基于Android平臺(tái)的圖像處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

孫慶英，翟海峰

（淮陰師范學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，淮安　223300）

基于Android平臺(tái)的圖像處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

孫慶英，翟海峰

（淮陰師范學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，淮安223300）

1　應(yīng)用背景

在日常生活中智能手機(jī)憑借它可以隨時(shí)隨地獲取和處理信息的優(yōu)勢(shì)，逐漸成為人們獲取信息最主要的一種重要手段之一。根據(jù)采用的操作系統(tǒng)的不同，市場(chǎng)上智能手機(jī)可分為很多類(lèi)，例如iOS、Windows Phone、Linux、Android等。由于Android操作系統(tǒng)具有良好的開(kāi)放性和平臺(tái)開(kāi)源的便捷性等特點(diǎn)，采用Android操作系統(tǒng)的手機(jī)越來(lái)越受到人們的青睞。

再好的系統(tǒng)平臺(tái)都需要有軟件來(lái)支撐，如果把移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)比作新互聯(lián)時(shí)代的骨骼，那么運(yùn)行于移動(dòng)平臺(tái)之上的應(yīng)用軟件就好比血肉一樣，是真正體現(xiàn)其價(jià)值的載體。移動(dòng)應(yīng)用軟件作為直接與用戶交互的窗口，已經(jīng)逐漸引起了廠商和開(kāi)發(fā)者的重視，開(kāi)發(fā)出具有高認(rèn)可度的移動(dòng)應(yīng)用軟件，已經(jīng)成為了移動(dòng)平臺(tái)占據(jù)傳統(tǒng)市場(chǎng)的主要手段［1］。

本系統(tǒng)選取了在Android應(yīng)用中有廣泛應(yīng)用前景的圖片編輯作為開(kāi)發(fā)對(duì)象，實(shí)現(xiàn)了隨時(shí)隨地在自己的移動(dòng)設(shè)備上對(duì)已有的照片處理成所需規(guī)格的證件照，也可以利用移動(dòng)設(shè)備自行拍攝后處理，處理后通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到目的地，操作方便、簡(jiǎn)單特別適合與應(yīng)急情況下證件照的處理。

2　相關(guān)知識(shí)介紹

本系統(tǒng)基于Android平臺(tái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，Android可以使用Java（SDK）、C（NDK）等作為編程語(yǔ)言，從接口到功能，都有層出不窮的變化，其中Activity等同于J2ME 的MIDlet，一個(gè) Activity類(lèi) （class）負(fù)責(zé)創(chuàng)建視窗（window），一個(gè)活動(dòng)中的Activity就是在foreground（前景）模式，背景運(yùn)行的程序叫做Service。Service依賴于創(chuàng)建它的進(jìn)程，但處于綁定狀態(tài)下的Service（使用bindService（）方法啟動(dòng)的），可以利用AIDL或者是廣播機(jī)制（BroadcastReceiver）與其所綁定的Android組件進(jìn)行跨進(jìn)程通信，靈活方便［2］。

View等同于J2ME的Displayable，程序人員可以通過(guò)View類(lèi)與“XML layout”檔將UI放置在視窗上，Android 1.5的版本可以利用View打造出所謂的Widgets，其實(shí)Widget只是View的一種，所以可以使用XML來(lái)設(shè)計(jì)layout，HTC的Android Hero手機(jī)即含有大量的widget。至于ViewGroup是各種layout的基礎(chǔ)抽象類(lèi)（abstract class），ViewGroup之內(nèi) 還可 以有ViewGroup。View的構(gòu)造函數(shù)不需要在Activity中調(diào)用，但是Displayable的是必須的，在Activity中，要通過(guò)findViewById（）方法來(lái)從XML中取得View，Android的View類(lèi)的顯示很大程度上是從XML中讀取的。View與事件（event）息息相關(guān)，兩者之間通過(guò)Listener結(jié)合在一起，每一個(gè)View都可以注冊(cè)一個(gè)event listener，例如：當(dāng)View要處理用戶觸碰（touch）的事件時(shí)，就要向Android框架注冊(cè) View.OnClickListener。另外還有Image等同于J2ME的BitMap［3］。

