圖像處理藝術(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)架與實(shí)現(xiàn)

劉玲

摘? 要： 由于傳統(tǒng)藝術(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的輸出圖像質(zhì)量不佳，為了提升藝術(shù)設(shè)計(jì)智能性，基于圖像處理技術(shù)設(shè)計(jì)藝術(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)。對(duì)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的各功能模塊，主要包含數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與讀寫模塊、邊緣檢測(cè)模塊、圖像濾波處理模塊等。最后對(duì)系統(tǒng)性能展開測(cè)試。研究結(jié)果表明，文中所用的系統(tǒng)對(duì)圖像展開處理，圖像輸出質(zhì)量較好，信噪比高，能提升藝術(shù)設(shè)計(jì)的智能性。另外，系統(tǒng)能順利實(shí)現(xiàn)藝術(shù)設(shè)計(jì)階段的圖像輸出，圖像信噪比好，有利于提高圖像的輸出質(zhì)量。

關(guān)鍵詞： 藝術(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng); 圖像處理技術(shù); 結(jié)構(gòu)分析; 圖像處理; 模塊設(shè)計(jì); 性能測(cè)試

中圖分類號(hào)： TN911.73?34? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)： 1004?373X（2020）17?0052?04

Abstract： In view of the poor output image quality of the traditional art design system， an art design system based on image processing technology is designed to improve the intelligence of art design. The overall design structure of the system is analyzed. The functional modules of the system are designed， which mainly include the data storage and? read?write module， the edge detection module and the image filtering processing module. Finally， the system performance is tested. The research results show that， when images are processed with the proposed system， the output quality of the image is good and the signal?to?noise ratio is high， so it is beneficial to the intelligence improvement of the art design. In addition， the system can successfully achieve the image output with high signal?to?noise ratio in the art design phase， which is helpful to improving the output quality of the image.

Keywords： art design system; image processing technology; structure analysis; image processing; module design; performance test

0? 引? 言

藝術(shù)設(shè)計(jì)作為城市規(guī)劃、環(huán)境生態(tài)等學(xué)科的表達(dá)，如：開展環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)過程中，也可利用建筑室內(nèi)與室外的空間關(guān)系，借助藝術(shù)設(shè)計(jì)方式滿足多數(shù)居民對(duì)于功能使用、審美等方面的需求。由于圖像處理技術(shù)的迅速發(fā)展，將這種技術(shù)應(yīng)用在藝術(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，有利于提高設(shè)計(jì)人員的實(shí)時(shí)處理能力。藝術(shù)設(shè)計(jì)中使用圖像降噪及圖像融合濾波技術(shù)，對(duì)圖像開展提純處理，能提升藝術(shù)表達(dá)中圖像的信息表達(dá)能力。有學(xué)者研究指出，巧用圖像塊匹配修復(fù)的方式，與關(guān)聯(lián)維搜索結(jié)合起來，對(duì)圖像關(guān)聯(lián)點(diǎn)進(jìn)行匹配處理，大大提高了藝術(shù)設(shè)計(jì)過程中關(guān)鍵點(diǎn)的視覺表現(xiàn)能力，但系統(tǒng)與其對(duì)應(yīng)的圖像處理算法出現(xiàn)計(jì)算開銷大、圖像實(shí)時(shí)處理能力不佳等問題[1?2]。也有學(xué)者研究表明，通過Criminisi算法提出的圖像修復(fù)方式對(duì)圖像實(shí)施處理，并對(duì)系統(tǒng)硬件以及控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)，但該系統(tǒng)并未配置降噪處理功能，輸出的圖像質(zhì)量不佳[3]。針對(duì)上述問題，本文研究利用圖像處理技術(shù)對(duì)藝術(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)展開設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)利用色差補(bǔ)償方法實(shí)現(xiàn)圖像融合，并對(duì)圖像進(jìn)行相應(yīng)的降噪處理，這種系統(tǒng)對(duì)提升藝術(shù)設(shè)計(jì)表達(dá)能力具有良好的實(shí)用價(jià)值。

