地图就是一个非常成功的例子。如今，各种精美的图片已广泛应用于各个领域，图形图像技术已成为不可或缺的应用。（一）题目来源本课题是根据我大三学习的JAVA开发

11、课程，结合网上流行的图形图像处理软件。因为对这个领域比较感兴趣，所以写这个图文软件是对大学期间所学知识的总结。（二）项目的目的和意义基于Java平台的图像处理软件的设计与实现，研究Java语言的面向对象编程和多媒体编程，了解其图形绘制机制和多线程原理。深度学习和掌握。本课题的意义在于对图形图像处理领域的深入探索，力图开发具有实用价值或一定参考价值的软件产品。并且可以进一步了解和掌握软件开发的全过程，提高和提高自己的软件设计开发能力。同时，我对图形和图像的处理更感兴趣，这可以增加我对编程的学习和理解。(3) 本软件的特点由于自身技术的限制，在开发中无法展现太多的功能和特点，而Java语言本身在图

12、形图像处理方面也不是很好，所以只包括了几何变换、存取变换、钝化、锐化、颜色变换等选择使用 Java 语言作为软件编程语言是因为 Java 语言的简单性和可移植性。它可以跨平台运行，使用更方便。与C+不同的是，它是基于源代码移植的，不能跨平台使用。平台操作，软件开发不如Java方便，Java对图形图像研究较少，希望能在这方面有所发现。(4) JAVA语言发展概况一、JAVA语言的诞生它是由 Sun 开发的。它的诞生主要得益于家用电器的芯片。一开始，它的开发者想用C+语言来开发电器芯片。但是，由于芯片类型不同，因此，程序需要多次编译。尤其是C+中的指针操作，一旦操作不慎，就会出问题。程序可以出错，

13、但家用电器不能出错。为此，它的开发者简化了C+语言，去掉了指针操作，去掉了运算符重载等，去掉了C+中的多重继承，得到了Java语言，把它变成了解释语言，在上面安装了Java语言虚拟机每个芯片。一开始，Java 语言被称为 Oak 语言（Oak 语言）。这就是 Java 语言的安全性。其安全性的主要来源是放弃在 C+ 中使用指针，从而成为 Java 中包装类的使用。2.JAVA语言的发展它的发展得益于互联网的发展。刚开始，互联网的发展比较缓慢，每个网页都是静态图片，不能和用户一起操作。甚至后来的CGI也只跑在服务器端，而且速度太慢了，人们迫切需要在浏览器端能和用户交流，屏幕能动，但是WWW上有各

14、种机器，操作系统也很不一样，后来人们想到了Oak语言，这是一个解释只要每台机器上的浏览器都有自己的虚拟机，Oak语言就可以运行，所以开发了Oak语言，后来改名为Java语。现在互联网上流行的开发语言是Java语言。它是目前社交软件开发的主流语言，主要是因为它使用简单，可移植性强。三、JAVA语言的成熟度JAVA语言现在逐渐成熟。它有近千个班级，而且它的班级包罗万象。还可以从第三方购买类，为Java语言的开发提供了良好的发展前景。同时，它也是跨平台的。因此，许多软件开发商和硬件开发商都争先恐后地搭上了Java语言的快车，都声称支持Java语言，这对微软发起了强烈的挑战，Sun也在努力开发Java

15、芯片。目前，JAVA程序几乎可以运行在从Windows系列、Unix系列、Mac OS系列到Linux的所有操作系统平台上，尤其重要的是已经能够“一次编写，到处运行”；另一方面，与C等传统编程语言相比，使用JAVA开发GUI应用程序的难度大大降低；再加上JAVA语言的纯面向对象和强大的网络功能，JAVA非常适合编译应用软件。(5) JAVA语言的特点JAVA语言的特点总结为以下六点：1.简单JAVA语言类似于C+，所以C+程序员很容易掌握，但是JAVA语言是C+语言的简化。它摒弃了C+中容易出错的地方，比如指针的使用和存储管理。它还提供了丰富的类库，为程序员的开发带来了极大的便利。2.面向对象

16、面向对象可以说是JAVA语言最重要的特性。 JAVA语言的设计是完全面向对象的。它不像 C 语言那样面向程序。 JAVA语言支持静态和动态代码重用和继承，3.分布式JAVA语言包含一个支持和基于TCP/IP协议的ftp的子库，所以JAVA程序可以使用URL来打开和访问网络上的对象，几乎和本系统中访问对象一样。可以为分布式环境（尤其是 Internet）提供的动态内容。4. 鲁棒性JAVA 致力于检查编译和运行时错误。类型检查有助于在开发的早期阶段检测到许多错误。 JAVA 自己操作存储，减少了很多存储错误的可能性。5. 安全JAVA的安全可以从两个方面来保证。一方面，为了避免非法的存储操作，放