本系統(tǒng)基于Android 2.2.3及以上操作系統(tǒng)，功能主要包括對(duì)照片的處理，其中對(duì)圖片的處理操作需要用到以下幾個(gè)包［4］：

（1）android.content.Intent

Intent（意圖）主要是解決Android應(yīng)用的各項(xiàng)組件之間的通訊。

Intent負(fù)責(zé)對(duì)應(yīng)用中一次操作的動(dòng)作、動(dòng)作涉及數(shù)據(jù)、附加數(shù)據(jù)進(jìn)行描述，Android則根據(jù)此Intent的描述，負(fù)責(zé)找到對(duì)應(yīng)的組件，將Intent傳遞給調(diào)用的組件，并完成組件的調(diào)用。

因此，Intent在這里起著一個(gè)媒體中介的作用，專(zhuān)門(mén)提供組件互相調(diào)用的相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)調(diào)用者與被調(diào)用者之間的解耦。

（2）android.content.res.Resources

Android Resources即Android資源文件。Android的資源文件，是由目錄結(jié)構(gòu)，XML格式的文件，和純數(shù)據(jù)文件構(gòu)成。Android的資源文件，覆蓋面超級(jí)廣，只要是和界面相關(guān)的，都可以用資源文件表示，例如：UI的樣式、菜單、配置文件，各種描述性字符串、圖片、音頻視頻文件、動(dòng)畫(huà)、顏色、尺寸、風(fēng)格和樣式等。

（3）android.graphics.Bitmap

publicabstractclassGraphicsextendsObject Graphics類(lèi)是所有圖形上下文的抽象基類(lèi)，允許應(yīng)用程序可以在組件（已經(jīng)在各種設(shè)備上實(shí)現(xiàn)），以及閉屏圖像上，進(jìn)行繪制。

Graphics類(lèi)是所有圖形上下文的抽象基類(lèi)，允許應(yīng)用程序可以在組件（已經(jīng)在各種設(shè)備上實(shí)現(xiàn)），以及閉屏圖像上，進(jìn)行繪制。Graphics對(duì)象封裝了 Java支持的基本呈現(xiàn)操作所需的狀態(tài)信息。

（4）android.net.Uri

不可改變的URI引用。 一個(gè)URI引用包括URI和片段，URI的下一個(gè)“?！钡慕M成部分。

（5）android.os.Bundle

用于Android的Activity之間傳遞數(shù)據(jù)的類(lèi)。

（6）android.view.View

這個(gè)類(lèi)代表了用戶界面組件的基本構(gòu)建塊。占據(jù)了屏幕上的一個(gè)矩形區(qū)域，負(fù)責(zé)圖紙和事件處理。視圖的基類(lèi)部件，用來(lái)創(chuàng)建交互式UI組件（按鈕、文本框等）。ViewGroup子類(lèi)是基類(lèi)的布局，這是無(wú)形的容器，持有其他視圖（或其他ViewGroups）和定義它們的布局屬性。

（7）android.widget.Button

代表一個(gè)按鈕部件。可以按下按鈕，或者點(diǎn)擊，由用戶來(lái)執(zhí)行一個(gè)動(dòng)作。

（8）android.widget.ImageView

顯示一個(gè)任意的圖像，如一個(gè)圖標(biāo)。ImageView類(lèi)可以加載圖像從不同來(lái)源（如資源或內(nèi)容提供者），負(fù)責(zé)計(jì)算圖像的測(cè)量，這樣它就可以用于任何布局管理器，并提供各種顯示選項(xiàng)，如縮放和著色。

3　體系架構(gòu)

