III WVC 2007 - Iris.sel.eesc.sc.usp.br - USP

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WVC'2007 - III Workshop de Visão Computacional, 22 a 24 de Outubro de 2007, São José do Rio Preto, SP.Processamento de Imagem Distribuído e Orientado a Serviço usando JAVAFrank José Affonso 1,2 , Evandro Luis Linhari Rodrigues 21-Centro Universitário Central Paulista (UNICEP)2-Escola de Engenharia de São Carlos (EESC-USP)(frank@unicep.com.br / faffonso@sel.eesc.usp.br) (evandro@sel.eesc.usp.br)AbstractThis paper presents a methodology of distributedimage processing that has the main objective to optimizethe resource of machine available into network. Tooptimize the machine time to processing of image isintroduced the concept of service orientation, which isresponsible to find the available machine into network tohelp decrease the time of image processing.With the service oriented processing is possible the imageprocessing to become dynamic, because depending of thealgorithm or technique that is intended to apply, it isnecessary the high number of machine to have asatisfactory processing time. To have a dynamic processwere utilized two technologies, JINI and JavaSpace,which are complementary and work together to becomethe distributed processing more dynamic than traditionaltechnology can offer actually.1. IntroduçãoA atividade de processar uma imagem requer, emalguns casos, alto poder de processamento de máquina.Em algumas aplicações pode-se observar um ou maiscomputador(es) dedicado(s) para realizar esta atividade.O volume de processamento pode ser determinado emfunção dos algoritmos (cálculos) que se pretende realizare, nota-se também, em determinados casos, oprocessamento é subutilizado e em outros se tornainsuficiente. Para aperfeiçoar a relação investimentoversus processamento, apresenta-se neste artigo umametodologia para processamento distribuído de imagens eorientado a serviços, cujo principal enfoque é otimizar oprocessamento em função dos recursos computacionais.Este artigo está organizado da seguinte maneira: naseção 2 são apresentados os trabalhos relacionados aodesenvolvimento deste; na seção 3 são apresentados ossistemas, local e orientado a serviços, de processamentode imagens com filtros e na seção 4 são apresentadas asconclusões finais.2. Trabalhos RelacionadosA linguagem de programação JAVA [2] é consideradauma das mais poderosas e mais abrangentes das existentesatualmente no mercado [1]. Ela pode ser caracterizadacomo uma linguagem orientada a objetos, robusta,interoperável, portável, multiplataforma e utilizada emvários ambientes de implementação computacional,devido à grande quantidade de APIs (ApplicationProgram Interface) existentes. Essas característicaslevaram a Sun [3] investir num slogan que marcou alinguagem JAVA “compile uma vez e rode em qualquerlugar”. Neste artigo são abordadas APIs paraManipulação de Imagens (Image I/O) [4], paradesenvolvimento de aplicações desktop (SwingJFC) [5] epara distribuição da aplicação na rede (RMI, JINI,JavaSpace) [6, 7 e 8].A API Java Image I/O [4] oferece recursos paramanipulação de imagens tanto em 2D quanto em 3D, paraintegração com aplicativos Swing [5] e para Web, paraaplicativos que envolvem recursos OpenGL [4]. Apesarde oferecer suporte a grande quantidade de recursos,optou-se neste trabalho pela utilização de processamentode imagens em 2D com a aplicação de filtros, que sãooperações matemáticas capazes de realizar as mudançasnas imagens originais. Os detalhes da escolha deste tipode imagem e filtros que serão aplicados serão detalhadosna seção 3.Para realizar o processamento de imagens com aaplicação de filtros foi desenvolvido um software deexecução local, também conhecido como aplicativodesktop. Esse software foi desenvolvido na ferramentaNetbeans [9] versão 5.5 pela integração direta com oscomponentes gráficos SwingsJFC [5] e pela facilidade dedesenvolvimento.Para implementação da computação distribuídadestaca-se a RMI, Remote Method Invocation, quepermite que objetos JAVA [2], presentes no mesmocomputador ou em um ambiente distribuído, secomuniquem entre si por meio de chamadas remotas aosmétodos que implementam [10]. A RMI oferece atransferência de objetos complexos, tipos de dadoscomplexos, através de um mecanismo de serialização,cujo propósito principal é viabilizar a comunicação entreos objetos remotos, codificando-os como um fluxo debytes. Para isso, duas classes são fundamentais: aObjectOutputStream, que converte qualquer objeto“Serializable” em fluxo de bytes para transmissãona rede; e a ObjectInputStream, que reconstitui os259
WVC'2007 - III Workshop de Visão Computacional, 22 a 24 de Outubro de 2007, São José do Rio Preto, SP.bytes em objetos [6 e 10].A tecnologia de distribuição JINI permite a integraçãode serviços em um ambiente restrito, como uma redelocal, ou amplo, como a Internet. Para permitir o acessoàs funcionalidades por aplicações distintas, necessita-seque os serviços compartilhados possuam interfaces deEntrada/Saída bem definidas, pois podem, clientes eservidores, estar presentes em ambientes de execuçãoheterogêneos, com diferentes protocolos de rede, sistemasoperacionais, plataformas de hardware, entre outros [11].Sobre os mecanismos de distribuição, a arquiteturaJINI tem como base a RMI. Os clientes descobrem osserviços dinamicamente e fazem download das classesnecessárias para utilização do serviço e depois fazem autilização dos mesmos. Esse mecanismo de comunicaçãopode ter funcionamento semelhante ao plug-and-play,pois a aplicação que solicita um serviço não instalaqualquer aplicativo adicional (driver) [11]. Basicamente,a arquitetura JINI [7] é composta por três itens:provedores de serviços (servidores), consumidores(clientes) e os localizadores de serviços (lookup).O serviço JavaSpace faz parte da arquitetura JINI econtribui para o desenvolvimento de aplicaçõesdistribuídas viabilizando a comunicação entre objetos, ocompartilhamento de objetos na rede e a coordenação detarefas em áreas de memória compartilhadas. Seu objetivoprincipal é controlar áreas de memória escrevendo,entregando e lendo dados de maneira isolada, por apenasum objeto, ou transacional, por um conjunto de objetos [8e 11]. Assim como no JINI, o localizador de serviços estápresente no JavaSpace com a mesma finalidade.Em [12 e 13] são abordados o processamento deimagens utilizando clusters. Os autores apresentam umsistema de recuperação de imagens por conteúdo, em queé fornecido ao sistema um conjunto de atributos quequalificam e quantificam determinadas características dasimagens. Ao realizar o processamento de pesquisa, essasinformações são encaminhadas a um cluster deprocessamento que executa a pesquisa e devolve oresultado para o diagnóstico. Esse tipo de sistema requeruma estrutura computacional pré-configurada pararealização das operações, com isso, elevando o custo daimplementação.3. Processamento de Imagens Local eOrientado a ServiçosEsta seção apresenta, de maneira detalhada, adescrição dos sistemas de processamento de imagens.Inicialmente é descrito o sistema local para aplicação defiltros e, posteriormente, a distribuição desse sistema emum processamento distribuído e orientado a serviços.Para o desenvolvimento de ambos os sistemas,diagramas da UML foram confeccionados, poisrepresentam graficamente a troca de mensagens entre osobjetos. As Figuras 1(a) e (b) mostram, respectivamente,a modelagem do sistema e sua implementação. A classeJava2DMain representa o programa principal, ou seja,ela é invocada pela JVM, Java Virtual Machine, e produzo programa visualizado na Figura 1 (b).(b)(a)Figura 1 - Diagrama UML e Sistema de Processamento de Imagem (Aplicação de Filtros Simples)260
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