17、弃了指针和存储释放等C+函数。另一方面，在JAVA中创建浏览器时，语言特性与浏览器自身提供的特性相结合，使其更加安全。6. 便携性大多数语言生成的目标代码只能在一种 CPU 上运行，即使是支持多 CPU 的编译器也无法一次生成多个合适的目标代码。如果要在多个CPU上运行，就必须多次编译，给编程技术带来极大的不便。 JAVA 编译器不同。它生成的目标代码用于不存在的 JVM 虚拟机。这个虚拟机可以屏蔽不同CPU之间的差异。目标代码可以在任何配备了虚拟机的虚拟机上运行。在平台上。2 、问题分析(1) 功能设计该软件是Java 2D编程和多线程编程的结合，其主要功能定位在一些通过Java 2D AP

18、I处理图形的机制中。整个软件操作简单，设计清晰明了，目的是测试功能和效果。软件整体布局简洁实用，美观大方。使用方便，功能描述清晰。由于其技术水平有限，图像处理效果可能并不理想，但能体现Java在图形处理方面的基本功能。(2) 设计问题本研究的目标是建立一种基于JAVA平台的、符合当代社会观念、具有实用价值、综合效益高的图片处理机制。需要解决的主要问题如下：1.理论问题：如今，图形图像处理软件在互联网上随处可见，花样繁多，用途各异。如何设计出自己的风格，又要体现实用性，而不是流于形式，需要慎重考虑。2、技术问题：在JAVA 、Java 2D、多线程的严格使用、架构、安全、使用的工具等都是我们需要

19、仔细考虑的问题，也是开发一款好的图像处理软件的必要要求。 .3. 实际问题：如今，互联网上流行的图形图像处理软件功能强大，花样繁多。需要从实践中不断总结。不切实际地模仿别人、抄袭别人是不可取的。(3) 设计原则本项目的主要开发原则如下：1、界面风格简洁自然，避免浮躁浮夸的风格，为实际用户带来轻松的交流环境；2、软件主要功能基本齐全，包括锐化、钝化、拉伸、颜色加深、图像翻转等；3、遵循Java的图像处理机制，保证代码运行的稳定性和可靠性。(4) 开发工具的选择Esclipes是一种由Java开发的软件。它的性能很好，而且很容易使用。适用于中小型企业和通用软件开发。这里使用了以下工具： 1. Ja

20、va 编译器Java编译器将Java源代码文件编译成可执行的Java字节码。 Java源代码文件具有扩展名.java ， Java编译器将具有此扩展名的文件编译成具有扩展名 .class 的文件。源文件中的每个类在编译后都会生成一个类文件，也就是说一个Java源代码文件可能被编译生成多个类文件。2 、 Java解释器Java解释器支持运行编译生成的字节码格式的可执行程序，是运行非图形化Java程序的命令行工具。（五）采用的主要技术图像是按空间位置组织的像素集合，一个像素定义了某个显示位置的图像外观。 Java 2D API 在处理图像时提供了一些实用的处理机制。 Java 2D API 的图像

21、处理主要针对 BufferedImage 类。为了创建图像，直接在存在的情况下创建 BufferedImage 类对象，以保存和操作从文件或 URL 检索的图像数据，并提供一组 Xyz . Op 类，对 BufferedImage 对象执行图像处理操作，例如， AffineTransformOp、BandCombineOp、ColorConverOp、ConvolveOp、LookupOp、RescaleOp等类可用于图像缩放等几何变换、仿射变换、边缘检测、钝化、锐化、对比度增强、图像色彩校正等操作，并可对图像数据进行通过 Graphics2D 对象显示在屏幕设备上。对图像的各种操作通常是通过

22、称为过滤器的图像处理类来实现的。1.java.awt _java.awt包含一些新的 2D API 类和接口。其中Graphics2D继承自java.awt.Graphics，是一个描绘2D图形的对象。当要绘制对象时，painter 或 update 方法会根据相应的图形上下文自动调用 Graphics2D 对象的绘图方法。2. java.awt.image用于处理像素图图像的 Java 2D API 技术的即时模式图像处理类和接口。在 java.awt.image 包中，Java 2D API 中的图像处理类定义了许多过滤器，这些过滤器过滤源图像以生成新图像。3.java.awt.color

23、java.awt.color 包定义了 ColorSpace 类。此类包含在当前颜色空间和两种标准颜色之间进行转换的方法。三、设计与实现(1) 整体结构设计软件的处理结构如下：源图像图像处理操作目标图像过滤器(2) 具体设计源图像图像处理操作目标图像过滤器1 、BufferedImages类对象的图像数据处理方案如下：1）创建一个BufferedImage对象，将图像数据存储在BufferedImage对象中。2）确定图像数据处理方式和变换方法。3）确定变换矩阵Kernel。4）变换操作、图像数据处理、应用图像数据处理操作类。5）通过Graphics2D对象在屏幕上显示图像2、软件的组成和功能

