VC_与Matlab混合编程研究及其在图像处理中应用.pdf

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1、2005!引言!#$%是!#&()*+公司推出的一套高性能的数值计算和可视化软件!是当今国际上最有影响力和最有活力的软件之一,#$%语言集数值分析!矩阵运算!信号处理和图形图像显示于一体!提供多种功能强大的工具箱!在信号和图像处理等领域具有无可比拟的优势 但是!-./-0是一种以解释方式执行的高级编程语言!程序的执行效低!一般不能脱离,#$%集成环境工作!并且编写界面的功能较弱12是当今用得最广泛的可视化编程语言!它采用面向对象的编程技术 但12在数值处理分析和算法工具等方面3其效率远远低于!#$%语言 因此将42与,#$%结合!可以发挥各自的优势来弥补相互的不足!这样不仅可以改善应用系统本身

2、的性能!而且提高开发效率#缩短开发周期的3从而减轻开发者的工作复杂度#$%&$及其应用程序接口,56758系统是一个功能完善地#自包容地程序设计和数据处理集成环境!使用它所提供的功能#内建函数以及大量的工具箱!几乎可以完成所有的任务!并且无需借助外界的帮助!是一个完全独立的系统 同时为了方便与其它系统接口!加强系统的友好性!56!750系统提供了一个非常重要的组件$!56750应用程序接口%!56750 599$:;#:()?#A)B;A&!它是一个功能完善的接口函数库!具有以下功能CDEFGHI在,J6/J8环境中调用K语言编写的程序!以提高数据处理的效率GLI向!J67J8环境传送数据或从

3、!J67J8环境接收数据!即实现!J67J8系统同外部环境的数据交换GMI在,J.7J8和其他应用程序间建立客户机N服务器关系!将,J.7J8作为一个计算引擎!在其他应用程序中调用!从而降低程序设计的工作量从,#$%接口的整体入手!根据,#$%各接口方法的特点对其分类O总体结构如框图D所示I!可分为两类(一类是在,#$%中实现对2的调用!即?AP文件%主要是用来提高运算速度!由于在,#$%中!,文件循环迭代的速度远比2语言慢!因此可以把要求大量循环迭代的部分用2语言编写为,QR文件&另外一类是在2%本文主要讨论12SS环境&中实现对,#$%功能的调用!根据各种接口方法对,#$%环境的依赖性!又

4、可以分为T类(可以完全脱离,#$%环境的接口方法!不能完全脱离,#$%环境的接口方法!完全不能脱离,#$%环境的接口方法 可以完全脱离,#$%环境的接口方法有,#2(?!,#$%编译器!,#$%2(?%U:$VA)等 不能完全脱离,#$%环境的接口 方 法 有 引 擎 函 数 库!,#$%WU#:?A XA)YA)%包 括,#$%WU#:?A Z和,#$%WU#:?A Q:A&等完全!#与$%&%(混合编程研究及其在图像处理中应用郭艳丽!彭建怡!武汉大学计算机学院湖北武汉#$%&#(武汉大学电子信息学院湖北武汉#$%&$摘要!在分析)*+,*-接口的基础上提出并讨论了./!与)01203混合编

5、程的方法4并且结合数字图像处理方法给出了混合编程方法在图像处理中的应用%实验表明将./与)01203结编程合既有效地利用了)01203的高效计算功能又继承了./的良好程序界面%关键词!./55)*+*,-混合编程引擎库图像处理中图分类号!()*!文献标识码!+,%-./01#234.)5065$77286 9:286;%:?&2A$%208:8 7$64)50A4:286678 9*:;,:?*:;AD EFG88,4 H7G*:I:DKF+D8:F M:N8DB*+8:EFG88,4H7G*:I:DK+AH7G*:#$%&?:%5$A%B1GD CD8C8KK*:O OK+GD B+G8OK

6、 8N BO CD8?D*BB:?7K:?./55*:O)*+,*-OKO 8:+G*:*,AK*CC,F*+8:K 8N BO CD8?D*BB+G8OK:CD8FKK PCD:+K KG8Q+G*+-F*7K 8N F8B-:*+B+G8OK*D?88O CD8?D*BB:?8:KQG)*+,*-K G?G F8BC7+:?F*C*-,NNF+,A-7+*,K8 G*J PF,:+C4/D05.:B./55R)*+*,-R)O=D8?D*BB:?RL:?2=D8FKK:?数据库与信息管理电脑知识与技术)2005不 能 脱 离!#$%环 境 的 接 口 方 法 有 动 态 数 据 交 换!&

