學(xué)校名稱

長(zhǎng)沙理工大學(xué)

學(xué)生姓名

學(xué)  號(hào)

專      業(yè)

性 別

入 學(xué) 年 份

蘭林濤

201550080535

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)

男

2015

鄭鎮(zhèn)潮

201550080134

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)

男

2015

柳鄧一漫

201550080430

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)

男

2015

黃如釗

201550080333

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)

男

2015

羅京

201550080111

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)

男

2015

指導(dǎo)教師

桂彥

職稱

講師

項(xiàng)目所屬

一級(jí)學(xué)科

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)

項(xiàng)目科類(理科/文科)

理科

學(xué)生曾經(jīng)參與科研的情況

本學(xué)生團(tuán)隊(duì)的五名組員均來自長(zhǎng)沙理工大學(xué)2015級(jí)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)卓越班，團(tuán)隊(duì)成員之間聯(lián)系緊密，配合默契，組員學(xué)習(xí)成績(jī)優(yōu)良，喜歡鉆研，有較強(qiáng)的創(chuàng)新能力與動(dòng)手能力，特別是對(duì)新鮮事物敏感，在學(xué)好自身專業(yè)的同時(shí)，均希望參加大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目夯實(shí)計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)，同時(shí)進(jìn)一步提高實(shí)際動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，為以后的學(xué)習(xí)深造和工作就業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。其中，蘭林濤同學(xué)曾參加第九屆中國(guó)大學(xué)生程序設(shè)計(jì)大賽，并獲得了國(guó)賽三等獎(jiǎng)、中南賽區(qū)二等獎(jiǎng)、第十一屆長(zhǎng)沙理工大學(xué)程序設(shè)計(jì)比賽三等獎(jiǎng)的成績(jī)，并已在期刊《軟件》上發(fā)表論文一篇。本小組所有成員在2015-2016年申報(bào)并實(shí)施了計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院卓越工程師創(chuàng)新課題，并已順利結(jié)題。

我校計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院已將“智能感知與計(jì)算機(jī)視覺方向”作為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的重點(diǎn)培養(yǎng)方向之一，該專業(yè)是國(guó)家級(jí)特色專業(yè)、教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”試點(diǎn)專業(yè)。小組成員均為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)卓越班學(xué)生，在軟硬件技術(shù)方面有良好的基礎(chǔ)，我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了C/C++語言、可視化編程、匯編語言，在程序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法分析與設(shè)計(jì)上有了一定的基礎(chǔ)，了解了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理與應(yīng)用技術(shù)，初步具備了將Android平臺(tái)與Web云服務(wù)結(jié)合起來的條件。

小組成員在桂彥老師的帶領(lǐng)下已初步了解了圖像融合的原理以及過程，并研究了圖像融合的算法。并在暑假期間進(jìn)行分組學(xué)習(xí)了Android平臺(tái)與Web后臺(tái)的開發(fā)，為接下來的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)打下了基礎(chǔ)。目前小組成員正積極學(xué)習(xí)和研究基于圖像融合技術(shù)的云端真實(shí)場(chǎng)景重現(xiàn)系統(tǒng)，這對(duì)于我們來說仍是一項(xiàng)全新的挑戰(zhàn)。

指導(dǎo)教師承擔(dān)科研課題情況

桂彥，女，1985年1月出生，湖南永州人，博士，長(zhǎng)沙理工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院講師、中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)(CCF)會(huì)員。目前主要研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)視覺、可視媒體智能編輯與處理等，主要在紋理合成/視頻紋理合成、圖像/視頻分割與修補(bǔ)、流體動(dòng)畫等方面取得了一些創(chuàng)新性的研究成果。已在《The Visual Computer》、《Journal of Zhejiang University - Science C (Computers & Electronics)》等國(guó)內(nèi)外權(quán)威際期刊以及CGI2010、VRCAI2011、COMPSE2016等國(guó)際會(huì)議上發(fā)表論文10篇，其中SCI收錄論文4篇，EI收錄論文6篇。目前主持國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目1項(xiàng)（名稱：利用外觀相似性和全局拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的重復(fù)元素提取與合成技術(shù)研究，項(xiàng)目編號(hào)：61402053）；湖南省教育廳科研項(xiàng)目1項(xiàng)（名稱：基于DNN的灰度圖像彩色化在圖像編輯處理中的應(yīng)用研究項(xiàng)目編號(hào)：16C0046）。

