基于Web和Java的遠(yuǎn)程控制與交互圖像處理研究

沈?qū)W建 江蘇財會職業(yè)學(xué)院

計算機網(wǎng)絡(luò)是以計算機技術(shù)與通信技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的產(chǎn)物，在數(shù)十年的發(fā)展歷程中，計算機有從單機至遠(yuǎn)程訪問系統(tǒng)再到網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展轉(zhuǎn)變。遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的開發(fā)與投運，明顯拓展了人類的可調(diào)控范疇，因為有因特網(wǎng)的參與和支撐，以使遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)煥發(fā)光彩，對工業(yè)及人類生產(chǎn)生活形成較明顯影響。若能將Java 技術(shù)應(yīng)用于遠(yuǎn)程控制進程中，能促使Servlet、Socke 等將傳統(tǒng)服務(wù)器CGI 等終端開發(fā)技術(shù)取而代之，更明顯的提升客戶/服務(wù)器通信效果。

一、基于Web 的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)分析

本系統(tǒng)以通信技術(shù)為基礎(chǔ)而建設(shè)的，常規(guī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)有遠(yuǎn)程監(jiān)控終端、遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸、本地控制系統(tǒng)之分。不同系統(tǒng)之間能實現(xiàn)分工合作，共同達(dá)到對被控制設(shè)備的遠(yuǎn)程化控制。在遠(yuǎn)程控制過程中，常規(guī)原理是需要客戶端和服務(wù)器一并運行相關(guān)流程去達(dá)成的，服務(wù)器程序被安設(shè)于被控制的計算機端，客戶機程序安設(shè)在控制端。

雖然可以把遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)視為計算機控制系統(tǒng)，但遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)也具有一些個性化特征，比如從控制方法上分析，該系統(tǒng)的控制方法有直接控制、監(jiān)督控制與預(yù)測/預(yù)演控制方式。遠(yuǎn)程控制屬于一種網(wǎng)絡(luò)通信形式，其在運行過程中需要相關(guān)通信協(xié)議的支持，一般會使用以PPP 協(xié)議或TCP/IP 協(xié)議為基礎(chǔ)的一組通信協(xié)議[1]。

二、基于Web 的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

體系結(jié)構(gòu)實質(zhì)上就是一個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)中不同成員之間形成的一套規(guī)則。以Web 為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系有：①C/B(客戶機/服務(wù)器)：該種體系結(jié) 構(gòu)的作用是協(xié)助系統(tǒng)使用者能在短時間內(nèi)應(yīng)用共享資源，基本上能完成系統(tǒng)中所有數(shù)據(jù)的處理工作，并伴隨信息量的增長而持續(xù)更新；②B/S(瀏覽器/服務(wù)器)：該體系結(jié)構(gòu)能促進整個應(yīng)用系統(tǒng)能由C/S 的主從結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)殪`活型的分布式結(jié)構(gòu)，用戶界面的功能均是利用WWW 瀏覽器去達(dá)成的；③以B/S 與C/S 為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)體系：即在相同的系統(tǒng)中使用如上兩種模式，和單一的C/S 模式存在差異，客戶端程序被嵌入Web頁內(nèi)且在客戶端的瀏覽器上運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)以上形式可以采用Java Applet 和Java Bean，ActiveX 等技術(shù)類型，以確保系統(tǒng)具有良好的可拓展性。

三、基于Web 和Java 的遠(yuǎn)程控制與交互圖像處理的設(shè)計與實現(xiàn)措施

以Web 為基礎(chǔ)創(chuàng)建的圖像處理演示系統(tǒng)應(yīng)具備應(yīng)對如下問題的能力：①以Web 為基礎(chǔ)，實現(xiàn)對帶攝像機云臺的遠(yuǎn)程化調(diào)控；②有效獲取被控方圖像，并對圖像作出有效處理與傳導(dǎo)；③為確保系統(tǒng)運行的時效性，實施適宜的遠(yuǎn)程控制方案；④為確保系統(tǒng)的安全性，應(yīng)加強對遠(yuǎn)程控制著身份的認(rèn)證及訪問行為的約束。