本軟件基于移動(dòng)設(shè)備，功能主要包括對(duì)已有照片的處理，包括圖片大小設(shè)置、圖片剪裁、圖片旋轉(zhuǎn)、圖片加邊框、圖片背景設(shè)置、調(diào)整圖片色度和飽和度、亮度和對(duì)比度、應(yīng)用色階和曲線等功能。同時(shí)利用移動(dòng)設(shè)備實(shí)時(shí)照片拍攝功能融合對(duì)已有照片的處理能力，提供實(shí)時(shí)照片編輯功能。使用者不需要專(zhuān)門(mén)學(xué)習(xí)圖像處理軟件，即可完成日常生活需求的圖片處理過(guò)程，廣泛適用于移動(dòng)設(shè)備的各級(jí)、各類(lèi)用戶，具有良好的易用性。具體的功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的MVC模式 （Model-View-Controller），View層利用XML文件配合Java文件進(jìn)行界面的描述，Model層與Controller層皆由Java實(shí)現(xiàn)。在該系統(tǒng)中，View層用以顯示程序界面，與用戶進(jìn)行交互，利用Controller層（多由Activity承擔(dān)）將用戶的操作傳遞給Model層進(jìn)行圖片的處理和存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)Model層與View層的分離。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖3為系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖，其中IB_Camera指相機(jī)拍攝功能，IB_Photo指相冊(cè)提取照片功能，IB_Painting指整體的編輯圖片功能，IB_Save指保存程序。

圖3　功能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖

4　詳細(xì)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)主要包括證件照處理、調(diào)色處理、特效功能、圖片旋轉(zhuǎn)功能等4個(gè)模塊，具體功能在wj.mi包中實(shí)現(xiàn)。Android SDK提供了Matrix以及Animation類(lèi)，包含了一些對(duì)圖片簡(jiǎn)單的操作。本系統(tǒng)主要基于Matrix類(lèi)，進(jìn)行了擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)了一系列復(fù)雜的圖像處理功能。下面對(duì)主要模塊中包含的類(lèi)、屬性、方法做簡(jiǎn)單介紹。

該模塊主要包含CutPicture類(lèi)，用來(lái)實(shí)現(xiàn)剪裁操作。Android SDK提供了一個(gè)對(duì)圖像進(jìn)行裁剪的Intent：com. android.camera.action.CROP.通過(guò)putExtra（）方法將所要設(shè)置的屬性，以鍵值對(duì)的方式，綁定在該Intent對(duì)象中。通過(guò)StartActivityForResult（）的方法，啟動(dòng)該Intent，并在剪裁操作處理完成之后，將數(shù)據(jù)返回給CutPicture。

圖4中描述了該類(lèi)包含的屬性和方法。

圖4　CutPicture類(lèi)結(jié)構(gòu)

該模塊主要包含調(diào)色主面板類(lèi)TiaoSeMain、調(diào)色功能實(shí)現(xiàn)類(lèi)TiaoSe、亮度類(lèi)LiangDu、調(diào)整亮度功能的實(shí)現(xiàn)類(lèi)LiangDuChange，通過(guò)這幾個(gè)類(lèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)圖片色度、飽和度、亮度的調(diào)整。主要是通過(guò)顏色矩陣（ColorMatrix）來(lái)對(duì)圖像的顏色進(jìn)行處理以實(shí)現(xiàn)上述的效果如圖5-8中描述了這幾個(gè)類(lèi)中包含的屬性和方法。

圖5　TiaoSeMain類(lèi)結(jié)構(gòu)

圖6　TiaoSe類(lèi)結(jié)構(gòu)

圖7　LiangDu類(lèi)結(jié)構(gòu)

該模塊主要包含實(shí)現(xiàn)特效公用工具類(lèi)的封裝類(lèi)TeXiaoUtil、特效具體實(shí)現(xiàn)類(lèi)TeXiao，通過(guò)這兩個(gè)類(lèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)圖片的一些特效處理，例如底片效果，懷舊效果、浮雕效果、銳化效果、光照效果等。圖9、10為這兩個(gè)類(lèi)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

圖8　LiangDuChange類(lèi)結(jié)構(gòu)

圖9　TeXiaoUtil類(lèi)結(jié)構(gòu)