項(xiàng)目研究和實(shí)驗(yàn)的目的、內(nèi)容和要解決的主要問題

一、項(xiàng)目研究的背景及意義

數(shù)字圖像處理與應(yīng)用在國(guó)際計(jì)算機(jī)學(xué)術(shù)界和工業(yè)界一直都備受關(guān)注，只不過由于過去受到計(jì)算平臺(tái)處理性能的限制，很多理論的實(shí)現(xiàn)不能在實(shí)際應(yīng)用上取得使人滿意的效果。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和智能手機(jī)的普及，設(shè)備的處理性能也獲得了進(jìn)一步的提升，部分圖像處理技術(shù)也從理論走向了商用化。目前市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了許多基于安卓平臺(tái)的圖像處理軟件，如Skitch、Photowonder、美圖秀秀等，并且已經(jīng)獲得了市場(chǎng)的肯定。

相比于過去的照相機(jī)拍照—電腦處理模式，手機(jī)的攝像鏡頭雖然在硬件上有一定的劣勢(shì)，但是手機(jī)攝影輕便、快捷、簡(jiǎn)單等特點(diǎn)也是傳統(tǒng)處理方式無法比擬的。因而智能手機(jī)市場(chǎng)上的數(shù)字圖像處理取得了快速的發(fā)展。不過，目前市面上數(shù)字圖像處理軟件的功能主要集中在濾鏡、馬賽克、貼圖等，大多是對(duì)拍攝的圖片進(jìn)行即時(shí)、簡(jiǎn)單的處理，缺少高級(jí)的圖像處理功能。

目前，隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，特別是國(guó)家推進(jìn)了我國(guó)信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，用戶的互聯(lián)網(wǎng)接入速度已經(jīng)獲得了極大的提升，使云計(jì)算平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)有了現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)。目前云平臺(tái)具有極大的想象空間，云存儲(chǔ)、云端計(jì)算、云服務(wù)等都有著廣泛的前景。包括微軟、谷歌、騰訊、百度在內(nèi)的知名企業(yè)都在大力推動(dòng)“云”的發(fā)展，微軟已將“移動(dòng)優(yōu)先，云優(yōu)先”作為公司的發(fā)展戰(zhàn)略。云計(jì)算能使用戶只要身邊有互聯(lián)網(wǎng)接入，便可訪問所有功能，其基于云端的計(jì)算平臺(tái)具有“快速彈性”的特性，即服務(wù)器的資源可由多個(gè)用戶共享，極大提高了計(jì)算效率與資源的利用率。

二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>

目前，智能手機(jī)上圖像處理軟件高級(jí)功能的缺少，最重要的一個(gè)原因在于目前手機(jī)的處理性能仍然無法支撐高分辨率圖像處理的計(jì)算量，受限于手機(jī)處理器主頻與電池容量，無法獲得一個(gè)較好的用戶體驗(yàn)。

為了解決智能手機(jī)處理圖像性能與功耗的短板，我們結(jié)合當(dāng)下蓬勃發(fā)展的云計(jì)算概念，提出了“先由終端提供用戶交互，再由云端服務(wù)完成計(jì)算任務(wù)”的處理流程，目的是通過結(jié)合已有的智能手機(jī)平臺(tái)在用戶交互的優(yōu)勢(shì)與云計(jì)算不耗費(fèi)本地資源的特點(diǎn)，來實(shí)現(xiàn)具有較高處理性能要求的圖像處理算法，達(dá)到1+1>2的效果。通過該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，我們可以深入探討圖像處理與云端服務(wù)兩者在實(shí)際生活中的應(yīng)用，以及如何更好地發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)來將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容真正應(yīng)用到生活實(shí)踐中。