1? 系統(tǒng)總架構(gòu)設(shè)計(jì)

圖像處理依賴于計(jì)算機(jī)的普及應(yīng)用發(fā)展，它也是計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域比較活躍的一部分，因此，圖像處理和計(jì)算機(jī)圖像處理是等同的。隨著圖像處理技術(shù)的發(fā)展，越來越多的人從事藝術(shù)設(shè)計(jì)、圖像處理方面的工作，理論研究方面也推進(jìn)藝術(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的發(fā)展。藝術(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)通過B/S架構(gòu)中的UDP協(xié)議實(shí)現(xiàn)通信，必須創(chuàng)建Internet內(nèi)的鏈接FTP，定義SOCKADDER_IN類型變量當(dāng)作系統(tǒng)的控制變量。系統(tǒng)包括對(duì)象域、渲染層等層次，在三維圖像觀察中順利完成動(dòng)畫軟件的轉(zhuǎn)換。通過上述分析，獲得依托圖像處理技術(shù)的系統(tǒng)總架構(gòu)，如圖1所示。

根據(jù)上述所示的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型開發(fā)環(huán)境，基于MapInfo模式完成藝術(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，順利實(shí)現(xiàn)串口等接口設(shè)計(jì)，建立逼真的3D幾何模型，根據(jù)以上描述，獲得系統(tǒng)的CPU操作流程，如圖2所示。

2? 系統(tǒng)各模塊功能設(shè)計(jì)

2.1? 用戶登錄模塊

在注冊(cè)用戶過程中，要將用戶的密碼與姓名填寫進(jìn)去，從而驗(yàn)證用戶信息的合法性。假如用戶的信息不合法，系統(tǒng)就會(huì)對(duì)用戶的錯(cuò)誤信息提示。假如用戶注冊(cè)信息合法，驗(yàn)證通過，用戶就能夠進(jìn)入到登錄界面中[4]。

驗(yàn)證用戶的登錄，要用戶通過賬號(hào)、密碼進(jìn)行登錄，然后驗(yàn)證合格后登錄。系統(tǒng)連接用戶的密碼、賬號(hào)與遠(yuǎn)程服務(wù)器，如果密碼正確，到服務(wù)器中登錄;如果錯(cuò)誤，就無法登錄[4?5]。當(dāng)密碼及用戶匹配超過三次錯(cuò)誤后，為了保證系統(tǒng)安全性，要自動(dòng)退出系統(tǒng)登錄頁面，用戶登錄代碼為：

String psnname =“”; //登錄名

if（（string）session. get Attribute（“validatecode”）！=null）

//給出隨機(jī)碼

if （validatecode. eqials（jyms. to Lower Case（）））

{message="輸入驗(yàn)證碼錯(cuò)誤";

char Encode. Forward（this. get Servlet context（），=“+ char Encode.gb2Uni（message） + " & url=/"）;? ?}

else

用戶完成系統(tǒng)登錄后還能夠修改自己的密碼，之后將全新密碼輸入并且確認(rèn)[6]。完成修改后，將顯示密碼修改成功界面，如圖3所示。

2.2? 程序加載模塊設(shè)計(jì)

該模塊主要功能在于對(duì)圖像處理算法以及控制指令程序進(jìn)行加載，依托MVC模型設(shè)計(jì)系統(tǒng)并完成圖形渲染控制組件，挑選MySQL作為系統(tǒng)程序?qū)嵤┘虞d的默認(rèn)系統(tǒng)。而引導(dǎo)加載程序主要包含面向圖的管理模塊，利用開源[Linux]內(nèi)核實(shí)現(xiàn)算法讀寫、圖像處理等操作，依托編寫與之對(duì)應(yīng)的交叉指令完成程序加載、數(shù)據(jù)更新工作[7]。

2.3? 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與讀寫模塊設(shè)計(jì)

