快速數(shù)碼影像合成系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

快速數(shù)碼影像合成系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

1保存永回憶的最重要手段自相機(jī)發(fā)明以來，攝影已成為人們永恒記憶中最重要的方式之一。生活中的美好事物。隨著近年來生活水平的提高和科學(xué)技術(shù)的完善，人們對婚紗照片、電子賀卡等數(shù)碼影像提出了越來越多的要求，主要表現(xiàn)在以下幾方面：(1）多元地域、多調(diào)度影像的應(yīng)用限于經(jīng)濟(jì)實(shí)力和地域空間等實(shí)際情況，人們不可能在短短的時間內(nèi)完成為數(shù)眾多的背景拍攝，而且越來越多的人已不滿足于僅有單調(diào)的風(fēng)景作為背景的數(shù)碼影像，對多地域、多情調(diào)影像的追求給當(dāng)今的影像制作軟件提出了新的課題。目前許多廠商推出了一系列由專業(yè)美術(shù)人員制作的背景影像庫，這給上述問題帶來了一種新的解決思路，該文的系統(tǒng)研究也正是基于該思路展開的。(2）系統(tǒng)操作流程簡單，不能滿足用戶的批量制作要求現(xiàn)今Photoshop、Premire等軟件已具備了相當(dāng)強(qiáng)大的影像制作功能，但這些軟件的操作流程非常繁雜，制作效率低下，難以滿足婚紗影樓等用戶的批量制作要求，也讓許多非專業(yè)用戶望而卻步。所以，用一種簡單快捷的方式，實(shí)現(xiàn)影像制作中的選片、編輯、合成、瀏覽等功能，是許多普通用戶的夢想。(3）快速數(shù)碼影像合成系統(tǒng)隨著照片數(shù)量的增多和客戶的增加，影像數(shù)據(jù)的管理問題亟待解決，如何可靠方便地管理用戶的影像資料成為各個軟件新的競爭點(diǎn)?；趯浖脩舻男枨蠓治?，結(jié)合對目前流行軟件功能的分析，筆者研究開發(fā)了一個快速數(shù)碼影像合成系統(tǒng)。在后面的小節(jié)中，將詳細(xì)介紹這個系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，系統(tǒng)數(shù)據(jù)組織形式，系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及其實(shí)現(xiàn)方法。2整體設(shè)計(jì)2.1數(shù)字合成數(shù)字影像的復(fù)雜和低效性快速數(shù)碼影像合成系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思想是：從解決當(dāng)前許多軟件合成數(shù)碼影像的復(fù)雜性和低效性入手，本著以人為本的設(shè)計(jì)理念，使影像合成工作“傻瓜化”，滿足非專業(yè)制作人員的使用要求和操作習(xí)慣，也適合于專業(yè)人員進(jìn)行批量制作。2.2復(fù)合影像的系統(tǒng)總體框架以該設(shè)計(jì)思想為指導(dǎo)，設(shè)計(jì)了如下的主要功能：(1）運(yùn)用目錄樹結(jié)構(gòu)的對話框，導(dǎo)入專業(yè)公司制作的背景影像和客戶提供的原始影像等影像文件，它們可以是BMP、JPG、TIFF、PSD等當(dāng)前流行的圖像格式；(2）將選定子目錄中的影像以縮略圖的形式顯示在相應(yīng)的目錄窗口中，使影像選取和替換直觀、簡單和快速；(3）對源影像進(jìn)行適當(dāng)?shù)纳侍幚砗托螒B(tài)變換，改善復(fù)合影像的一體性；(4）提供多種形狀大小可調(diào)的動態(tài)蒙板供選擇，以便產(chǎn)生復(fù)合影像的多種藝術(shù)效果，這一功能省卻了對原始影像進(jìn)行手工裁剪等操作，提高操作功效，有助于實(shí)現(xiàn)批量制作要求；(5）合成影像的同時將該影像自動保存到根據(jù)原始影像所在目錄自動生成的目錄中，實(shí)現(xiàn)影像數(shù)據(jù)便捷科學(xué)的管理模式；(6）設(shè)計(jì)專門的影像展示子系統(tǒng)對復(fù)合影像進(jìn)行瀏覽，以向客戶展示制作完成的作品，評價復(fù)合影像的藝術(shù)效果。若發(fā)現(xiàn)有不滿意處，可以方便地回到合成系統(tǒng)進(jìn)行修改。系統(tǒng)的總體框架如圖1所示。其中，核心處理模塊對整個系統(tǒng)進(jìn)行控制和協(xié)調(diào)，制定各個功能模塊之間的接口，調(diào)用后臺工作線程，以及實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)間進(jìn)程通信等。2.3系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.3.1復(fù)合影像轉(zhuǎn)換處理圖像在合成過程中，原始影像受到了一定程度的壓縮，背景影像中部分?jǐn)?shù)據(jù)被原始影像替換從而構(gòu)成復(fù)合影像，因此在復(fù)合影像中源影像的信息都是不完整的。