三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

基于指導(dǎo)老師在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)視覺、可視媒體智能編輯與處理等方面的積累，針對(duì)移動(dòng)終端數(shù)字圖像處理的實(shí)際需求，我們開發(fā)的基于圖像融合技術(shù)的云端真實(shí)場(chǎng)景重現(xiàn)系統(tǒng)可以在保證具有良好用戶體驗(yàn)的同時(shí)，兼顧了計(jì)算速度與智能手機(jī)應(yīng)用對(duì)耗電量、發(fā)熱等方面的要求。

我們開發(fā)的基于圖像融合技術(shù)的云端真實(shí)場(chǎng)景重現(xiàn)系統(tǒng)主要分為Android與Web云服務(wù)器兩個(gè)部分：

1）Android平臺(tái)主要分為圖像處理及交互模塊、用戶登陸與歷史管理模塊、輔助模塊三大功能。其中，圖像處理及交互要求系統(tǒng)整體擁有良好的用戶界面設(shè)計(jì)、動(dòng)畫效果，并實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸摸屏上的多指縮放、旋轉(zhuǎn)圖片等功能以提供良好的用戶體驗(yàn)，并且能夠通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行融合渲染；用戶登陸與歷史管理模塊使得用戶可以通過賬號(hào)登陸來在不同的平臺(tái)上對(duì)處理文件的管理，并可以訪問歷史渲染圖像進(jìn)行下載、查看、刪除等操作；輔助模塊主要用于用戶操作指引、照相取景輔助等功能，通過這些功能來增強(qiáng)軟件的使用價(jià)值。

2）Web云服務(wù)器部以全分辨率圖像融合處理、用戶管理與歷史記錄保存為主，并提供與Android終端通信接口。其中，圖像融合處理模塊具有處理隊(duì)列、實(shí)時(shí)融合存儲(chǔ)等功能，并通過數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)管理；用戶管理與歷史記錄模塊為終端的賬號(hào)登陸提供了接口，使得終端可以通過該接口實(shí)現(xiàn)對(duì)具體文件的操作。

相較于傳統(tǒng)圖像處理模式將所有計(jì)算全部放在本地處理導(dǎo)致的處理速度慢、功耗大、手機(jī)發(fā)熱高等的問題，我們采用的Android與Web云服務(wù)相結(jié)合的方式，通過將計(jì)算任務(wù)發(fā)送至云端處理的方式，在保留手機(jī)良好用戶交互體驗(yàn)的同時(shí)，又避免了傳統(tǒng)方式的缺點(diǎn)， 具有良好的實(shí)用價(jià)值。

四、擬解決的主要問題

1）圖像融合算法的實(shí)現(xiàn)，并確保其在性能與資源使用上取得良好的平衡。

2）實(shí)現(xiàn)Android平臺(tái)上的用戶交互功能，包括但不限于圖像內(nèi)容讀取、圖像區(qū)域框選、實(shí)時(shí)融合預(yù)覽、輔助取景等功能。

3）完成Web云服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)其與Android的通信功能，云平臺(tái)應(yīng)當(dāng)具有圖像融合、多用戶管理、歷史記錄等功能。

4）搭建Web云服務(wù)的軟硬件平臺(tái)，并能夠通過互聯(lián)網(wǎng)與用戶終端通信。

5）設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)能夠響應(yīng)多用戶訪問處理的云平臺(tái)系統(tǒng)。

國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)態(tài)

一、圖像融合技術(shù)研究現(xiàn)狀與動(dòng)態(tài)

數(shù)字圖像處理在工業(yè)領(lǐng)域與民用領(lǐng)域一直有著廣泛的應(yīng)用。圖像融合（Image Fusion）是指將多源信道所采集到的關(guān)于同一目標(biāo)的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過圖像處理和計(jì)算機(jī)技術(shù)等，最大限度的提取各自信道中的有利信息，最后綜合成高質(zhì)量的圖像，以提高圖像信息的利用率、改善計(jì)算機(jī)解譯精度和可靠性、提升原始圖像的空間分辨率和光譜分辨率，利于使用。

