學(xué)校名稱

長沙理工大學(xué)

學(xué)生姓名

學(xué)  號

專      業(yè)

性 別

入 學(xué) 年 份

蘭林濤

201550080535

計算機科學(xué)與技術(shù)

男

2015

鄭鎮(zhèn)潮

201550080134

計算機科學(xué)與技術(shù)

男

2015

柳鄧一漫

201550080430

計算機科學(xué)與技術(shù)

男

2015

黃如釗

201550080333

計算機科學(xué)與技術(shù)

男

2015

羅京

201550080111

計算機科學(xué)與技術(shù)

男

2015

指導(dǎo)教師

桂彥

職稱

講師

項目所屬

一級學(xué)科

計算機科學(xué)與技術(shù)

項目科類(理科/文科)

理科

學(xué)生曾經(jīng)參與科研的情況

本學(xué)生團隊的五名組員均來自長沙理工大學(xué)2015級計算機科學(xué)與技術(shù)卓越班，團隊成員之間聯(lián)系緊密，配合默契，組員學(xué)習(xí)成績優(yōu)良，喜歡鉆研，有較強的創(chuàng)新能力與動手能力，特別是對新鮮事物敏感，在學(xué)好自身專業(yè)的同時，均希望參加大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新實驗計劃項目夯實計算機科學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)，同時進一步提高實際動手能力和創(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)曾參加第九屆中國大學(xué)生程序設(shè)計大賽，并獲得了國賽三等獎、中南賽區(qū)二等獎、第十一屆長沙理工大學(xué)程序設(shè)計比賽三等獎的成績，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年申報并實施了計算機與通信工程學(xué)院卓越工程師創(chuàng)新課題，并已順利結(jié)題。

我校計算機與通信工程學(xué)院已將“智能感知與計算機視覺方向”作為計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的重點培養(yǎng)方向之一，該專業(yè)是國家級特色專業(yè)、教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”試點專業(yè)。小組成員均為計算機科學(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)計上有了一定的基礎(chǔ)，了解了計算機網(wǎng)絡(luò)原理與應(yīng)用技術(shù)，初步具備了將Android平臺與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。并在暑假期間進行分組學(xué)習(xí)了Android平臺與Web后臺的開發(fā)，為接下來的創(chuàng)新實驗打下了基礎(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)的云端真實場景重現(xiàn)系統(tǒng)，這對于我們來說仍是一項全新的挑戰(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，長沙理工大學(xué)計算機與通信工程學(xué)院講師、中國計算機學(xué)會(CCF)會員。目前主要研究方向為計算機圖形學(xué)、計算機視覺、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、流體動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)》等國內(nèi)外權(quán)威際期刊以及CGI2010、VRCAI2011、COMPSE2016等國際會議上發(fā)表論文10篇，其中SCI收錄論文4篇，EI收錄論文6篇。目前主持國家自然科學(xué)基金青年基金項目1項（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，項目編號：61402053）；湖南省教育廳科研項目1項（名稱：基于DNN的灰度圖像彩色化在圖像編輯處理中的應(yīng)用研究項目編號：16C0046）。

項目研究和實驗的目的、內(nèi)容和要解決的主要問題

一、項目研究的背景及意義

數(shù)字圖像處理與應(yīng)用在國際計算機學(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算平臺處理性能的限制，很多理論的實現(xiàn)不能在實際應(yīng)用上取得使人滿意的效果。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和智能手機的普及，設(shè)備的處理性能也獲得了進一步的提升，部分圖像處理技術(shù)也從理論走向了商用化。目前市場上已經(jīng)出現(xiàn)了許多基于安卓平臺的圖像處理軟件，如Skitch、Photowonder、美圖秀秀等，并且已經(jīng)獲得了市場的肯定。

相比于過去的照相機拍照—電腦處理模式，手機的攝像鏡頭雖然在硬件上有一定的劣勢，但是手機攝影輕便、快捷、簡單等特點也是傳統(tǒng)處理方式無法比擬的。因而智能手機市場上的數(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，大多是對拍攝的圖片進行即時、簡單的處理，缺少高級的圖像處理功能。

目前，隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，特別是國家推進了我國信息基礎(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，使云計算平臺的實現(xiàn)有了現(xiàn)實基礎(chǔ)。目前云平臺具有極大的想象空間，云存儲、云端計算、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“云”的發(fā)展，微軟已將“移動優(yōu)先，云優(yōu)先”作為公司的發(fā)展戰(zhàn)略。云計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，其基于云端的計算平臺具有“快速彈性”的特性，即服務(wù)器的資源可由多個用戶共享，極大提高了計算效率與資源的利用率。

二、實驗?zāi)康?/span>

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

為了解決智能手機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)完成計算任務(wù)”的處理流程，目的是通過結(jié)合已有的智能手機平臺在用戶交互的優(yōu)勢與云計算不耗費本地資源的特點，來實現(xiàn)具有較高處理性能要求的圖像處理算法，達到1+1>2的效果。通過該系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)，我們可以深入探討圖像處理與云端服務(wù)兩者在實際生活中的應(yīng)用，以及如何更好地發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢來將實驗內(nèi)容真正應(yīng)用到生活實踐中。

