主頁（http://www.130131.com）：試析監(jiān)控圖像處理系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)與軟件包

    當(dāng)前，安防監(jiān)控技術(shù)已從經(jīng)典模式向以圖像處理、識(shí)別與跟蹤為核心的現(xiàn)代智能化模式轉(zhuǎn)變。因此，監(jiān)控圖像的檢測(cè)、分析、處理、識(shí)別等智能化功能軟件的研發(fā)尤為重要。本文介紹監(jiān)控圖像軟件系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)以及在Windows操作系統(tǒng)環(huán)境下設(shè)計(jì)菜單形式的圖像處理軟件包與圖像處理的一些常用算法等。以供編寫監(jiān)控圖像處理系統(tǒng)軟件的研發(fā)者參考。

    隨著光電等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以及現(xiàn)代信息社會(huì)的需要，安防監(jiān)控系統(tǒng)已向著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展，安防監(jiān)控技術(shù)已從經(jīng)典模式向以圖像處理、識(shí)別與跟蹤為核心的現(xiàn)代智能化模式轉(zhuǎn)變。因此，監(jiān)控圖像的檢測(cè)、分析、處理、識(shí)別等智能化功能軟件的研發(fā)尤為重要。

    監(jiān)控圖像處理軟件的開發(fā)，首要的問題是要選擇所依賴的軟件平臺(tái)以及圖像硬件系統(tǒng)，即要選擇操作系統(tǒng)、編程語言、數(shù)據(jù)庫種類、圖像硬件系統(tǒng)等。顯然，這種選擇一定要注意先進(jìn)性問題，如當(dāng)Windows操作系統(tǒng)已經(jīng)上市以后，就不要再去選用DOS操作系統(tǒng)；同樣，當(dāng)Visual C++已經(jīng)很流行的時(shí)候，就不要再去選用早期的Basic了。對(duì)于一個(gè)完整的監(jiān)控圖像處理系統(tǒng)的研發(fā)者來說，監(jiān)控圖像軟件系統(tǒng)所配接的硬件，正是自行研制的圖像硬件系統(tǒng)，因此還必須研制出適合這種圖像硬件系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序等。

圖像處理系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)
圖像軟件系統(tǒng)的功能
    在現(xiàn)在的面向計(jì)算機(jī)內(nèi)存的圖像處理系統(tǒng)里，一般采用Windows操作系統(tǒng)、PCI總線、單屏操作方式，而且又融合了圖像通信技術(shù)。當(dāng)前圖像軟件系統(tǒng)一般應(yīng)具有以下功能：

1、圖像的輸入輸出
    圖像的輸入主要包括攝像機(jī)、掃描儀、數(shù)碼相機(jī)的圖像輸入；圖像的輸出主要包括打印機(jī)、視頻拷貝機(jī)、監(jiān)視器的圖像輸出。要實(shí)現(xiàn)把輸入輸出設(shè)備嵌入圖像軟件系統(tǒng)以完成圖像輸入輸出的功能，就需要調(diào)用或安裝這些設(shè)備的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。

2、圖像文件的存儲(chǔ)與加載
    圖像文件的存儲(chǔ)是把幀存或內(nèi)存的圖像儲(chǔ)存在磁盤上，圖像文件的加載是把磁盤中的圖像文件調(diào)入幀存或內(nèi)存，這里有圖像文件格式問題，常采用通用的BMP格式等。

3、系統(tǒng)的管理
    系統(tǒng)的管理可以認(rèn)為是對(duì)圖像硬件系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行控制。如輸入通道輸出通道的切換、存貯體的選擇等。

4、圖像處理
    圖像處理的種類很多，常常以大類來作為一級(jí)菜單的內(nèi)容，如灰度變換、圖像編輯、圖像量測(cè)、圖像增強(qiáng)等。

5、圖像的通信
    圖像的通信包括圖像的發(fā)送與接收，常常涉及圖像的壓縮與傳輸。一般分靜態(tài)圖像壓縮與傳輸以及動(dòng)態(tài)圖像壓縮與傳輸。有兩種圖像數(shù)據(jù)源的圖像壓縮與傳輸：圖像數(shù)據(jù)來自硬盤；圖像數(shù)據(jù)來自硬件圖像系統(tǒng)。

圖像軟件系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)
    通常，圖像軟件系統(tǒng)是分層構(gòu)造的，給出了圖像軟件系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)。圖中虛線框部分是圖像軟件系統(tǒng)，其中底層是硬件驅(qū)動(dòng)層，主要解決和硬件的聯(lián)接問題，中間層是處理層，實(shí)現(xiàn)各種各樣的算法，最上面一層是數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和通信。