在工業(yè)領(lǐng)域，圖像融合有許多值得研究的方面，比如地球觀測(cè)衛(wèi)星能夠提供包括不同空間、時(shí)間、譜段的電磁光譜的不同部分的數(shù)據(jù)。為了充分利用日益增長(zhǎng)的多源數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)融合技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生了。 融合后的圖像在結(jié)合了不同傳感器特征之后，它能更好的反應(yīng)現(xiàn)實(shí)，提高容量，得到更可靠的結(jié)論。圖像擁有時(shí)間、空間、光譜等特征，因此，這樣可以更全面的觀測(cè)對(duì)象^[1]，如圖1所示，通過將衛(wèi)星不同傳感器獲取的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)行融合后，可以獲得更加全面的觀測(cè)信息。

圖1 圖像融合在衛(wèi)星遙感方面的應(yīng)用

在民用領(lǐng)域，在醫(yī)學(xué)圖像分析、安全導(dǎo)航、交通檢測(cè)等方面都有著重大的應(yīng)用價(jià)值。如圖2所示，在醫(yī)學(xué)圖像分析上，通過將MRI與PET掃描圖像進(jìn)行融合，可以更好地輔助醫(yī)生對(duì)患者情況做出判斷。除此之外，在日常生活中，圖像融合還可用于無縫添加原圖像所缺失的內(nèi)容，或通過融合技術(shù)進(jìn)行藝術(shù)的在創(chuàng)作，營(yíng)造出普通攝影無法表達(dá)的意境。

圖2 圖像融合在醫(yī)療方面的應(yīng)用

Patrick Pérez在2003年發(fā)表了論文《Poisson Image Editing》，其在圖像無縫融合方面的研究成為了后來圖像融合領(lǐng)域的一個(gè)經(jīng)典方法。如圖3所示，在采用該方法處理圖像之后的融合效果可以達(dá)到令人滿意的水準(zhǔn)，為本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了理論支持。

圖3 采用論文方法實(shí)現(xiàn)的圖像融合效果

二、Android平臺(tái)發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用

Android是一個(gè)基于Linux內(nèi)核的開放源代碼移動(dòng)操作系統(tǒng)，由Google成立的Open Handset Alliance（開放手持設(shè)備聯(lián)盟）持續(xù)領(lǐng)導(dǎo)與開發(fā)，主要設(shè)計(jì)用于觸屏移動(dòng)設(shè)備如智能手機(jī)和平板電腦。Android從最早的1.0版本已經(jīng)發(fā)展到了現(xiàn)在的7.0（Android Nougat），據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球每天有超過100萬部Android設(shè)備被激活。2009年Android只占據(jù)全球智能手機(jī)操作系統(tǒng)市場(chǎng)2.8%的份額，這個(gè)數(shù)字在2010年增長(zhǎng)到了33%，而根據(jù)市場(chǎng)研究公司凱度（Kantar Worldpanel ComTech）的最新研究報(bào)告，Android手機(jī)在全球市場(chǎng)上的占有率已經(jīng)達(dá)到了驚人的76.4%^[2]，這意味著每十個(gè)人里面，就有7-8個(gè)人使用基于Android平臺(tái)的智能設(shè)備。安卓系統(tǒng)發(fā)展如此迅速和其開源、易移植的特點(diǎn)時(shí)分不開的，它可以被用在大部分的電子產(chǎn)品上，包括智能手機(jī)、各類電腦、電視等，其中比例最大的還是移動(dòng)智能終端^[3]。

Android操作系統(tǒng)的核心屬于Linux內(nèi)核的一個(gè)分支，具有典型的Linux調(diào)度和功能^[4]，除此之外，Google為了能讓Linux在移動(dòng)設(shè)備上良好的運(yùn)行，對(duì)其進(jìn)行了修改和擴(kuò)充。如圖4所示，Android的系統(tǒng)架構(gòu)大致分為了四層，分別為Linux內(nèi)核層、庫和進(jìn)行時(shí)、框架層和應(yīng)用層。Android的體系架構(gòu)是鼓勵(lì)系統(tǒng)組件重用，共享組件之間的數(shù)據(jù)，并定義組件間的訪問權(quán)限控制?？梢哉f，這些層次結(jié)構(gòu)相互獨(dú)立，又互相關(guān)聯(lián)^[5]。