三、實驗內(nèi)容

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

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

1）Android平臺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、動畫效果，并實現(xiàn)多點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，并且能夠通過網(wǎng)絡(luò)進行融合渲染；用戶登陸與歷史管理模塊使得用戶可以通過賬號登陸來在不同的平臺上對處理文件的管理，并可以訪問歷史渲染圖像進行下載、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軟件的使用價值。

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列、實時融合存儲等功能，并通過數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)管理；用戶管理與歷史記錄模塊為終端的賬號登陸提供了接口，使得終端可以通過該接口實現(xiàn)對具體文件的操作。

相較于傳統(tǒng)圖像處理模式將所有計算全部放在本地處理導(dǎo)致的處理速度慢、功耗大、手機發(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，通過將計算任務(wù)發(fā)送至云端處理的方式，在保留手機良好用戶交互體驗的同時，又避免了傳統(tǒng)方式的缺點， 具有良好的實用價值。

四、擬解決的主要問題

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

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

3）完成Web云服務(wù)平臺，實現(xiàn)其與Android的通信功能，云平臺應(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，并能夠通過互聯(lián)網(wǎng)與用戶終端通信。

5）設(shè)計實現(xiàn)能夠響應(yīng)多用戶訪問處理的云平臺系統(tǒng)。

國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài)

一、圖像融合技術(shù)研究現(xiàn)狀與動態(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)過圖像處理和計算機技術(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、改善計算機解譯精度和可靠性、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，比如地球觀測衛(wèi)星能夠提供包括不同空間、時間、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的多源數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)融合技術(shù)應(yīng)運而生了。 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，提高容量，得到更可靠的結(jié)論。圖像擁有時間、空間、光譜等特征，因此，這樣可以更全面的觀測對象^[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、交通檢測等方面都有著重大的應(yīng)用價值。如圖2所示，在醫(yī)學(xué)圖像分析上，通過將MRI與PET掃描圖像進行融合，可以更好地輔助醫(yī)生對患者情況做出判斷。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)進行藝術(shù)的在創(chuàng)作，營造出普通攝影無法表達的意境。

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到令人滿意的水準(zhǔn)，為本系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了理論支持。

圖3 采用論文方法實現(xiàn)的圖像融合效果

二、Android平臺發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用

Android是一個基于Linux內(nèi)核的開放源代碼移動操作系統(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)計用于觸屏移動設(shè)備如智能手機和平板電腦。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，全球每天有超過100萬部Android設(shè)備被激活。2009年Android只占據(jù)全球智能手機操作系統(tǒng)市場2.8%的份額，這個數(shù)字在2010年增長到了33%，而根據(jù)市場研究公司凱度（Kantar Worldpanel ComTech）的最新研究報告，Android手機在全球市場上的占有率已經(jīng)達到了驚人的76.4%^[2]，這意味著每十個人里面，就有7-8個人使用基于Android平臺的智能設(shè)備。安卓系統(tǒng)發(fā)展如此迅速和其開源、易移植的特點時分不開的，它可以被用在大部分的電子產(chǎn)品上，包括智能手機、各類電腦、電視等，其中比例最大的還是移動智能終端^[3]。

Android操作系統(tǒng)的核心屬于Linux內(nèi)核的一個分支，具有典型的Linux調(diào)度和功能^[4]，除此之外，Google為了能讓Linux在移動設(shè)備上良好的運行，對其進行了修改和擴充。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、庫和進行時、框架層和應(yīng)用層。Android的體系架構(gòu)是鼓勵系統(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 大會上，Android正式發(fā)布了其5.0版本，該版本最大的改進為將原有Android 使用的Dalvik虛擬機完全廢棄，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采用的是實時編譯（JIT：Just in time），即在應(yīng)用程序運行時將程序的Java字節(jié)碼翻譯成機器碼（native code）執(zhí)行^[5]，導(dǎo)致每次應(yīng)用運行時都需要重新將字節(jié)碼翻譯，浪費了大量的時間與機器資源；而ART采用的是預(yù)編譯（AOT：ahead of time），即在應(yīng)用安裝時一次性將本地代碼編譯完畢，從而節(jié)省了運行時開銷，并降低了電量的消耗，顯著提升了運行效率。如圖5所示，在Nexus5上Art模式相較于Dalvik有著較高的優(yōu)勢。

圖5  Nexus5上ART模式與Dalvik模式效率對比

近年來，隨著智能終端行業(yè)的不斷發(fā)展，其機身搭載的攝像鏡頭素質(zhì)也得到了巨大的提升。目前市面上的手機搭載的鏡頭像素數(shù)量已經(jīng)普遍達到了一千三百萬，且成像質(zhì)量也已達到了令人滿意的水平，因而智能手機已經(jīng)從事實上取代了專業(yè)攝影設(shè)備成為了人們?nèi)粘Ｅ恼盏氖走x。正是因為如此，智能手機領(lǐng)域的圖像處理軟件得到了極大的發(fā)展，人們對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手機上美圖秀秀軟件的下載量已經(jīng)達到了3.3億人次^[6]，可見圖像處理軟件在市場上擁有廣泛的需求。如圖6所示，目前手機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云計算服務(wù)的應(yīng)用與發(fā)展