    一般來說，驅(qū)動(dòng)硬件設(shè)備，可以采用以下三種方法：
?提供高級(jí)語言調(diào)用子程序；
?提供可安裝的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序；
?提供通用的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。
在Windows操作系統(tǒng)里，用戶可以直接安裝打印機(jī)、掃描儀等設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序。因?yàn)樵赪indows操作系統(tǒng)里，已經(jīng)包含了許多外設(shè)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，這對(duì)用戶來說是很方便的。
圖像軟件系統(tǒng)的硬件設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序
圖像軟件系統(tǒng)的硬件設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序要完成如下任務(wù)：
?對(duì)PCI總線上設(shè)備配置空間的操作；
?對(duì)SAA7146內(nèi)部寄存器的操作；
?對(duì)視頻前端子系統(tǒng)的初始化；
?對(duì)PC硬件中斷的維護(hù)；
?視頻圖像數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的獲得；
?視頻圖像的實(shí)時(shí)顯示；
?軟件總體結(jié)構(gòu)和特殊功能的實(shí)現(xiàn)。

    從整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理流程可以看到，位于主機(jī)內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)緩沖區(qū)是數(shù)據(jù)流從外部專用硬件平臺(tái)到主機(jī)內(nèi)部通用處理平臺(tái)的中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)。外部圖像數(shù)據(jù)經(jīng)PCI總線接口控制芯片寫到緩沖區(qū)內(nèi)，而內(nèi)部的軟件需要從緩沖區(qū)讀數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理和顯示。

    視頻圖像數(shù)據(jù)的顯示問題，目前都是利用WindowsAPI函數(shù)SetDIBitsToDevice實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)從緩沖區(qū)到顯示設(shè)備之間的傳送。絕大多數(shù)顯卡的硬件功能支持SetDIBitsToDevice，當(dāng)硬件不支持時(shí)，Windows將提供經(jīng)軟件模擬的SetDIBitsToDevice函數(shù)。由于有統(tǒng)一的規(guī)范，不需要關(guān)心所選用的顯卡的具體細(xì)節(jié)，同是顯示模式的問題也迎刃而解了。由于圖像數(shù)據(jù)的傳輸由顯卡的硬件完成，所以能達(dá)到很好的效果。

Windows圖像軟件系統(tǒng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)
    在Windows操作系統(tǒng)且采用單屏方式的條件下，要對(duì)圖像進(jìn)行處理，就必須將圖像裝入內(nèi)存。當(dāng)物理內(nèi)存不足時(shí)，系統(tǒng)通過內(nèi)存分頁交換，利用硬盤空間模擬內(nèi)存。應(yīng)用程序使用統(tǒng)一的系統(tǒng)內(nèi)存管理，代碼簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，還具有自動(dòng)伸縮性。

    圖像作為一個(gè)處理對(duì)象放到內(nèi)存中，必須使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來描述它，這就是圖像數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。對(duì)于任何一個(gè)圖像應(yīng)用程序來說，圖像數(shù)據(jù)總是應(yīng)用程序數(shù)據(jù)的核心部分。

    應(yīng)用程序的所有功能幾乎都是圍繞它進(jìn)行的。如文件讀寫、掃描、拍攝、處理、顯示、打印等，都需要建立、訪問圖像數(shù)據(jù)，實(shí)際上都是以圖像數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)核心為中心的。即使是最簡(jiǎn)單的圖像顯示軟件，也需要圖像文件讀取和圖像顯示兩大部分。

    一個(gè)圖像軟件系統(tǒng)，包括不同的圖像處理算法、圖像顯示、掃描儀或攝像機(jī)支持、圖像采集卡支持、圖像文件格式轉(zhuǎn)換等，都涉及到圖像數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。如果我們建立了一個(gè)以圖像數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為核心的Windows圖像軟件系統(tǒng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，就建立了一個(gè)完整的軟件圖像環(huán)境。

    圖像基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)包括圖像數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)核心和圍繞此核心構(gòu)造的周邊模塊。圖像數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)核心是居于中心位置的。周邊模塊包括圖像文件格式支持、圖像顯示、圖像處理等。
    在設(shè)計(jì)過程中，要注意以下幾個(gè)問題：
(中國(guó)集群通信網(wǎng) | 責(zé)任編輯：陳曉亮)