圖4  Android 系統(tǒng)架構(gòu)圖

在2014年Google I/O 大會(huì)上，Android正式發(fā)布了其5.0版本，該版本最大的改進(jìn)為將原有Android 使用的Dalvik虛擬機(jī)完全廢棄，徹底采用了全新的ART模式。Dalvik模式與ART模式最大的不同在于Dalvik采用的是實(shí)時(shí)編譯（JIT：Just in time），即在應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)將程序的Java字節(jié)碼翻譯成機(jī)器碼（native code）執(zhí)行^[5]，導(dǎo)致每次應(yīng)用運(yùn)行時(shí)都需要重新將字節(jié)碼翻譯，浪費(fèi)了大量的時(shí)間與機(jī)器資源；而ART采用的是預(yù)編譯（AOT：ahead of time），即在應(yīng)用安裝時(shí)一次性將本地代碼編譯完畢，從而節(jié)省了運(yùn)行時(shí)開銷，并降低了電量的消耗，顯著提升了運(yùn)行效率。如圖5所示，在Nexus5上Art模式相較于Dalvik有著較高的優(yōu)勢(shì)。

圖5  Nexus5上ART模式與Dalvik模式效率對(duì)比

近年來，隨著智能終端行業(yè)的不斷發(fā)展，其機(jī)身搭載的攝像鏡頭素質(zhì)也得到了巨大的提升。目前市面上的手機(jī)搭載的鏡頭像素?cái)?shù)量已經(jīng)普遍達(dá)到了一千三百萬，且成像質(zhì)量也已達(dá)到了令人滿意的水平，因而智能手機(jī)已經(jīng)從事實(shí)上取代了專業(yè)攝影設(shè)備成為了人們?nèi)粘Ｅ恼盏氖走x。正是因?yàn)槿绱?，智能手機(jī)領(lǐng)域的圖像處理軟件得到了極大的發(fā)展，人們對(duì)照片后期處理的需求也在不斷攀升。根據(jù)騰訊應(yīng)用寶提供的數(shù)據(jù)，Android手機(jī)上美圖秀秀軟件的下載量已經(jīng)達(dá)到了3.3億人次^[6]，可見圖像處理軟件在市場(chǎng)上擁有廣泛的需求。如圖6所示，目前手機(jī)上圖像處理軟件功能還是以濾鏡、拼圖等功能為主，仍然具有極大的發(fā)展空間。

圖6 指劃修圖軟件界面

三、Web云計(jì)算服務(wù)的應(yīng)用與發(fā)展

云計(jì)算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算方式，如圖7所示，通過這種方式，共享的軟硬件資源和信息可以按需求提供給計(jì)算機(jī)各種終端和其他設(shè)備。繼1980年代大型計(jì)算機(jī)到客戶端-服務(wù)器的大轉(zhuǎn)變之后，云計(jì)算成為了下一個(gè)巨變。用戶不再需要了解“云”中基礎(chǔ)設(shè)施的細(xì)節(jié)，不必具有相應(yīng)的專業(yè)知識(shí)，也無需直接進(jìn)行控制^[7]。云計(jì)算描述了一種基于互聯(lián)網(wǎng)的新的IT服務(wù)增加、使用和交付模式，通常涉及通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動(dòng)態(tài)易擴(kuò)展而且經(jīng)常是虛擬化的資源^[8]。這種方式極大提高了資源的利用率，并降低了使用成本。

圖7 通用云計(jì)算共享軟硬件資源

近年來，隨著世界互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的不斷發(fā)展，云計(jì)算已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)想正式走向了現(xiàn)實(shí)應(yīng)用。在國(guó)家層面，各個(gè)國(guó)家都十分重視其發(fā)展研究，特別是我國(guó)在積極推進(jìn)了信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，提出了“互聯(lián)網(wǎng)+”的創(chuàng)新理念，李克強(qiáng)總理在首屆互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)上指出了互聯(lián)網(wǎng)是大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新的新工具，是中國(guó)經(jīng)濟(jì)提質(zhì)增效升級(jí)的“新引擎”，可見其重要作用^[9]。云計(jì)算作為“互聯(lián)網(wǎng)+”中必不可少的一環(huán)，可見其重要性與廣闊的發(fā)展前景。