7、等#此外$必须提到的一个接口方法是!#$%!()$与以上方法进行比较$!#$%!()是!#$%用于保存数据至磁盘和向!#$%导入或从!#$%导出数据的数据文件格式$不是上面所提到的利用二者的优势来提高编程质量的问题#本文重点讨论提出基于!#$%编译器和引擎函数库的混合编程方法#!#!与$%&%(混合编程方法及实现*+,-语言的!./文件-语言的!./文件是一种动态链接子程序$可供!()0(1用来调用的-2-33语言程序#可以象调用!文件一样无须改写地调用它$主要应用于%4,5在6#$%中$用-语言编写!./文件$提高计算速度&789在6#!$%中$直接调用已经开发的:语言程序&4*9直接控制硬

8、件$如(;采集卡$!./?#A?BC()DA$EC(=可直接编译-33源程序#编译后可在!#$%命令行方式下键入文件名或函数名即可运行#其实现步骤如下7,9在F-GL?AM 6EIJKB:#A?B7AB#B$NC=6I(OOP Q$NCRS=AB#BONC=:?BC#6I(OOP QONCRS9 H其中B$NC和BONC分别为输出和输入参数个数=$NC和ONC分别为输出和输入6I(OOP的地址#6I(OOP是!#$%与-;-33语言进行数据交换的专用数据类型#4*9编译$本例为TE$?+-#编译后将产生相应的动态链接库文件TE$?+M$#;TE$?+-UAB:$KME V6EIWNVL?AM

9、6EIJKB:#A?B7AB#B$NC=6I(OOP Q$NCRS=AB#BONC=:?BC#6I(OOP QONCRS9XAB#AHAY6IZE#:$O7ONCRS9HAD7AYY,96EIOAB#D7VNE$E=6EI _BV9HE$CE6EIOAB#D7VNE$?=6#$%_BV9H7a9运行#在!#$%命令行下键入bbTE$?7,9显示NE$?=6EIbbTE$?789显示NE$?=6#$%*W8!#$%编译器!#$%编译器包含三个组件%经过优化的编译器!-$!#$%数学库$!#$%图形库#用户可以将包含!#$%数学库$图形库和用户界面的!#$%程序转化为不需要任何!#$%支持的独立的

10、程序$这些程序可以是C#BMc$?BE的可执行程序$可以是共享库$也可以以动态链接库的形式#使用!#$%编译器的优点是%,b可以使用环境提供的强大的数值计算功能$并可以将这些代码有效的解释为高级语言的代码#8b!#$%编译器将很多工具箱的!文件编译为应用程序可链接的库#!#$%dW及以上版本中捆绑了!#$%编译器,W8#这款编译器能将!#$%的!文件编译转换为-;-33源码$用这些源码生成的应用程序$连接时再加入一些应用模块就可以完全脱离!#$%的环境运行R8S#为了产生利用!#$%编译器生成的-;-33程序$必须安装和设置-;-33编译器#其设置过程如下%7,9对-;-33编译环境进行预置%

11、在!#$%平台下运行6EIcCE#K$在选项中选择适当的-;-33编译器!如!A:O?C?D#FACK$-33$然后正确设置编译器路径#789对-;-33的连接项和构建环境进行预置%在!#$%平台下运行6%KA$McCE#K$设置!#$%的缺省!#N链接库!一般添加%$A%6#6W$A%$A%66DA$EW$A%$A%6!:W$A%$A%6#$%W$A%$A%6IW$A%$A%6#W$A%$然后设置-;-33编译器的版本路径#*W*!#$%引擎!#$%引擎应用程序的实质是把6#$%作为一个计算引擎$它允许用户的-33程序调用这个引擎#在使用时$引擎作为一个进程单独运行$用户的-33程序也作为一

12、个进程单独运行$二者可以通过进程间的通信机制进行交互R*S#!#$%引擎7BeABE9采用客户机;服务器7-$AEB#;EOLEO9的计算方式=在!A:O?C?D#fABM?gC情况下$通过fABM?gC的(:#ALE/通道和!#$%接口#在具体的应用中=F-的程序作为前端客户机=通过调用!#$%.BeABE在后台与!#$%服务器建立连接=它向!#$%引擎传递命令和数据信息=并从!#$%引擎接收数据信息#在F-33的集成环境中=若想实现与!#$%引擎之间的通信=需要对F-33编译环境作一些设置#需要把$A%6IW$A%=$A%EBeW$A%和$A%6IW$A%三个库文件添加到F-33的工程中=