24、1)软件组成如下2）软件功能介绍如下：1 、“翻转”功能对应代码如下：/* 图像翻转变换方法*/publicvoid turnBufferedImage() bfdImage2 =新的BufferedImage(bfdImage1.getWidth(), bfdImage1.getWidth(), bfdImage1.getType();数据缓冲区 db1 = bfdImage1.getRaster().getDataBuffer();数据缓冲区 db2 = bfdImage2.getRaster().getDataBuffer();for ( int i = db1.getSize() -

25、1, j = 0; i = 0; i-, j+) db2.setElem(j, db1.getElem(i);如果（转）bfdImage = bfdImage2;转=假；其他bfdImage = bfdImage1;转=真；2 、“锐化”功能对应代码如下：/* 图像锐化变换方法*/publicvoid sharpImage() bfdImage = null ;浮动 数据 = -1.0f, -1.0f, -1.0f, -1.0f, 10.0f, -1.0f, -1.0f,-1.0f, -1.0f;内核 kernel = new Kernel(3, 3, data);ConvolveOp co

26、= new ConvolveOp(kernel, ConvolveOp.EDGE_NO_OP , null );co.filter（bfdImage1，bfdImage2）；bfdImage = bfdImage2;3. “模糊”功能对应代码如下/* 图像模糊变换方法*/公共无效模糊图像（）浮动 数据 = 0.0625f, 0.125f, 0.0625f, 0.125f, 0.125f, 0.125f,0.0625f, 0.125f, 0.0625f;内核 kernel = new Kernel(3, 3, data);ConvolveOp co = new ConvolveOp(kernel

27、, ConvolveOp.EDGE_NO_OP , null );co.filter（bfdImage1，bfdImage2）；bfdImage = bfdImage2;4 、“灰显”功能对应代码如下：/* 图像灰度化方法*/publicvoid grayImage() ColorConvertOp cco = new ColorConvertOp(ColorSpace.getInstance (ColorSpace.CS_GRAY ) , null ) ;cco.filter(bfdImage1, bfdImage2);bfdImage = bfdImage2;5 、“明暗”功能对应代码如下

28、：/* 图像增亮方法*/公共无效增亮LUT（）短 变亮 = newshort 256；短像素值；for ( int i = 0; i 255）像素值 = 255; elseif (pixelValue 0) 像素值 = 0;变亮i = 像素值；lut = new ShortLookupTable(0, 变亮);LookupOp lop = new LookupOp(lut, null );lop.filter(bfdImage1, bfdImage2);bfdImage = bfdImage2;/* 图像变暗方法*/publicvoid darkenLUT() 短 变暗 = newshort

29、256；短像素值；for ( int i = 0; i 255）像素值 = 255; elseif (pixelValue 0) 像素值 = 0;变暗i = 像素值；lut = new ShortLookupTable(0, 变暗);LookupOp lop = new LookupOp(lut, null );lop.filter(bfdImage1, bfdImage2);bfdImage = bfdImage2;6. “拉伸”功能，对应代码如下：/* 图像拉伸方法*/公共无效变换（）transform.setToScale(scaleX, scaleY);AffineTransformO

30、p ato = new AffineTransformOp(transform, null );bfdImage2.createGraphics().clearRect(0, 0, bfdImage2.getWidth( this ),bfdImage2.getHeight(这个);ato.filter(bfdImage1, bfdImage2);bfdImage = bfdImage2;X方向：publicvoid setscaleX（双scalex）比例尺;Y方向：publicvoid setscaleY（双标度）鳞片状;7 、“恢复”功能对应代码如下：/* 图像恢复方法*/公共无效简历（

31、）bfdImage = bfdImage1;this.repaint ();3、软件功能测试：通过单击按钮触发事件，然后通过 GUI 查看图像的变化来测试软件处理能力的可靠性。四。结束语经过一个月的学习和努力，软件的设计和开发已经基本完成，感觉这段时间受益匪浅。我从图形图像处理软件的需求分析开始，从初步的设计，到具体的模块划分，到最后的统一连接，完成了一个图形图像处理软件的编写过程，体会到了图形图像处理软件的乐趣和艰辛。技术工作。通过这个软件的编写，我了解了软件开发的全过程：接到一个任务，首先需要分析需求，收集资料，做一系列的准备工作，然后再做具体的分析工作，最后实现代码。和测试。另外，经过这段边做边学，对Java相关知识有了一定的了解，激发了浓厚的学习兴趣，这无疑是非常有益的。这种实践也是大学期间难得的实践锻炼机会。相信这个练习会对我以后的工作和学习起到指导作用。参考1 美国布鲁斯埃克尔。 JA