這個(gè)模塊旨在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)緩存、信息讀取等操作，完成腳本及服務(wù)器配置，依托數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊對(duì)藝術(shù)設(shè)計(jì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，建立相應(yīng)的3D模型數(shù)據(jù)庫，通過Terrin菜單模量建立系統(tǒng)的FLASH，通過批處理功能實(shí)現(xiàn)對(duì)圖形的顏色、紋理、渲染等操作。系統(tǒng)的圖形渲染主要由應(yīng)用、剔除、繪制三個(gè)步驟構(gòu)成，先通過系統(tǒng)內(nèi)的存儲(chǔ)器讀取相應(yīng)的原始信息，并在控制器中讀入數(shù)據(jù)，求出當(dāng)前視點(diǎn)[8]。隨之，開展下一幀渲染操作，從而繪制多邊形數(shù)據(jù)，其實(shí)現(xiàn)過程如圖4所示。

2.4? 邊緣檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)

圖形處理技術(shù)廣泛用于邊緣檢測(cè)中，主要功能在于提取圖像的邊緣特征，模式識(shí)別方面應(yīng)用比較頻繁。與此同時(shí)，邊緣檢測(cè)成為其他圖像處理技術(shù)應(yīng)用前的預(yù)處理[9]。該模塊內(nèi)，通過檢測(cè)算法實(shí)現(xiàn)邊緣檢測(cè)，包含零交叉算子、羅伯特算子、高斯?拉普拉斯算子等。下文采用上述算子對(duì)圖像邊緣實(shí)施檢測(cè)和對(duì)比分析。涉及參數(shù)設(shè)置如下：敏感度閾值設(shè)置為0.01，Canny算法內(nèi)雙閾值設(shè)定為[0.01，0.06]，高斯濾波器標(biāo)準(zhǔn)差是1，處理結(jié)果如圖5所示。

2.5? 總線傳輸模塊設(shè)計(jì)

該模型作為整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行建模的基礎(chǔ)，也是順利完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕夹g(shù)。通過Open[Flight]，[VIX]總線傳輸技術(shù)對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)施傳輸，總線傳輸階段內(nèi)Sink節(jié)點(diǎn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的圖像處理代碼開展記錄等操作，在對(duì)象層次結(jié)構(gòu)中對(duì)藝術(shù)設(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)行動(dòng)態(tài)重建，為[MultiGen]提供與之對(duì)應(yīng)的層次結(jié)構(gòu)視圖。圖形繪制過程中采用[Geometry][Tools]將面轉(zhuǎn)換成體，完成圖形轉(zhuǎn)換以及三維重建[10]，其實(shí)現(xiàn)過程如圖6所示。

2.6? 圖像濾波處理模塊

對(duì)圖像進(jìn)行處理過程中，圖像濾波大多用于圖像增強(qiáng)、去噪、復(fù)原等操作中。在該模塊內(nèi)，常用的濾波方式包含鄰域平均法、閾值梯度、中值濾波法、[Butterworth]濾波器。而鄰域平均法又劃分成4，8這兩種鄰域方法。[Butterworth]濾波器包含低通、高通兩種。鄰域法求解如圖7所示，依據(jù)不同的鄰域，挑選的濾波模板也有所不同，4，8鄰域模板矩陣依次為[010101010]，[111101111]。

在閾值梯度內(nèi)，設(shè)計(jì)某一閾值限定顯示圖像的灰度級(jí)別。此處進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，僅展現(xiàn)高于設(shè)定閾值圖像的部分。同態(tài)濾波主要思想就是把非線性問題轉(zhuǎn)化成為線性問題，先要對(duì)非線性圖像開展對(duì)數(shù)運(yùn)算，變換為加性的，隨之，通過線性濾波方式進(jìn)行處理，最后開展指數(shù)運(yùn)算，便于恢復(fù)經(jīng)過處理的圖像。同態(tài)濾波流程如圖8所示。

2.7? 圖像變換模塊設(shè)計(jì)

圖像變換作為開展圖像處理的一種重要手段，得到廣泛的使用，但常用的正交變換等方法會(huì)給后續(xù)工作帶來一定的不便。在該模塊中，主要包含傅里葉變換、Hough變換、離散余弦變換等。離散余弦變換演示效果如圖9所示。