13、另外=还需要包含EBeABEWN头文件才能编译成功#以下为具体实现步骤RaS7,9使用菜单)?$C2h#A?BC设置属性页=进入-26#$%2EI#EOB2AB:$KME=假定!#!$%安装在-盘下#789选择$A%OOP DA$EC=加入如下路径-26#$%2EI#EOB2$A%2gAB*826A:O?C?D#26CL:iH7*9打开菜单O?jE:#;E#ABeC=选择0ABk页面=在编辑 框h%jE:#;0A%OOP 6?MK$EC中 添 加 文 件 名$A%6I+$A%$A%EBe+$A%$A%6I+$A%#以上设置完成后=在F-3 3实现文件中加入U AB!:$KME*EBeABE+N

14、+=就可以在F-33中使用!#$%引擎,)*与$%&%(混合编程在图像处理中的应用!#$%具有强大的图像处理函数库$能实现图像显示-图像变换-图像增强-图像复原-图像编码-图像压缩以及图像分析和理解等功能$大大减轻了图像处理开发的强度RdS,但是由于!#$%是基于解释的程序语电脑知识与技术数据库与信息管理!2005言!其执行速度较慢 将!和#$%&$结合实现混合编程!在!环境中调用($%&$图像处理函数实现数字图像的处理功能!可以在缩短软件周期的同时减轻图像处理开发的强度)*+本节在以上深入讨论基于($%&$编译器和($%&$引擎的混合编程基础上!结合图像处理中的显示和傅立叶变换说明了混合编程

15、在图像处理中的应用,-.用($%&$编译器实现图像的三维显示随着遥感卫星的广泛应用!遥感图像的处理成为一个热门的领域 由现有的遥感卫星得到的原始图像都是二维图像!而某些领域需要根据三维影响才能做进一步的信息提取!这需要通过后处理手段从二维图像虚拟三维效果 使用具有强大矩阵运算#数据处理和图形显示功能的($%&$开发这一项目具有明显优势!它在将结果可视化的同时可以极大提高编程效率这里!三维显示处理的内核用($%&$实现!然后基于($%&$编译器$(%用!/调用($%&$程序)0+($%&$代码如下$12$345%67896:-2%&;读取图像数据到1;)1?24$ABCDEFG?H4-2=CIJ

16、11K)LE7MM+).ME7LM+IJ;获取图像大小;)N8?P4K1IJQ;创建和图像大小对应的网格;)R24893?AK.EO.JU.J:9?&4 K?V.IWO/U X OWNYK?ZK?U/.J?UOU.J?/.J4A4A;绘制三维图像及表面;2489KRSYI8_KRSYC$4a6&6CC?%4=CCDA34a6&6CC64CC$4b?39%?3Chibb 并把!a的图像阵列指针转为($&$数组c6?%4j6($%?R$($!&=H?%8!T!O%K7I调用($%&$的图像处理工具箱中的傅立叶变换函数43DH$&k%?3KD=(%5Kl(IJ)IJ 43DH$&k%?3KD=43m

17、4%g$SKD=()IJK,I将变换后的($%&$数组转到!a的图像阵列指针c6?%4j6($%?R$($!&=H?%8!N!O!5LL%以上混合编程方法与单纯的($%&$编程相比提高了运算速度!而相对于!a编程来说!则大大的降低了开发的工作量!减小了代码的复杂度 图7是用($%&$引擎实现的图像傅立叶变换的效果图!图像左#及其混合编程实现的傅立叶变换图右$!小结($%&$作为一种强大的计算软件!其工具箱集成了很多的资源!但在运行速度方面存在缺陷!a作为当前使用最广泛的编程软件刚好可以弥补这个不足!a和($%&$的混合编程可以整合($%&$的强大处理能力和!a的开发环境!从而达到提高开发效率#