此外，不少國(guó)際知名公司都將云計(jì)算作為公司發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。微軟在2014年便提出了以“移動(dòng)為先，以云為先”的轉(zhuǎn)型之路^[10]，在其最新操作系統(tǒng)Windows 10上深度整合了云計(jì)算服務(wù)，在商用領(lǐng)域，微軟公司的Azure計(jì)算也是業(yè)內(nèi)標(biāo)桿，體現(xiàn)了云計(jì)算巨大的潛能。云計(jì)算的普及應(yīng)用使得廣大用戶得到了切實(shí)的體驗(yàn)提升，目前國(guó)內(nèi)智能手機(jī)上均搭載了各個(gè)廠商提供的云服務(wù)，通過云端同步、備份等功能真正使得“云”這個(gè)概念深入人心，成為了人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢扇钡囊画h(huán)。

圖8 云計(jì)算部署模型

美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究院的云計(jì)算定義中涉及了關(guān)于云計(jì)算的部署模型^[11]。如圖8所示，按照部署模型分類，其可以分為公有云、私有云、社區(qū)云和混合云這四種類型：

l 公用云（Public Cloud）

公用云服務(wù)可通過網(wǎng)絡(luò)及第三方服務(wù)供應(yīng)者，開放給客戶使用，“公用”一詞并不一定代表“免費(fèi)”，但也可能代表免費(fèi)或相當(dāng)廉價(jià)，公用云并不表示用戶數(shù)據(jù)可供任何人查看，公用云供應(yīng)者通常會(huì)對(duì)用戶實(shí)施使用訪問控制機(jī)制，公用云作為解決方案，既有彈性，又具備成本效益。

l 私有云（Private Cloud）

私有云具備許多公用云環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)，例如彈性、適合提供服務(wù)，兩者差別在于私有云服務(wù)中，數(shù)據(jù)與程序皆在組織內(nèi)管理，且與公用云服務(wù)不同，不會(huì)受到網(wǎng)絡(luò)帶寬、安全疑慮、法規(guī)限制影響；此外，私有云服務(wù)讓供應(yīng)者及用戶更能掌控云基礎(chǔ)架構(gòu)、改善安全與彈性，因?yàn)橛脩襞c網(wǎng)絡(luò)都受到特殊限制。

l 社區(qū)云（Community Cloud）

社區(qū)云由眾多利益相仿的組織掌控及使用，例如特定安全要求、共同宗旨等。社區(qū)成員共同使用云數(shù)據(jù)及應(yīng)用程序。

l 混合云（Hybrid Cloud）

混合云結(jié)合公用云及私有云，這個(gè)模式中，用戶通常將非企業(yè)關(guān)鍵信息外包，并在公用云上處理，但同時(shí)掌控企業(yè)關(guān)鍵服務(wù)及數(shù)據(jù)。

作為一個(gè)新興的發(fā)展領(lǐng)域，云計(jì)算服務(wù)在未來仍然具有極大的想象空間，其彈性計(jì)算的特性也意味著它能使用與傳統(tǒng)計(jì)算方式相比更少的資源去實(shí)現(xiàn)更多的功能。

回顧圖像處理、Android平臺(tái)與云服務(wù)的發(fā)展，其之所以得到了巨大的發(fā)展，很重要的一點(diǎn)是，在其發(fā)展歷程中都不斷切合了用戶需求，三者都提供了一個(gè)全新的功能平臺(tái)，方便人們隨時(shí)隨地享受科技進(jìn)步帶來的便利。我們希望通過基于圖像融合技術(shù)的云端真實(shí)場(chǎng)景重現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，讓更多使用者受益的同時(shí)，也能提高自己的開發(fā)水平，完善自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)。

參考文獻(xiàn)：

[1]扈少華, 郭寧. 圖像融合方法及應(yīng)用[J]. 科技信息, 2010(28):115-115.

[2]安卓市場(chǎng)份額已接近8成.http://www.ithome.com/html/iphone/216610.htm

[3]儲(chǔ)韜溢. 交互式圖像分割的圖割算法及安卓應(yīng)用[D]. 南京郵電大學(xué), 2014.

