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摘要 在最近几年,移动通信和互联网是当今世界发展最快、市场潜力最大的两大产业,作为通信与互联网的结合,新兴的移动互联网将具有更加诱人的前景,未来将是一个信息与服务移动化的时代。
在 3G 通信与智能移动终端的推动下,移动互联网将进入高速发展时期,各通信运营商、传统互联网公司都在争夺这个具有无限发展潜力的市场。
在终端系统方面,苹果公司的 iOS、谷歌公司的
Android以及微软公司的 WP7 已经占据智能手机操作系统的 90以上的市场份额,而 在
Android 以 46的市场占率成为全球最大的智能移动操作系统,
Android Market上的应用程序已超过 50 万个。
本文将选择
Android 平台作为图像特效库的移植对象,并在
Android 上设计并实现一个图像特效处理软件。
本文的主要工作和创新点包括: (1)使用 C 语言编写了一个包含 31 种图像特效变换的算法,为了提高算法在时间与空间的效率以适应嵌入式设备的硬件环境,本文对每一种算法都进行了充分的优化与改进。
本文实现的图像特效库还具有跨平台的特征,目前已经应用到了康佳生产的主频仅有 300MHz 的中低端手机。
(2)设计并实现了基于
Android 的图像特效软件,该软件上层使用 JAVA语言编写 UI 界面,底层使用 JNI 技术调用 C 语言实现的图像特效库,另外也与Google Market 上的其他两款同类型软件美图秀秀与魔图精灵经行了一些对比,相对来说本文实现的图像特效软件更加偏向于专业的图像处理,而其他两款软件的主要特色是对图像加以装饰与美化。
(3)本文实现的 31 种图像特效变换涵盖图像处理的多个方面,其中在素描与油画的实现上提出了一些新的方法,性能与效果可以与 PC 平台广泛应用的专业图像处理软件 Photoshop 以及 Paint.NET 相媲美。
关键词 图像特效;
Android; 移动互联网; Java 本地调用; NDK I AbstractIn recent years the mobile communication and the Internet are the worldsfastest-growing and most market potential industry. As the combination of thecommunication and the Internet the new mobile Internet will have even temptingprospects and the future will be the age of the mobile information and services.Driven by 3 G mobile communication and intelligent terminal the mobile Internetcomes into the high speed development period. Every telecommunications operatorsand traditional Internet companies are competing for the unlimited potential market.As for the end system Apples iOS Googles
Android and Microsoft company’s WP7have dominated the market accounting for more than 90 market share in the SmartPhone operating system.
Android is the worlds most popular intelligent mobileoperating system occupying 46 of the market share. Up to now there are more than500000 application program in the
Android Market. This paper will choose Androidplatform as the object of the image effect library transplantation and then design andimplement the image effects processing software based on the
Android platform. Thework has been done and the innovations are listed as follows: 1 I have writen a image effect library using C program language which contains31 kinds of algorithm of image effects transform. In order to improve the algorithm intime and space to adapt to the efficiency of the embedded system hardwareenvironment I have done abundant optimization and improvement for its. Thisimage effect library alse has cross-platform characteristics to now it has alreadyapplied to Konka’s mobile phone with only 300MHz CPU frequency. 2 I have designed and implemented a image effect software based on Androidplatform. The upper UI interface which invoke the bottom C program language’simplementation using JNI technology has writen using JAVA program language. Bycontrast with the same kind of
Android Market’s softwares PhotoShow andPhotoWonder the image effect software is more like professional image processing IIand the other two software’s main features are photo decorate and photobeautification. 3 The 31 kinds of image effect transform which have been implemented in thispaper covers all aspects of the image processing. Among all effects the sketch and oilhave many innovations and its performances have exceeded PC plateform’sprofessional softwares Photoshop and Paint.NET.Key Word image effect
Android mobile internet java JNI native development kit III 目录摘要................................................................................................................................ IAbstract ......................................................................................................................... II第一章 绪论.................................................................................................................. 1 1.1
Android 简介 ................................................................................................... 1 1.1.1 了解
Android ....................................................................................... 1 1.1.2
Android 的系统架构 ............................................................................ 2 1.2
