基于多层次结构的图像处理系统

基于多层次结构的图像处理系统

1面向普通客户的图像合成系统随着电子技术的快速发展，特别是计算机、相机、数字摄像机等设备的普及，数字图像技术得到了广泛应用。艺术设计、婚纱摄影等方面都需要对已有的数字图像进行处理。现有的图像处理系统已解决了不少问题,但还存在一些问题:(1)系统对于操作人员的专业水平要求太高,普通用户难以完全掌握,极大地限制了系统的广泛应用。如美国Adobe公司的Photoshop系统,它的图像处理能力非常强大,但是只有经过专门培训的人员才能熟练使用。(2)现有的图像处理系统都偏重于图像的特效处理,以增加图像的渲染效果,但实现多幅图像之间相互合成的系统很少,并且操作烦琐。针对以上存在的问题,我们设计了基于多层次结构的面向普通客户的图像合成系统。系统以具有多层次结构的图像作为背景图像,以需要处理的图像作为目标图像,背景图像和目标图像分别从不同窗口载入,实现多幅图像的合成,并且系统还可以对各层图像进行几何、颜色、蒙板和滤镜等操作。系统达到了图像合成及处理过程“傻瓜”化,普通客户可以方便地制作出满意的合成图像。2系统执行模块系统设计充分考虑了系统的扩展性,采用了模块化组件技术,包含图像处理和图像浏览两个子系统。两个子系统分别采用不同的进程,通过进程通讯交换信息,如图1所示。系统主要包括系统初始化模块、系统控制模块、图像数据处理模块和文件处理模块,各个模块之间采用接口进行通信。初始化模块读取日志文件,初始化系统结构,指定缺省路径等。系统控制模块是系统的通信枢纽,命令消息和系统事件均由此发出。图像数据处理模块包括层操作、蒙板操作、颜色操作、滤镜操作四部分,各部分实现对应图像操作。文件处理模块处理现今广泛使用的大多数格式的图像文件的读写操作。系统采用各模块独立、最后组装的方法实现。这种体系结构有利于系统的修改和扩展,当系统需要修改时,仅需在对应模块上进行。3基层图像结构图像合成系统主要是将不同图像文件中的图像数据进行无缝合成,并且还需要对各个图像分别进行处理。因此,图像数据的组织处理非常重要。我们设计了一个多层次图像结构,图像数据分基层图像和子层图像两种。基层图像为图像结构的最低层,是其它各层图像的背景。基层图像结构(Imginfostr)记录基层图像的数据和信息,以及提供子层图像的链接。子层图像通过一定参数控制相对于基层图像的位置和显示的方式。子层图像结构(Subimgblock)采用一个双向链表结构,一幅图像可以拥有多个子层。基层图像的数据结构定义为:其中pImgInfo参数记录了原始图像文件的信息;sDIBInfo记录图像的基本信息;LpSubImg提供子层图像的链接。子层图像的数据结构定义为:Parents指针指向基层图像。参数iLeft,iTop,iWidth,iHeight记录了子层图像相对于基层图像的位置。图2所示的流程图说明了系统中数据的处理过程,包括图像读取、图像显示、图像处理、图像存储四部分。3.1基层图像结构图像读取部分主要完成从文件数据到系统图像数据的转化,包括用背景图像文件初始化图像数据结构和将目标图像文件读入子层图像结构并链接入基层图像结构。由于图像读取涉及到层操作、数据组织等方面的问题,我们设计了专门的处理算法(图3)。现以背景图像Psd文件为例说明图像数据的读取过程。Psd文件结构为多层次结构,其组织形式如表1所示。Psd文件的读取过程是:读取文件头信息,初始化基层图像结构的相关信息;分析颜色信息将其转化为系统所用颜色模型;分析层和蒙板信息,初始化各层图像。3.2显示的模块控制图像显示部分主要是按照图像数据设定的层次关系将图像显示在界面上,并根据操作动态更新。为了处理图像显示时各层之间的遮挡关系,系统根据不同的应用场合采用不同的显示方法。当完全透明时,系统采用蒙板控制显示。设背景图像为F1,目标图像为F2,蒙板为M,则显示的图像为:F=(F1∧M)|(F2∧M¯¯¯)(1)F=(F1∧Μ)|(F2∧Μ¯)(1)∧表示逻辑“与”运算;|表示逻辑“或”运算;—表示取“反”运算。当应用透明度增加渲染效果时,系统采用α通道控制显示。式(2)为显示的计算方法:Rs=Rt×α+Rb×(1-α)Gs=Gt×α+Gb×(1-α)(2)Bs=Bt×α+Bb×(1-α)其中Rs,Gs,Bs为显示的像素颜色值;Rb,Gb,Bb为背景图的像素颜色值;Rt,Gt,Bt为目标图的像素颜色值;α为α通道值,取值范围为0～1,当α取0时图像完全透明,当α取1时图像不透明。3.3图像数据处理图像处理是系统的核心部分,可以分为两类的处理:(1)图像数据处理,包括处理模块的几何操作、颜色操作和滤镜操作;(2)层处理,包括层结构进行的各种操作。对于这两种类型图像处理,系统分别采用不同的方法。3.3.1源图像的操作信息图像数据的处理往往是对图像结构中部分数据的处理,因此需要设计专门的数据结构来记录所要处理的图像数据和相关的操作信息。其定义如下:处理图像数据时,首先选取需处理的图像,用该数据初始化源图像的对应结构;更新结构中Commtype和Comm变量,将操作输入的数据如旋转角度、移动距离等参数通过lpAnnexInfo传递到图像处理模块,将新生成图像数据写入到目标图像的对应结构中。3.3.2执行文件前删除链表结构层处理包括添加层、移动层、替换层、删除层和蒙板操作。添加层时,选取目标图像文件,读取文件并初始化子层结构,将结构加入链表。替换层操作使用目标图像初始化子层图像结构,并用该结构替换指定的子层图像。移动层操作是交换指定两层在链表中的位置。删除层操作是删除链表结构中指定的节点。蒙板操作是向指定层添加蒙板。3.4层蒙板信息部分图像数据的存储就是将图像写入一定格式的文件中。系统中采用能表达图像数据多层次关系的文件格式PTS(PhotoSynthesis)(表2)。层蒙板信息部分记录系统图像的组织关系,避免了将图像保存为单层图像时信息不完全,确保进一步对图像进行修改。图像数据部分记录图像的合成效果,图像浏览时直接读取该部分,不需要处理层之间的复杂关系。4图像部分的显示基于多层次结构的图像合成系统已经在婚纱制作中获得实际应用,取得满意效果。如图4所示,将专业公司制作的Psd背景图像(图4中0168.psd)从背景图像的列表窗口导入,选定要处理的图像层(第1层),然后将数码相机拍摄的婚纱照片(b5小图.bmp)从目标图像的列表窗口导入并替换第1层图像。应用透明显示方法处理了层与层图像之间的