(一)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)在構(gòu)件過程中，采用了以B/S 和C/S 為基礎(chǔ)的體系結(jié)構(gòu)。C/S 模式的使用，有益于保證被控制數(shù)據(jù)信息傳導(dǎo)效率，并在B/S 模式的協(xié)助下，有益于簡化系統(tǒng)維護流程，最終確保系統(tǒng)在運行過程中具備較好的可拓展性。

(二)規(guī)劃系統(tǒng)功能

(1)設(shè)定系統(tǒng)領(lǐng)域：級確定系統(tǒng)服務(wù)的用戶，從業(yè)務(wù)層面上分析，可以將其細(xì)化為注冊用戶和系統(tǒng)管理員，其中系統(tǒng)管理員在任何系統(tǒng)中均具備較好的權(quán)限。

(2)功能設(shè)計：從宏觀的角度分析，本系統(tǒng)可以被視為一個以網(wǎng)絡(luò)為支撐實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的Web 應(yīng)用程序，功能以系統(tǒng)介紹、用戶登錄、遠(yuǎn)程操控、遠(yuǎn)程查看與系統(tǒng)管理、日志查詢。為保證系統(tǒng)運行的安全性，要求對操作系統(tǒng)的用戶均要進行身份認(rèn)證，還需要對后臺系統(tǒng)使用者進行身份認(rèn)證。

(三)B/S 的局部設(shè)計與實現(xiàn)

B/S 模式的作用有：①作為發(fā)布實現(xiàn)socket 通信機制的Client 程序手段；②促進系統(tǒng)其他功能的實現(xiàn)。

(1)Browser 端的設(shè)計和實現(xiàn)：JSP 是主要的技術(shù)類型，其是一種功能強大的動態(tài)網(wǎng)頁技術(shù)，其能為Web 的高效應(yīng)用創(chuàng)建一個特有的開發(fā)環(huán)境，和其他技術(shù)相比較，JSP 的優(yōu)勢有分離生成與顯示的內(nèi)容、生成可以重復(fù)使用的組件、一次編寫并隨處運行。

(2)具體設(shè)計：依照系統(tǒng)功能劃分情況，本系統(tǒng)共設(shè)有6 個Web頁面，頁面上部是系統(tǒng)的主菜單，包括主頁、用戶登錄、遠(yuǎn)程控制與退出登錄4 個菜單項。用戶點擊主菜單的“用戶登錄”鏈接以后，系統(tǒng)便能順利用戶登錄頁面，提供給用戶輸入用戶名與口令，點擊“登錄”后，系統(tǒng)就可以檢驗用戶的登錄信息的有效性與否。用戶成功登錄系統(tǒng)以后，便進入至遠(yuǎn)程控制頁面。遠(yuǎn)程控制頁面內(nèi)容由反饋區(qū)(初始圖像與處理后的圖像)、遠(yuǎn)程控制操作區(qū)、圖像處理區(qū)與遠(yuǎn)程連接狀態(tài)區(qū)4 部分。該部分需使用Applet 技術(shù)去實現(xiàn)。所有登陸成功的用戶均能進行遠(yuǎn)程觀看，其能看到操作的控制命令和反饋的信息，在相同的時間點可以有多個觀看者進行操作。

在處理圖像過程中，可以采用圖像銳化進行，圖像銳化實質(zhì)上就是提取圖像的邊緣及紋理部分，其目的是提升圖像的清晰度。圖像銳化過程中，可以采用梯度法進行，公式為[3]：

G[F(x,y)]=|f(i,j)-f(i+1,j)|=|f(i,j)-f(i,j+1,j)|

在梯度計算結(jié)束后，可以依照現(xiàn)實需求生成相應(yīng)的梯度增強圖像。

四、結(jié)束語

在信息化社會中，伴隨現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)新，以Web 和Java 為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)程控制技術(shù)成為了主要的研發(fā)趨向，若能將以上技術(shù)與圖像處理相整合，則能構(gòu)建交互式的圖像處理格局，這是后續(xù)幾年中實驗室進行開發(fā)性研究的重要模式。本文以云平臺為研究背景，實現(xiàn)對云臺的遠(yuǎn)程控制并與交互圖像處理兩者的相互整合，建立了一種以Web 為基礎(chǔ)的圖像處理系統(tǒng)，為遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域的研究創(chuàng)造一種創(chuàng)新型控制模式。