[4]Androidology – Part 1 of 3 – Architecture Overview(Video). YouTube. 2008-09-06.

[5]http://huangzihao.me/android_heroes/1、Android體系與系統(tǒng)架構(gòu)/

[6]美圖秀秀.http://sj.qq.com/myapp/search.htm?kw=美圖

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[8]Gartner Says Cloud Computing Will Be As Influential As E-business. Gartner.com. [2010-08-22].

[9] 新華網(wǎng)評(píng)：中國(guó)有了“互聯(lián)網(wǎng)+”計(jì)劃.http://www.netofthings.cn/GuoNei/2015-03/5505.html

[10] 微軟Cloud OS愿景:讓數(shù)據(jù)為每個(gè)人服務(wù).http://storage.it168.com/a2014/0410/1611/000001611995.shtml

[11]NIST. 美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院對(duì)云計(jì)算的定義. 美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究院. 2011年9月.

本項(xiàng)目學(xué)生有關(guān)的研究積累和已取得的成績(jī)

一、有關(guān)研究的積累

（1）總結(jié)了卓越創(chuàng)新課題中的收獲與不足、復(fù)習(xí)了C++、MFC等知識(shí)，還分組學(xué)習(xí)了Android軟件開發(fā)、Web后臺(tái)開發(fā)等方面的知識(shí)。

（2）已初步了解了Android平臺(tái)與Web服務(wù)平臺(tái)通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)作的基本要點(diǎn)，購置了樹莓派、USB接口鍵盤鼠標(biāo)、SD卡等設(shè)備作為搭建云端服務(wù)的開發(fā)測(cè)試平臺(tái)，并了解了樹莓派的性能和使用，并進(jìn)行了基本的調(diào)試與實(shí)驗(yàn)。

（3）熟悉了樹莓派的主要組建與構(gòu)造，了解了樹莓派啟動(dòng)方式及支持的系統(tǒng)，并下載了相應(yīng)的鏡像進(jìn)行系統(tǒng)安裝測(cè)試。

（4）深入學(xué)習(xí)了Android與Web后臺(tái)開發(fā)內(nèi)容，并就實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了多次討論，在討論中逐步完善了系統(tǒng)的功能劃分、云端協(xié)作等，為實(shí)驗(yàn)開展奠定了基礎(chǔ)。

二、已取得的成績(jī)

[1] 計(jì)算機(jī)卓越班2015級(jí)卓越工程師創(chuàng)新課題：基于目標(biāo)對(duì)象移除技術(shù)的圖像修復(fù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)， 2015。

[2] 蘭林濤，桂彥，鄭鎮(zhèn)潮，柳鄧一漫，羅京，王朦.基于Qt開源框架的跨平臺(tái)圖像修復(fù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，軟件，2016，37(8)，pp.47-50.

[3]《夢(mèng)之站官網(wǎng)2.0》，第九屆中國(guó)大學(xué)生程序設(shè)計(jì)大賽全國(guó)三等獎(jiǎng)，2016。

[4]《夢(mèng)之站官網(wǎng)2.0》，第九屆中國(guó)大學(xué)生程序設(shè)計(jì)大賽中南賽區(qū)二等獎(jiǎng)，2016。

[5]第十一屆長(zhǎng)沙理工大學(xué)程序設(shè)計(jì)比賽三等獎(jiǎng)，2016。

項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)和特色

一、項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)

（1）本項(xiàng)目創(chuàng)新性采用了云端服務(wù)進(jìn)行圖像處理，使應(yīng)用場(chǎng)景擺脫了設(shè)備處理性能的限制，使本系統(tǒng)的靈活性、便攜性、可靠性得到了有效保障。

（2）系統(tǒng)通過手機(jī)端進(jìn)行圖像融合的交互與預(yù)覽，符合用戶使用習(xí)慣，降低了操作門檻，同時(shí)通過云端進(jìn)行高性能的融合計(jì)算，在保證快速得到高質(zhì)量效果的同時(shí)降低了用戶終端的電量消耗。

（3）項(xiàng)目研究成果在日常生活中有廣泛的應(yīng)用，并且提供具有兼容性的后臺(tái)接口，可在日后快速擴(kuò)展到其他平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)全平臺(tái)覆蓋。

