图像处理艺术设计系统设计构架与实现

刘玲

摘  要： 由于传统艺术设计系统的输出图像质量不佳，为了提升艺术设计智能性，基于图像处理技术设计艺术设计系统。对系统的总体设计结构进行分析，设计系统的各功能模块，主要包含数据存储与读写模块、边缘检测模块、图像滤波处理模块等。最后对系统性能展开测试。研究结果表明，文中所用的系统对图像展开处理，图像输出质量较好，信噪比高，能提升艺术设计的智能性。另外，系统能顺利实现艺术设计阶段的图像输出，图像信噪比好，有利于提高图像的输出质量。

关键词： 艺术设计系统; 图像处理技术; 结构分析; 图像处理; 模块设计; 性能测试

中图分类号： TN911.73?34                        文献标识码： A                        文章编号： 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

艺术设计作为城市规划、环境生态等学科的表达，如：开展环境艺术设计过程中，也可利用建筑室内与室外的空间关系，借助艺术设计方式满足多数居民对于功能使用、审美等方面的需求。由于图像处理技术的迅速发展，将这种技术应用在艺术设计领域，有利于提高设计人员的实时处理能力。艺术设计中使用图像降噪及图像融合滤波技术，对图像开展提纯处理，能提升艺术表达中图像的信息表达能力。有学者研究指出，巧用图像块匹配修复的方式，与关联维搜索结合起来，对图像关联点进行匹配处理，大大提高了艺术设计过程中关键点的视觉表现能力，但系统与其对应的图像处理算法出现计算开销大、图像实时处理能力不佳等问题[1?2]。也有学者研究表明，通过Criminisi算法提出的图像修复方式对图像实施处理，并对系统硬件以及控制器进行设计，但该系统并未配置降噪处理功能，输出的图像质量不佳[3]。针对上述问题，本文研究利用图像处理技术对艺术设计系统展开设计，该系统利用色差补偿方法实现图像融合，并对图像进行相应的降噪处理，这种系统对提升艺术设计表达能力具有良好的实用价值。

1  系统总架构设计

图像处理依赖于计算机的普及应用发展，它也是计算机应用领域比较活跃的一部分，因此，图像处理和计算机图像处理是等同的。随着图像处理技术的发展，越来越多的人从事艺术设计、图像处理方面的工作，理论研究方面也推进艺术设计系统的发展。艺术设计系统通过B/S架构中的UDP协议实现通信，必须创建Internet内的链接FTP，定义SOCKADDER_IN类型变量当作系统的控制变量。系统包括对象域、渲染层等层次，在三维图像观察中顺利完成动画软件的转换。通过上述分析，获得依托图像处理技术的系统总架构，如图1所示。

根据上述所示的系统结构模型开发环境，基于MapInfo模式完成艺术设计系统的设计，顺利实现串口等接口设计，建立逼真的3D几何模型，根据以上描述，获得系统的CPU操作流程，如图2所示。

2  系统各模块功能设计

2.1  用户登录模块

在注册用户过程中，要将用户的密码与姓名填写进去，从而驗证用户信息的合法性。假如用户的信息不合法，系统就会对用户的错误信息提示。假如用户注册信息合法，验证通过，用户就能够进入到登录界面中[4]。

验证用户的登录，要用户通过账号、密码进行登录，然后验证合格后登录。系统连接用户的密码、账号与远程服务器，如果密码正确，到服务器中登录;如果错误，就无法登录[4?5]。当密码及用户匹配超过三次错误后，为了保证系统安全性，要自动退出系统登录页面，用户登录代码为：

String psnname =“”; //登录名

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

//给出随机码

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

{message="输入验证码错误";

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

else

用户完成系统登录后还能够修改自己的密码，之后将全新密码输入并且确认[6]。完成修改后，将显示密码修改成功界面，如图3所示。

2.2  程序加载模块设计

该模块主要功能在于對图像处理算法以及控制指令程序进行加载，依托MVC模型设计系统并完成图形渲染控制组件，挑选MySQL作为系统程序实施加载的默认系统。而引导加载程序主要包含面向图的管理模块，利用开源[Linux]内核实现算法读写、图像处理等操作，依托编写与之对应的交叉指令完成程序加载、数据更新工作[7]。