Android 的发展与前景 ................................................................................... 4 1.2.1
Android 的特点与优势 ........................................................................ 4 1.2.2
Android 的发展与前景 ........................................................................ 4 1.3 图像特效的研究现状..................................................................................... 5 1.4 实现图像特效的意义..................................................................................... 7 1.5 本文结构......................................................................................................... 8第二章 移动互联网...................................................................................................... 9 2.1 移动互联网的现状与特征............................................................................. 9 2.2 移动互联网的发展....................................................................................... 10 2.3 移动互联网的终端与应用软件................................................................... 11 2.4 图像特效软件与移动互联网....................................................................... 12 2.5 本章小结....................................................................................................... 13第三章 图像特效库的实现........................................................................................ 14 3.1 模糊............................................................................................................... 14 3.2 去斑点滤镜................................................................................................... 15 3.3 锐化............................................................................................................... 16 3.4 浮雕............................................................................................................... 19 3.5 亮度、曝光................................................................................................... 20 3.6 对比度........................................................................................................... 22 IV 3.7 翻转与镜像................................................................................................... 23 3.8 缩放............................................................................................................... 24 3.9 旋转............................................................................................................... 26 3.10 雾化............................................................................................................. 27 3.11 相框............................................................................................................. 31 3.12 灰度化与黑白化......................................................................................... 31 3.13 噪声............................................................................................................. 33 3.14 油画............................................................................................................. 34 3.15 马赛克......................................................................................................... 37 3.16 扭曲............................................................................................................. 37 3.17 负片............................................................................................................. 39 3.18 颜色转换..................................................................................................... 39 3.19 色调分离..................................................................................................... 41 3.20 怀旧............................................................................................................. 42 3.21 素描............................................................................................................. 43 3.22 本章小结..................................................................................................... 46第四章
Android 图像特效软件 ......................................................... 47 4.1 图像特效库在
Android 上的移植 ............................................................... 47 4.1.1