二、項(xiàng)目特色

（1）系統(tǒng)具有基于圖像融合的真實(shí)場(chǎng)景重現(xiàn)功能、輔助信息采集、云端實(shí)時(shí)處理、多用戶登陸管理與云端存儲(chǔ)等功能。

（2）云端系統(tǒng)采用高度兼容的開發(fā)方式，不僅能夠在高性能服務(wù)器上為大規(guī)模用戶提供服務(wù)，而且兼容廉價(jià)硬件平臺(tái)，為個(gè)人搭建私有平臺(tái)提供了解決方案。

（3）項(xiàng)目工作將獲得一套實(shí)用系統(tǒng)（Android用戶端與Web服務(wù)端），可以作為互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下交互協(xié)作的一個(gè)案例。

項(xiàng)目的技術(shù)路線及預(yù)期成果

一、項(xiàng)目技術(shù)路線

1. 系統(tǒng)目標(biāo)功能設(shè)計(jì)與工作框架

1.1 系統(tǒng)總體功能

本系統(tǒng)總體功能設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體功能設(shè)計(jì)

l 源圖像區(qū)域選取模塊：用戶打開源圖像后，可直接通過手指進(jìn)行目標(biāo)區(qū)域點(diǎn)選的點(diǎn)選操作，支持主流圖像格式；

l 目標(biāo)區(qū)域融合定位模塊：提取用戶在上一步點(diǎn)選的區(qū)域，以懸浮的形式置于目標(biāo)圖像內(nèi)，用戶可自由拖動(dòng)其位置、改變大小；

l 本地實(shí)時(shí)預(yù)覽模塊：待全部調(diào)整完畢后，Android本地在降低圖像分辨率后進(jìn)行融合，并顯示融合效果；

l 云端處理接口與結(jié)果獲取模塊：將圖像及融合信息發(fā)送至云端服務(wù)器進(jìn)行處理，待服務(wù)器處理完畢后再進(jìn)行讀?。?/span>

l 最終結(jié)果導(dǎo)出模塊：用戶可選擇導(dǎo)出最終結(jié)果到本地存儲(chǔ)器，也可以直接分享至微博、微信等社交平臺(tái)；

l 用戶注冊(cè)登陸模塊與歷史圖像查看模塊：系統(tǒng)提供了用戶注冊(cè)與管理功能，用戶第一次注冊(cè)之后，即可在頁面對(duì)歷史的融合圖像進(jìn)行查看或刪除操作；

l 圖像融合隊(duì)列：當(dāng)云端服務(wù)器待融合圖像過多時(shí)，將待融合圖像按世間順序入隊(duì)，依次進(jìn)行融合操作。

本系統(tǒng)目前還在設(shè)計(jì)階段，后期會(huì)添加如用戶攝影融合輔助等功能，豐富系統(tǒng)功能。

1.2 系統(tǒng)工作流程設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用本地平臺(tái)與云端服務(wù)相結(jié)合的模式，通過本地操作提升用戶交互的友好度、便利程度，使用云端服務(wù)進(jìn)行對(duì)應(yīng)目標(biāo)的即時(shí)融合，避免了本地融合導(dǎo)致的速度過慢、發(fā)熱、耗電量大等問題。系統(tǒng)主要工作流程如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)主要工作流程設(shè)計(jì)圖

1.3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

當(dāng)用戶需要在云端上進(jìn)行下一步的融合工作時(shí)，由Android平臺(tái)程序通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求，并將相應(yīng)的信息內(nèi)容發(fā)送至服務(wù)器，必要信息內(nèi)容如表1所示。云端服務(wù)在接收到數(shù)據(jù)之后，將待處理圖像加入至處理隊(duì)列中，并將處理狀態(tài)碼發(fā)回客戶端。

表1 用戶端發(fā)送的信息內(nèi)容設(shè)計(jì)

序號(hào)

內(nèi)容

1

源區(qū)域圖像信息

2

源區(qū)域選定區(qū)間信息

3

目標(biāo)區(qū)域圖像

4

選取內(nèi)容相對(duì)位置、縮放信息

5

用戶唯一識(shí)別碼