18、缩短开发周期的目的 同时也有利于提高最后所形成软件的质量!包括处理功能可靠性#可维护性和可扩展性 本文在分析($%&$接口的基础上!提出了!a#与(gjbgn混合编程的三种方法描述了如何将(gjbgn的(文件编译成a/语言供!a/调用的具体步骤!并且结合数字图像处理的现实给出了混合编程方法在图像处理中的应用 实验表明!将通过!a与(gjbgn更好结合!既有效地利用了(gjbgn的高效计算功能!又继承了!a的良好程序界面参考文献).+张志涌 等编著-精通($%&$*-L版)(+北京&北京航空航天大学出版社!5MM7年7月=L7.V*MM-)5+储开颜严利民王朔中-!a与($%&$的接口及实 现)

19、o+-计 算 机 工 程-h6-.5!6&-5*e4424 5MMM=.*LV.pL-图%二维遥感图像&左$及其三维显示&右$数据库与信息管理电脑知识与技术!2005软件工程学的定义为!建立并使用完善的工程化原则 以较经济的手段获得能在实际机器上有效运行的可靠软件的一系列方法#$!#软件工程需要解决的问题主要有%软件成本&软件可靠性&软件维护&软件生产率和软件复用#!#软件工程需要达到的基本目标是%付出较低的开发成本达到要求的软件功能取得较好的软件性能开发的软件易于移植需要较低的维护费用能按时完成开发及时交付使用#!#到底什么是!好$的软件(在现实生活中软件产品的用户通常认为易用&易学&灵活&

20、安全和界面友好的软件是高质量的软件 而软件产品的管理者往往会把软件未来发展的竞争力放于首位 他们不仅考虑软件产品的功能实现而且还要考虑开发软件的成本&风险和时间限制他们通常认为软件的易移植&易维护&易修改&易测试更重要软件的开发者按照预期的功能用程序或模块的形式建立系统的具体部件 他们的质量目标总是与详细的编程结构&编程风格与复杂的算法有关他们通常认为软件的复杂度&重用性是软件质量的重要指标#从以上所述的软件工程的定义&要解决的问题&目标等可以看出 一般而言的软件工程重点在于成本和技术层面 而没有将软件的最终用户放在应有的重要位置上加以考虑#目前有关这方面的理论研究还处于发展阶段通常只是考虑人

21、机界面的设计问题#下面将针对软件工程中的需求分析&界面设计&软件测试和软件实施等几个方面做具体的分析#!需求分析对软件需求的完全理解对软件开发工作的成功是至关重要的#需求分析是发现&求精&建模和规格说明的过程包括%细化在软件项目开发计划中规定的软件范围创建所需的数据模型&功能模型和控制模型分析可选择的解决方案 并将它们分配到各个软件成分中去#!#需求分析建立起来的模型为日后软件设计人员提供了可被翻译成数据&体系结构&界面和过程设计的模型#需求规格说明是向用户提供软件时质量评价的依据之一#需求分析需要能够表达和理解问题的信息域和功能域#在这一阶段系统分析设计人员不但要和领域专家进行深入的交流 而

22、且要尽可能的和系统的具体用户进行交流切实理解用户的需求#在深入了解的前提!$#李自胜%向中凡%朱莹%秦斌&基于(与)*+,*-混合编程的研究!.#&四川工学院学报%/0&%01&23%45!657859 2:2%;3&!?#-A9B5 CD90EFD9E;著裘宗燕 译&(GG程序设计语言)特别版*!)#&北京%机械工业出版社H:2年I月&!J#徐飞%施晓红 等编著&)AD1A8应用图像处理!)#%西安%西安电子科技大学出版社H:H年H=?&!#刘颖唐世刚%于贵江等&(与)AD1A8接口在图像处理中的实现!.#&哈尔滨理工大学学报&/0&%01&K%45657859 H:%;J3=JO&收稿日期

23、%2:J年I月软件工程中对软件使用者的人文关怀吴健!北京邮电大学 计算机科学与技术学院北京#$%&(摘要)一个成功的软件首先要得到软件使用者的肯定!软件工程是为了解决软件危机而出现的将工程化的方法引入软件领域的产物!如何在软件的整个生命周期中#抛开纯粹的技术因素#更多地关心使用者#体现对他们的人文关怀#是我们需要认真面对的问题!本文从软件工程中的需求分析界面设计软件测试和软件实施等几个方面#对这一问题作了初步的探讨!关键词)软件工程$人文关怀$*+,$软件测试中图分类号%-./#文献标识码%0#$#%&()*+,-%./$0/12.#&.32 42*05%$#&$7.42*05%.

24、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电脑知识与技术数据库与信息管理!