Android JNI 调用 ............................................................................... 47 4.1.2
Android NDK 开发............................................................................. 50 4.1.3 图像特效库移植................................................................................ 51 4.2 图像特效软件的框架设计........................................................................... 53 4.3 图像特效软件的具体实现........................................................................... 54 4.3.1 图片加载模块.................................................................................... 54 4.3.2 功能导航模块.................................................................................... 55 4.3.3 特效处理模块.................................................................................... 55 4.4 本章小结....................................................................................................... 56第五章
Android 图像特效软件的性能分析 ............................................................. 57 V 5.1 图像特效库的时间复杂度........................................................................... 57 5.2 图像特效库的效果分析............................................................................... 58 5.3 与其他图像处理软件的对比....................................................................... 63 5.4 本章小结....................................................................................................... 66结论.............................................................................................................................. 67参考文献...................................................................................................................... 68致谢.............................................................................................................................. 71 VI 第一章 绪论 第一章 绪论1.1
Android 简介1.1.1 了解
Android Android 是 Google 推出的一款基于 Linux 平台的开源手机操作系统,由 30 多家科技公司和手机公司组成的“开发手机联盟”共同研发。
作为 Google 移动互联网战略的重要组成部分,
Android 将进一步推进“随时随地为每个人提供信息”这一企业目标的实现。
从 2007 年 11 月 5 日 Google 隆重推出以来,在全球各地吸引了众多的手机制造商和移动运营商的加入,
Android 平台的研发队伍阵容也很强大,包括 Google、HTC、T-Mobile、高通、Motorola、三星、LG 以及中国移动在内的 30 多家企业都将基于该平台开发手机的新型业务1。
Android 可以说是第一个完整、开放、免费的手机平台,
Android 系统可以促使移动设备的创新,让用户体验到优质的移动服务,该平台具有以下几大特点: 1. 开放性 Google 与开发手机联盟合作开发的
Android,谷歌与设备制造商、开发商、运营商等构成了深层次的伙伴合作关系,他们都希望通过建立标准化、开放式的移动电话软件平台,在移动产业内形成一个开放式的系统。
2. 应用程序无界限
Android 系统的核心设备功能都有相关的 API 接口,每个应用程序在授权的条件下可以访问核心设备,因此基于该平台的各种应用程序呈现爆炸式的增长。
3. 应用程序平等性。
Android 系统中的所有程序都是平等的,即使是拨号、信息、主屏幕、系统设置等核心组件,它们都与普通应用程序具有一样的特性,可以由其他相应的应用程序来替代,以此
Android 平台具有很强的可扩展性。
4. 并行性。
Android 所基于的 Linux 操作系统式一个多任务的系统,应用程序可以在其中并行运行,
Android 的众多服务都是由一些后台进程来实现,也降低了程序之间的耦合度。
1 华南理工大学硕士学位
论文1.1.2
Android 的系统架构 通过对
Android 系统的了解,我们已经知道
Android 是一个基于 Linux 的操作系统,该系统与其他操作系统一样,采用了分层的架构2,
Android 可分为 5 层,从高层到底层分别是应用程序层(Application)、应用程序框架层(Application Framework)、系统运行库层(Runtime Libraries)和 Linux 内核层(Linux Kernel)。
Android 系统的系统框架如图 1-1 所示。
图 1-1
Android 系统框架 1. 应用程序层
Android 的最顶层是应用程序层,该层的应用是用 Java 语言编写的运行在虚拟机上的程序。
应用程序开发者就在这一层上进行 Java 应用开发,
Android 系统在这一层中捆绑了一些核心应用,比如 E-mail 客户端、SMS 短消息、联系人管理程序、地图、浏览器,等等。
虽然这一层的应用程序都是由 Java 语言编写,但是它可以通过 JNI 的方式来调用本地动态库,本文的图像特效软件的实现就采用这一种方式。
2. 应用程序框架层 2 第一章 绪论 应用程序框架层为开发人员提供了可以完全访问核心应用程序所使用的 API 框架,包括一些控制硬件的接口和核心系统服务。
下面来看一下该层的每个模块为我们提供的功能和服务,如表 1-1 所示。
表 1-1 应用程序框架层的组件以及功能 活动管理器 管理应用程序的生命周期并提供常见的导航回退功能 (Activity Manager) 窗口管理器 管理所有开启的窗口 (Window Manager) 包管理器 管理所有安装在
Android 系统中的应用程序 (Package Manager) 资源管理器 提供各种资源供应用程序使用 (Resource Manager) 内容提供器 使应用程序可以访问另一个应用程序的数据 (Content Provider) 通知管理器 (Notification 控制状态栏通知的显示 Manager) Telephony Manager 电话拨打与接听相关功能 硬件服务 Location Manager 地图服务相关功能 (Hardware WIFI Service WIFI 服务相关功能 Services) Sensor Service 传感器服务相关功能 3. 系统运行库层 系统运行库层包括程序库和
Android 运行库两部分,这一部分都由 C/C实现,其中程序库能被
Android 系统的不同组件使用,他们通过应用程序框架层为开发者提供服务。
Android 运行库又分为核心库和 Dalvik 虚拟机,核心库提供了 Java 语言核心库的大多数功能,这里主要通过 JNI 的方式向应用程序框架层提供调用底层程序库的接口。
Dalvic 虚拟机是为了能同时执行多个 VMs 而实现的,执行.dex 格式的文件,该格式的文件针对内存使用做了一些优化。
4. Linux 内核层
Android 依赖于 Linux 2.6 版本内核提供的核心机制,例如内存管理、进程管理、驱动模块、安全等。
内核作为一个抽象层,存在于软件层和硬件层之间,
Android 在 Linux内核上进行了增强,主要增加了
Android IPC 机制.