云計算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計算方式，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算機各種終端和其他設(shè)備。繼1980年代大型計算機到客戶端-服務(wù)器的大轉(zhuǎn)變之后，云計算成為了下一個巨變。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，也無需直接進行控制^[7]。云計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)來提供動態(tài)易擴展而且經(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，云計算已經(jīng)從實驗室的構(gòu)想正式走向了現(xiàn)實應(yīng)用。在國家層面，各個國家都十分重視其發(fā)展研究，特別是我國在積極推進了信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，提出了“互聯(lián)網(wǎng)+”的創(chuàng)新理念，李克強總理在首屆互聯(lián)網(wǎng)大會上指出了互聯(lián)網(wǎng)是大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新的新工具，是中國經(jīng)濟提質(zhì)增效升級的“新引擎”，可見其重要作用^[9]。云計算作為“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，不少國際知名公司都將云計算作為公司發(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上深度整合了云計算服務(wù)，在商用領(lǐng)域，微軟公司的Azure計算也是業(yè)內(nèi)標(biāo)桿，體現(xiàn)了云計算巨大的潛能。云計算的普及應(yīng)用使得廣大用戶得到了切實的體驗提升，目前國內(nèi)智能手機上均搭載了各個廠商提供的云服務(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 云計算部署模型

美國國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究院的云計算定義中涉及了關(guān)于云計算的部署模型^[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”，但也可能代表免費或相當(dāng)廉價，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)者通常會對用戶實施使用訪問控制機制，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，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，因為用戶與網(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，但同時掌控企業(yè)關(guān)鍵服務(wù)及數(shù)據(jù)。

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

回顧圖像處理、Android平臺與云服務(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，三者都提供了一個全新的功能平臺，方便人們隨時隨地享受科技進步帶來的便利。我們希望通過基于圖像融合技術(shù)的云端真實場景重現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計，讓更多使用者受益的同時，也能提高自己的開發(fā)水平，完善自己的知識結(jié)構(gòu)。

參考文獻：

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

[3]儲韜溢. 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

[7]Danielson, Krissi. Distinguishing Cloud Computing from Utility Computing. Ebizq.net. 2008-03-26.

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

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

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

[11]NIST. 美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院對云計算的定義. 美國國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究院. 2011年9月.

本項目學(xué)生有關(guān)的研究積累和已取得的成績

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，還分組學(xué)習(xí)了Android軟件開發(fā)、Web后臺開發(fā)等方面的知識。

（2）已初步了解了Android平臺與Web服務(wù)平臺通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)作的基本要點，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)測試平臺，并了解了樹莓派的性能和使用，并進行了基本的調(diào)試與實驗。

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

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

二、已取得的成績

[1] 計算機卓越班2015級卓越工程師創(chuàng)新課題：基于目標(biāo)對象移除技術(shù)的圖像修復(fù)系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)， 2015。

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

[3]《夢之站官網(wǎng)2.0》，第九屆中國大學(xué)生程序設(shè)計大賽全國三等獎，2016。

[4]《夢之站官網(wǎng)2.0》，第九屆中國大學(xué)生程序設(shè)計大賽中南賽區(qū)二等獎，2016。

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

項目的創(chuàng)新點和特色

一、項目的創(chuàng)新點

（1）本項目創(chuàng)新性采用了云端服務(wù)進行圖像處理，使應(yīng)用場景擺脫了設(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)通過手機端進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，同時通過云端進行高性能的融合計算，在保證快速得到高質(zhì)量效果的同時降低了用戶終端的電量消耗。

（3）項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接口，可在日后快速擴展到其他平臺，實現(xiàn)全平臺覆蓋。

二、項目特色

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

（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)，而且兼容廉價硬件平臺，為個人搭建私有平臺提供了解決方案。

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

項目的技術(shù)路線及預(yù)期成果

一、項目技術(shù)路線

1. 系統(tǒng)目標(biāo)功能設(shè)計與工作框架

1.1 系統(tǒng)總體功能

本系統(tǒng)總體功能設(shè)計如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體功能設(shè)計

l 源圖像區(qū)域選取模塊：用戶打開源圖像后，可直接通過手指進行目標(biāo)區(qū)域點選的點選操作，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)，用戶可自由拖動其位置、改變大?。?/span>

l 本地實時預(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)器進行處理，待服務(wù)器處理完畢后再進行讀取；

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

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

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

本系統(tǒng)目前還在設(shè)計階段，后期會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

本系統(tǒng)采用本地平臺與云端服務(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)進行對應(yīng)目標(biāo)的即時融合，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)計圖

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

當(dāng)用戶需要在云端上進行下一步的融合工作時，由Android平臺程序通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)向服務(wù)器發(fā)送請求，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

序號

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)容相對位置、縮放信息

5

用戶唯一識別碼