為了能對復(fù)合影像進(jìn)行進(jìn)一步修改，因此構(gòu)造了一個專用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)CPI(ComPoundImage），運(yùn)用了“層”的概念以保存所有的影像信息。同時為便于將得到客戶認(rèn)可的復(fù)合影像進(jìn)行傳輸、打印等操作，通過轉(zhuǎn)換模塊可以方便地將CPI數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為BMP等影像格式。為了能夠高保真地保存和顯示影像信息，采用了24位真彩色（TrueColor）系統(tǒng)，即用3字節(jié)來表示一個像素的顏色值，紅、綠、藍(lán)三原色的濃度分別用一個字節(jié)（8位）來表示。2.3.2前景層與背景層圖像子層包括背景影像層、前景影像層、蒙板層和復(fù)合影像層，各子層采用相同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如下所示：其中對復(fù)合層、背景層及蒙板層以顯示它們的子窗口進(jìn)行定位，它們的sbLeft、sbTop一般取為0；而前景層則以背景層進(jìn)行定位，即：sbLeft、sbTop的值正是前景影像的左上端點(diǎn)相對于背景層左上端點(diǎn)的值。子層影像數(shù)據(jù)大小的計(jì)算一定要準(zhǔn)確，否則在有選擇性地讀取圖像數(shù)據(jù)時會出錯。因?yàn)锽MP格式的影像中圖片大小位往往賦為0，所以該圖片大小需根據(jù)寬、高方向的像素?cái)?shù)進(jìn)行人工計(jì)算才行。蒙板類型采用了枚舉結(jié)構(gòu)，這使蒙板的可擴(kuò)展性相當(dāng)好。蒙板的多種形狀、可變參數(shù)構(gòu)成了它的多態(tài)性。考慮到復(fù)合圖片修改時對蒙版修改的可能性相當(dāng)大，因此在CPI結(jié)構(gòu)中只保存了蒙板的信息，而沒有保存它的影像數(shù)據(jù)，在每次修改過程中需要根據(jù)這些信息重新生成蒙板，這樣可以減小保存圖片的容量。3系統(tǒng)技術(shù)支持3.1復(fù)合影像的顯示“一個好的界面是軟件成功的一半”，簡潔友好的圖形界面成為應(yīng)用程序市場占有份額的決定因素之一?？焖贁?shù)碼影像合成系統(tǒng)的界面設(shè)計(jì)目標(biāo)是：直觀快速地實(shí)現(xiàn)源影像的提取和替換，簡易地調(diào)整并合成源影像。為此，系統(tǒng)將被選定子目錄下所有的影像以縮略圖的形式顯示在相應(yīng)的目錄窗口中，通過點(diǎn)擊縮略圖即可將源影像顯示到工作窗中。其中影像合成子系統(tǒng)的界面加載了對話條（DialogBar）作為復(fù)合影像的縮略圖目錄窗口和常用工具區(qū)；對余下界面部分采用了分割窗口（CSplitterWnd）技術(shù)，分別作為背景影像、前景影像的目錄窗口和工作窗（如圖2(a））。點(diǎn)擊縮略圖就可將對應(yīng)的原圖顯示在工作窗中，若原有同種類型的影像已經(jīng)存在，就將它替換。點(diǎn)擊“確定”按鈕，復(fù)合影像就自動保存到自動生成的目錄中，它的縮略圖也同時生成并顯示在子窗口中。點(diǎn)擊復(fù)合影像的縮略圖，對應(yīng)的影像也將顯示在工作窗中，可以進(jìn)行進(jìn)一步的修改并替換已保存的復(fù)合影像。影像展示子系統(tǒng)界面的實(shí)現(xiàn)機(jī)理與工作界面是類似的，如圖2(b）所示。3.2圖像變換操作為使源影像合成后具有豐富的藝術(shù)效果，對原始影像進(jìn)行色調(diào)、對比度、亮度等色彩處理，以及鏡射、旋轉(zhuǎn)、縮放、平移等圖像變換操作。之后，依據(jù)背景影像和選定的形狀生成蒙板，再用該蒙板遮住前景影像，最后與背景影像合成。工作流程核心的偽程序如下：3.3復(fù)合影像的生成和管理系統(tǒng)的背景影像是由專業(yè)公司提供的，因此影像數(shù)據(jù)的管理過程是：根據(jù)用戶的前景影像所在目錄名自動生成關(guān)聯(lián)目錄，在合成背景影像和前景影像的同時將復(fù)合影像自動存入該目錄；其圖片名根據(jù)前景影像加序號構(gòu)成，若同一前景影像構(gòu)成多張復(fù)合影像，則該序號自動增加。這一智能化的過程使影像數(shù)據(jù)的管理變得簡單科學(xué)。表2顯示了兩個客戶的數(shù)碼影集自動生成過程：4系統(tǒng)界面和制作效果快速數(shù)碼影像合成系統(tǒng)已經(jīng)利用VisualC++6.0為開發(fā)工具，在Windows98和NT平臺上實(shí)現(xiàn)。圖2為系統(tǒng)的界面和制作效果。其中工作界面中的子窗口分別是（按逆時針方向）：背景影像目錄窗、前景影像目錄窗、復(fù)合影像目錄窗、常用工具窗、工作窗；展示界面的子窗口分別是：復(fù)合影像目錄窗、常用工具窗、展示窗。系統(tǒng)遵循了上述設(shè)計(jì)思想并完全實(shí)現(xiàn)了上述功能。5快速數(shù)碼影像合成系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全在影像合成過程中充分考慮高效性和易用性，是影像合成軟件進(jìn)行批量化制作和在非專業(yè)用戶中普及的關(guān)鍵因素，也是用戶進(jìn)行批量化制作