該模塊包含旋轉(zhuǎn)功能的具體實(shí)現(xiàn)類(lèi)XuanZhuan，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)圖片的旋轉(zhuǎn)功能，圖11為該類(lèi)的結(jié)構(gòu)。

圖10　TeXiao類(lèi)結(jié)構(gòu)

圖11　XuanZhuan類(lèi)結(jié)構(gòu)

5　測(cè)試使用

本系統(tǒng)基于Android平臺(tái)的客戶端，通過(guò)安裝API文件于Android手機(jī)上，便可運(yùn)行。但系統(tǒng)版本需要在Android 2.3.3以上。系統(tǒng)的背景圖片經(jīng)過(guò)處理可以支持多分辨率手機(jī)。

圖12　程序入口界面

運(yùn)行程序后，程序的入口界面如圖12所示，用戶可以用兩種方式：從相冊(cè)中選取圖片，或者直接現(xiàn)拍一張照片，來(lái)選擇需要編輯的圖片。在選擇完圖片之后，會(huì)進(jìn)入圖片編輯界面，如圖13所示。

圖13　圖片編輯界面

點(diǎn)擊 “Save”按鈕便會(huì)保存剪裁的圖片，點(diǎn)擊“Discard”便會(huì)取消裁剪。

圖14　剪裁功能

色度：圖像通常被劃分為多個(gè)色調(diào) （如綠色、紅色），其中包含一個(gè)主色調(diào)。色調(diào)調(diào)整就是指將圖像顏色在各種顏色之間進(jìn)行調(diào)整，用戶可分別調(diào)整各色調(diào)。也就是說(shuō)，如果想要改變圖片的整體色調(diào)時(shí)可以調(diào)整該選項(xiàng)。值越小越接近白色，值越大越接近黑色［5］。

例如，在白熾燈下拍攝的照片會(huì)偏紅，將色度的值調(diào)小，會(huì)使照片變的更為真實(shí)。

飽和度：是指圖像顏色的彩度或鮮艷程度（如更紅或更綠），將一個(gè)圖像的飽和度降至-100時(shí)，圖像即變?yōu)榛叶葓D。如果覺(jué)得拍攝的照片不夠鮮艷，或者是要達(dá)到一個(gè)鮮艷的效果?？梢哉{(diào)高該值［5］。

亮度：是指圖像中明暗程度的平衡，它決定了明暗色調(diào)的強(qiáng)度。拍攝的時(shí)候如果光線較暗，會(huì)使圖片色調(diào)偏暗。通過(guò)調(diào)高該值得以使圖片更清楚。拍攝的時(shí)候如果過(guò)度曝光，通過(guò)調(diào)低該值亦可達(dá)到使圖片更加清楚的效果［5］。

默認(rèn)值都為當(dāng)前照片值的100%。調(diào)整后可改變圖片的飽和度、色度和亮度效果圖。如果你感覺(jué)照片的顏色不夠鮮艷，可以調(diào)高飽和度，反之調(diào)低。

圖15　調(diào)色功能

在日常拍照中，我們經(jīng)常因?yàn)槟梅聪鄼C(jī)或者手機(jī)，使拍出的相片顛倒，要轉(zhuǎn)移到電腦上一張一張調(diào)整過(guò)來(lái)顯得很麻煩。通過(guò)該軟件可以快速地幫助用戶調(diào)整相片的方向，將顛倒的照片糾正過(guò)來(lái)。

圖16　翻轉(zhuǎn)功能

圖17　水平翻轉(zhuǎn)效果

如果想讓自己的照片富有個(gè)性，變得與眾不同而有趣時(shí)，特效處理往往是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。本軟件省去了復(fù)雜的操作過(guò)程，將特效處理變成一鍵直達(dá)式的傻瓜式處理方式。

6　結(jié)語(yǔ)

