快速数码影像合成系统的研究与实现

快速数码影像合成系统的研究与实现

1保存永回忆的最重要手段自相机发明以来，摄影已成为人们永恒记忆中最重要的方式之一。生活中的美好事物。随着近年来生活水平的提高和科学技术的完善，人们对婚纱照片、电子贺卡等数码影像提出了越来越多的要求，主要表现在以下几方面：(1）多元地域、多调度影像的应用限于经济实力和地域空间等实际情况，人们不可能在短短的时间内完成为数众多的背景拍摄，而且越来越多的人已不满足于仅有单调的风景作为背景的数码影像，对多地域、多情调影像的追求给当今的影像制作软件提出了新的课题。目前许多厂商推出了一系列由专业美术人员制作的背景影像库，这给上述问题带来了一种新的解决思路，该文的系统研究也正是基于该思路展开的。(2）系统操作流程简单，不能满足用户的批量制作要求现今Photoshop、Premire等软件已具备了相当强大的影像制作功能，但这些软件的操作流程非常繁杂，制作效率低下，难以满足婚纱影楼等用户的批量制作要求，也让许多非专业用户望而却步。所以，用一种简单快捷的方式，实现影像制作中的选片、编辑、合成、浏览等功能，是许多普通用户的梦想。(3）快速数码影像合成系统随着照片数量的增多和客户的增加，影像数据的管理问题亟待解决，如何可靠方便地管理用户的影像资料成为各个软件新的竞争点。基于对软件用户的需求分析，结合对目前流行软件功能的分析，笔者研究开发了一个快速数码影像合成系统。在后面的小节中，将详细介绍这个系统的设计方案，系统数据组织形式，系统关键技术及其实现方法。2整体设计2.1数字合成数字影像的复杂和低效性快速数码影像合成系统的总体设计思想是：从解决当前许多软件合成数码影像的复杂性和低效性入手，本着以人为本的设计理念，使影像合成工作“傻瓜化”，满足非专业制作人员的使用要求和操作习惯，也适合于专业人员进行批量制作。2.2复合影像的系统总体框架以该设计思想为指导，设计了如下的主要功能：(1）运用目录树结构的对话框，导入专业公司制作的背景影像和客户提供的原始影像等影像文件，它们可以是BMP、JPG、TIFF、PSD等当前流行的图像格式；(2）将选定子目录中的影像以缩略图的形式显示在相应的目录窗口中，使影像选取和替换直观、简单和快速；(3）对源影像进行适当的色彩处理和形态变换，改善复合影像的一体性；(4）提供多种形状大小可调的动态蒙板供选择，以便产生复合影像的多种艺术效果，这一功能省却了对原始影像进行手工裁剪等操作，提高操作功效，有助于实现批量制作要求；(5）合成影像的同时将该影像自动保存到根据原始影像所在目录自动生成的目录中，实现影像数据便捷科学的管理模式；(6）设计专门的影像展示子系统对复合影像进行浏览，以向客户展示制作完成的作品，评价复合影像的艺术效果。若发现有不满意处，可以方便地回到合成系统进行修改。系统的总体框架如图1所示。其中，核心处理模块对整个系统进行控制和协调，制定各个功能模块之间的接口，调用后台工作线程，以及实现子系统间进程通信等。2.3系统数据结构2.3.1复合影像转换处理图像在合成过程中，原始影像受到了一定程度的压缩，背景影像中部分数据被原始影像替换从而构成复合影像，因此在复合影像中源影像的信息都是不完整的。为了能对复合影像进行进一步修改，因此构造了一个专用的数据结构CPI(ComPoundImage），运用了“层”的概念以保存所有的影像信息。同时为便于将得到客户认可的复合影像进行传输、打印等操作，通过转换模块可以方便地将CPI数据转换为BMP等影像格式。为了能够高保真地保存和显示影像信息，采用了24位真彩色（TrueColor）系统，即用3字节来表示一个像素的颜色值，红、绿、蓝三原色的浓度分别用一个字节（8位）来表示。2.3.2前景层与背景层图像子层包括背景影像层、前景影像层、蒙板层和复合影像层，各子层采用相同的数据结构，如下所示：其中对复合层、背景层及蒙板层以显示它们的子窗口进行定位，它们的sbLeft、sbTop一般取为0；而前景层则以背景层进行定位，即：sbLeft、sbTop的值正是前景影像的左上端点相对于背景层左上端点的值。子层影像数据大小的计算一定要准确，否则在有选择性地读取图像数据时会出错。因为BMP格式的影像中图片大小位往往赋为0，所以该图片大小需根据宽、高方向的像素数进行人工计算才行。蒙板类型采用了枚举结构，这使蒙板的可扩展性相当好。蒙板的多种形状、可变参数构成了它的多态性。考虑到复合图片修改时对蒙版修改的可能性相当大，因此在CPI结构中只保存了蒙板的信息，而没有保存它的影像数据，在每次修改过程中需要根据这些信息重新生成蒙板，这样可以减小保存图片的容量。3系统技术支持3.1复合影像的显示“一个好的界面是软件成功的一半”，简洁友好的图形界面成为应用程序市场占有份额的决定因素之一。快速数码影像合成系统的界面设计目标是：直观快速地实现源影像的提取和替换，简易地调整并合成源影像。为此，系统将被选定子目录下所有的影像以缩略图的形式显示在相应的目录窗口中，通过点击缩略图即可将源影像显示到工作窗中。其中影像合成子系统的界面加载了对话条（DialogBar）作为复合影像的缩略图目录窗口和常用工具区；对余下界面部分采用了分割窗口（CSplitterWnd）技术，分别作为背景影像、前景影像的目录窗口和工作窗（如图2(a））。点击缩略图就可将对应的原图显示在工作窗中，若原有同种类型的影像已经存在，就将它替换。点击“确定”按钮，复合影像就自动保存到自动生成的目录中，它的缩略图也同时生成并显示在子窗口中。点击复合影像的缩略图，对应的影像也将显示在工作窗中，可以进行进一步的修改并替换已保存的复合影像。影像展示子系统界面的实现机理与工作界面是类似的，如图2(b）所示。3.2图像变换操作为使源影像合成后具有丰富的艺术效果，对原始影像进行色调、对比度、亮度等色彩处理，以及镜射、旋转、缩放、平移等图像变换操作。之后，依据背景影像和选定的形状生成蒙板，再用该蒙板遮住前景影像，最后与背景影像合成。工作流程核心的伪程序如下：3.3复合影像的生成和管理系统的背景影像是由专业公司提供的，因此影像数据的管理过程是：根据用户的前景影像所在目录名自动生成关联目录，在合成背景影像和前景影像的同时将复合影像自动存入该目录；其图片名根据前景影像加序号构成，若同一前景影像构成多张复合影像，则该序号自动增加。这一智能化的过程使影像数据的管理变得简单科学。表2显示了两个客户的数码影集自动生成过程：4系统界面和制作效果快速数码影像合成系统已经利用VisualC++6.0为开发工具，在Windows98和NT平台上实现。图2为系统的界面和制作效果。其中工作界面中的子窗口分别是（按逆时针方向）：背景影像目录窗、前景影像目录窗、复合影像目录窗、常用工具窗、工作窗；展示界面的子窗口分别是：复合影像目录窗、常用工具窗、展示窗。系统遵循了上述设计思想并完全实现了上述功能。5快速数码影像合成系统数据安全在影像合成过程中充分考虑高效性和易用性，是影像合成软件进行批量化制作和在非专业用户中普及的关键因素，也是用户进行批量化制作