2.3  数据存储与读写模块设计

这个模块旨在实现数据缓存、信息读取等操作，完成脚本及服务器配置，依托数据转换模块对艺术设计图像数据进行转换，建立相应的3D模型数据库，通过Terrin菜单模量建立系统的FLASH，通过批处理功能实现对图形的颜色、纹理、渲染等操作。系统的图形渲染主要由应用、剔除、绘制三个步骤构成，先通过系统内的存储器读取相应的原始信息，并在控制器中读入数据，求出当前视点[8]。随之，开展下一帧渲染操作，从而绘制多边形数据，其实现过程如图4所示。

2.4  边缘检测模块设计

图形处理技术广泛用于边缘检测中，主要功能在于提取图像的边缘特征，模式识别方面应用比较频繁。与此同时，边缘检测成为其他图像处理技术应用前的预处理[9]。该模块内，通过检测算法实现边缘检测，包含零交叉算子、罗伯特算子、高斯?拉普拉斯算子等。下文采用上述算子对图像边缘实施检测和对比分析。涉及参数设置如下：敏感度阈值设置为0.01，Canny算法内双阈值设定为[0.01，0.06]，高斯滤波器标准差是1，处理结果如图5所示。

2.5  总线传输模块设计

该模型作为整个系统进行建模的基础，也是顺利完成数据传输的主要技术。通过Open[Flight]，[VIX]总线传输技术对系统数据实施传输，总线传输阶段内Sink节点对整个系统的图像处理代码开展记录等操作，在对象层次结构中对艺术设计对象进行动态重建，为[MultiGen]提供与之对应的层次结构视图。图形绘制过程中采用[Geometry][Tools]将面转换成体，完成图形转换以及三维重建[10]，其实现过程如图6所示。

2.6  图像滤波处理模块

对图像进行处理过程中，图像滤波大多用于图像增强、去噪、复原等操作中。在该模块内，常用的滤波方式包含邻域平均法、阈值梯度、中值滤波法、[Butterworth]滤波器。而邻域平均法又划分成4，8这两种邻域方法。[Butterworth]滤波器包含低通、高通两种。邻域法求解如图7所示，依据不同的邻域，挑选的滤波模板也有所不同，4，8邻域模板矩阵依次为[010101010]，[111101111]。

在阈值梯度内，设计某一阈值限定显示图像的灰度级别。此处进行设计时，仅展现高于设定阈值图像的部分。同态滤波主要思想就是把非线性问题转化成为线性问题，先要对非线性图像开展对数运算，变换为加性的，随之，通过线性滤波方式进行处理，最后开展指数运算，便于恢复经过处理的图像。同态滤波流程如图8所示。

2.7  图像变换模块设计

图像变换作为开展图像处理的一种重要手段，得到广泛的使用，但常用的正交变换等方法会给后续工作带来一定的不便。在该模块中，主要包含傅里叶变换、Hough变换、离散余弦变换等。离散余弦变换演示效果如图9所示。

3  系统仿真研究与结果

为检测艺术设计系统用于图像处理及艺术设计中的性能，开展相应的仿真实验。实验开发环境为Windows 10操作系统，通过[Visual] C++7.0，[Multigen][Creator]等不同的图像处理工具对图像处理算法展开设计。对系统进行网络配置时，服务器的IP地址端口设定为[192.168.6.69]。设定图像处理算法参量时，选定的图像大小分别为[600×400]，[1 200×1 200]，传导系数（[σx]）设置为0.26，边缘融合误差（[ε]）为0.12，结构信息相似度设定为3.89，色差补偿对比度是0.28等。依据以上仿真环境及参量对系统图像处理情况展开测试。先要对艺术设计图形实施加载处理，通过设计的系统进行图像处理，设计图像的原始输入如图10所示。

根据图10可知，原始图像由于受到椒盐噪声的影响，使得其可视性效果不理想。本文采用图像降噪、融合等操作对其实施处理，得到改善后的图像，如图11所示。

选取图11处理的效果作为设计模板，输入到相应的艺术设计系统中，与色棒分析结合起来，获得设计效果如图12所示。

通过分析可知，本文所用的系统对图像展开处理，图像输出质量较好，信噪比高，能提升艺术设计的智能性。

4  结  论

本文研究分析艺术设计系统针对如何实现智能设计，提出依托图像处理技术设计系统的方法。介绍了艺术设计系统的架构，并对系统各模块展开设计与分析，包含数据存储及读写模块、用户登录模块、程序加载模块等，在此基础上，对系统应用性能展开测试，测试结果表明，所设计的系统具备良好的图像处理能力，能有效提高图像的输出质量，进一步改善艺术设计效果。

参考文献

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