3? 系統(tǒng)仿真研究與結(jié)果

為檢測(cè)藝術(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)用于圖像處理及藝術(shù)設(shè)計(jì)中的性能，開展相應(yīng)的仿真實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)開發(fā)環(huán)境為Windows 10操作系統(tǒng)，通過[Visual] C++7.0，[Multigen][Creator]等不同的圖像處理工具對(duì)圖像處理算法展開設(shè)計(jì)。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置時(shí)，服務(wù)器的IP地址端口設(shè)定為[192.168.6.69]。設(shè)定圖像處理算法參量時(shí)，選定的圖像大小分別為[600×400]，[1 200×1 200]，傳導(dǎo)系數(shù)（[σx]）設(shè)置為0.26，邊緣融合誤差（[ε]）為0.12，結(jié)構(gòu)信息相似度設(shè)定為3.89，色差補(bǔ)償對(duì)比度是0.28等。依據(jù)以上仿真環(huán)境及參量對(duì)系統(tǒng)圖像處理情況展開測(cè)試。先要對(duì)藝術(shù)設(shè)計(jì)圖形實(shí)施加載處理，通過設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行圖像處理，設(shè)計(jì)圖像的原始輸入如圖10所示。

根據(jù)圖10可知，原始圖像由于受到椒鹽噪聲的影響，使得其可視性效果不理想。本文采用圖像降噪、融合等操作對(duì)其實(shí)施處理，得到改善后的圖像，如圖11所示。

選取圖11處理的效果作為設(shè)計(jì)模板，輸入到相應(yīng)的藝術(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，與色棒分析結(jié)合起來，獲得設(shè)計(jì)效果如圖12所示。

通過分析可知，本文所用的系統(tǒng)對(duì)圖像展開處理，圖像輸出質(zhì)量較好，信噪比高，能提升藝術(shù)設(shè)計(jì)的智能性。

4? 結(jié)? 論

本文研究分析藝術(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)針對(duì)如何實(shí)現(xiàn)智能設(shè)計(jì)，提出依托圖像處理技術(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的方法。介紹了藝術(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的架構(gòu)，并對(duì)系統(tǒng)各模塊展開設(shè)計(jì)與分析，包含數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及讀寫模塊、用戶登錄模塊、程序加載模塊等，在此基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用性能展開測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具備良好的圖像處理能力，能有效提高圖像的輸出質(zhì)量，進(jìn)一步改善藝術(shù)設(shè)計(jì)效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 鮑凌霄，孟梅林.住宅建筑室內(nèi)環(huán)境交互式設(shè)計(jì)系統(tǒng)的分析[J].普洱學(xué)院學(xué)報(bào)，2017，33（6）：59?60.

[2] 陳美，李曉志.服裝紙樣參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研究[J].天津紡織科技，2016（3）：52?54.

[3] 顏軍.計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)構(gòu)建[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2018，41（7）：62?66.

[4] 李正周，樂林會(huì).基于計(jì)算機(jī)輔助的平面設(shè)計(jì)系統(tǒng)分析[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2018，41（7）：120?124.

[5] 顧賢能.基于數(shù)字化多媒體的藝術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室智能平臺(tái)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2018，41（11）：110?114.

[6] 孔令旗.當(dāng)下中國現(xiàn)代藝術(shù)設(shè)計(jì)的新趨勢(shì)及問題[J].民族藝術(shù)研究，2018，31（2）：31?37.

[7] 蘇志巖.數(shù)字媒體藝術(shù)設(shè)計(jì)的特征及對(duì)傳統(tǒng)藝術(shù)設(shè)計(jì)的影響[J].山東農(nóng)業(yè)工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2017，34（8）：191?192.

[8] 馬良華.基于圖像處理技術(shù)的藝術(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2018，41（9）：72?76.

[9] 楊全海.基于Android平臺(tái)的圖像處理技術(shù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子設(shè)計(jì)工程，2017，25（1）：160?162.

[10] 徐偉，張程，艾偉清.基于圖像處理技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室智能門禁管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].常熟理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2019，33（2）：48?51.