目前基于移動(dòng)設(shè)備的開(kāi)發(fā)是信息技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)，尤其是針對(duì)Android平臺(tái)的開(kāi)發(fā)近兩年來(lái)受到開(kāi)發(fā)者的廣泛重視，從目前來(lái)看，Android和其他移動(dòng)設(shè)備平臺(tái)的開(kāi)發(fā)環(huán)境不存在過(guò)多的技術(shù)難題，針對(duì)開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，主要是熟悉環(huán)境的步驟。由于開(kāi)發(fā)平臺(tái)開(kāi)源的特點(diǎn)，因此，可能有眾多開(kāi)發(fā)者都在進(jìn)行功能類(lèi)似的研究。

這種情況之下，競(jìng)爭(zhēng)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是時(shí)間上，看類(lèi)似應(yīng)用的推出時(shí)間；二是軟件本身，主要看該軟件的功能的完整性和易用性，尤其是易用性。因?yàn)檫@類(lèi)軟件產(chǎn)品針對(duì)的用戶范圍更廣，水平參差不齊，所以相對(duì)來(lái)說(shuō)易用性是最重要的衡量指標(biāo)。

利用本系統(tǒng)可以隨時(shí)隨地在移動(dòng)設(shè)備上將已有的照片處理成所需規(guī)格的證件照（例如學(xué)生證照片、各種考試報(bào)名照片、二代身份證照片等），也可以利用移動(dòng)設(shè)備自行拍攝，例如可以選擇分辨率，可以選擇拍攝背景等，拍好后可以對(duì)照片再做相關(guān)的處理，用戶不再需要專(zhuān)門(mén)學(xué)習(xí)圖像處理軟件，操作起來(lái)非常的方便、簡(jiǎn)單，應(yīng)用面非常廣。

［1］Rachel Hinman熊子川，李滿海.移動(dòng)互聯(lián)：用戶體驗(yàn)設(shè)計(jì)指南［M］.清華大學(xué)出版社，2013，7.

［2］姚尚朗，靳巖等.Android開(kāi)發(fā)入門(mén)與實(shí)戰(zhàn)（第2版）［M］.人民郵電出版社，2013，6.

［3］曾健平，邵艷潔.Android系統(tǒng)架構(gòu)及應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)研究［J］.微計(jì)算機(jī)信息，2011，27（9）.

［4］明日科技（中國(guó)）有限公司.Android從入門(mén)到精通［M］.清華大學(xué)出版社，2012，8.

［5］John C.Russ.數(shù)字圖像處理（第6版）［M］.余翔宇等譯.電子工業(yè)出版社，2014，8.

Android Platform;Image Processing;Mobile Development

Design and Implementation of Image Processing System Based on Android

SUN Qing-ying，ZAI Hai-feng
（Department of Computer Science and Technology，Huaiyin Normal University，Huaian 223300）

1007-1423（2015）28-0045-07

10.3969/j.issn.1007-1423.2015.28.012

孫慶英（1982-），女，江蘇洪澤人，研究生，講師，研究方向?yàn)樾畔踩?、移?dòng)開(kāi)發(fā)

2015-09-08

2015-09-25

選取在Android應(yīng)用中有廣泛應(yīng)用前景的圖片編輯作為開(kāi)發(fā)對(duì)象，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地在移動(dòng)設(shè)備上對(duì)照片進(jìn)行各種個(gè)性化的處理。對(duì)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)背景、軟件的體系架構(gòu)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、軟件的測(cè)試、應(yīng)用市場(chǎng)等進(jìn)行介紹。

Android平臺(tái)；圖像處理；移動(dòng)開(kāi)發(fā)

淮安市應(yīng)用研究與科技攻關(guān)（工業(yè)）計(jì)劃項(xiàng)目（No.HAG2014025）

翟海峰（1993-），男，江蘇如東人，本科，工程師，研究方向?yàn)閳D像處理、移動(dòng)開(kāi)發(fā)

Selects the image processing as the development object，which has a wide range of application prospects in Android application，to realize a variety of personalized image processing on photos using mobile devices at any time.Introduces the system development background，software architecture，detailed design，software testing，application market.