开发原则

本文介绍了面向对象设计中的六大基本原则:单一职责原则、开放-封闭原则、依赖倒转原则、里氏代换原则、组合/聚合复用原则以及接口隔离原则,并详细解释了这些原则的应用场景与实践方式。

单一职责原则

就一个类而类,应该仅有一个引起它变化的原因。

如果一个类承担的职责过多,就等于把这些职责耦合在一起,一个职责的变化可能会削弱或者抑制这个类完成其它职责的能力。这种耦合会导致脆弱的设计,当变化发生时,设计会遭受到意想不到的的破坏。

软件设计真正要做的许多内容,就是发现职责并把那些职责相互分离。

如果你能够想到多于一个动机去改变一个类,那么这个类就具有多于一个的职责。

开放-封闭原则

开放-封闭原则,是说软件实体(类、模块、函数等等)应该可以扩展,但是不可修改。

对于扩展是开放的(Open for extension),对于更改是封闭是(Closed for modification)。

怎要的设计才能面对需求的改变却可以保持相对稳定,从而使得系统可以在第一版本以后不断推出新的版本呢?

无论模块是多么的‘封闭’,都会存在一些无法之封闭的变化,既然不可能完全封闭,设计人员必须对于他设计的模块应该对哪种变化封闭做出选择,他必须先猜测出最有可能发生的变化种类,然后构造抽象来隔离那些变化。

等到变化发生时立即采取行动。

在我们最初编写代码时,假设变化不会发生。当变化发生时,我们就创建抽象来隔离以后发生的同类变化。

面对需求,对程序的改动是通过增加新代码进行的,而不是更改现有的代码。

我们希望的是在开发工作展开不久就知道可能发生的变化,查明可能发生的变化所等待的时间越长,要创建正确的抽象就困难。

开放-封闭原则是面向对象设计的核心所在。遵循这个原则可以带来面向对象技术所声称的巨大好处,也就是可维护、可扩展、可复用、灵活性好。开发人员应该对程序中呈现出频繁变化的那些部分做出抽象,然而,对于应用程序中的每个部分都刻意地进行抽象同样不是一个好主意。拒绝不成熟的抽象和抽象本身一样重要。

依赖倒转原则

高层模块不应该依赖低层模块。两个都应该依赖抽象。

抽象不应该依赖细节。细节应该依赖抽象。

里氏代换原则

一个软件实体如果使用的是一个父类的话,那么一定适用于其子类,而且它察觉不出父类对象和子类对象的区别。也就是说,在软件里面,把父类都替换成它的子类,程序的行为没有变化。

由于子类型的可替换性才使得使用父类类型的模块在无需修改的情况下就可以扩展。

依赖倒转其实可以说是面对象设计的标志,用哪种语言来编写程序不重要,如查编写时考虑的都是如何针对抽象编程而不是针对细节编程,即程序中所有的依赖关系都是终止抽象类或者接口,那就是面向对象的设计,反之那就是过程化的设计。

组合/聚合复用原则

组合和聚合都是对象建模中关联(Association)关系的一种.聚合表示整体与部分的关系,表示“含有”,整体由部分组合而成,部分可以脱离整体作为一个独立的个体存在。组合则是一种更强的聚合,部分组成整体,而且不可分割,部分不能脱离整体而单独存在。在合成关系中,部分和整体的生命周期一样,组合的新的对象完全支配其组成部分,包括他们的创建和销毁。一个合成关系中成分对象是不能与另外一个合成关系共享。

      组合/聚合和继承是实现复用的两个基本途径。合成复用原则是指尽量使用合成/聚合,而不是使用继承。

       只有当以下的条件全部被满足时,才应当使用继承关系。

         1. 子类是超类的一个特殊种类,而不是超类的一个角色,也就是区分“Has-A”和“Is-A”.只有“Is-A”关系才符合继承关系,“Has-A”关系应当使用聚合来描述。

         2 .永远不会出现需要将子类换成另外一个类的子类的情况。如果不能肯定将来是否会变成另外一个子类的话,就不要使用继承。

         3 .子类具有扩展超类的责任,而不是具有置换掉或注销掉超类的责任。如果一个子类需要大量的置换掉超类的行为,那么这个类就不应该是这个超类的子类。

接口隔离原则

使用多个专门的接口比使用单一的总接口要好。
一个类对另一个类的依赖性应当建立在最小的接口上。
准确而恰当地划分角色以及角色对应的的接口,是面向对象设计的一个的组成部 分。将没有关系的接口合并在一起,形成一个臃肿的大接口,是对角色和接口的
污染。

### 光流法C++源代码解析与应用 #### 光流法原理 光流法是一种在计算机视觉领域中用于追踪视频序列中运动物体的方法。它基于亮度不变性假设,即场景中的点在时间上保持相同的灰度值,从而通过分析连续帧之间的像素变化来估计运动方向和速度。在数学上,光流场可以表示为像素位置和时间的一阶导数,即Ex、Ey(空间梯度)和Et(时间梯度),它们共同构成光流方程的基础。 #### C++实现细节 在给定的C++源代码片段中,`calculate`函数负责计算光流场。该函数接收一个图像缓冲区`buf`作为输入,并初始化了几个关键变量:`Ex`、`Ey`和`Et`分别代表沿x轴、y轴和时间轴的像素强度变化;`gray1`和`gray2`用于存储当前帧和前一帧的平均灰度值;`u`则表示计算出的光流矢量大小。 #### 图像处理流程 1. **初始化和预处理**:`memset`函数被用来清零`opticalflow`数组,它将保存计算出的光流数据。同时,`output`数组被填充为白色,这通常用于可视化结果。 2. **灰度计算**:对每一像素点进行处理,计算其灰度值。这里采用的是RGB通道平均值的计算方法,将每个像素的R、G、B值相加后除以3,得到一个近似灰度值。此步骤确保了计算过程的鲁棒性和效率。 3. **光流向量计算**:通过比较当前帧和前一帧的灰度值,计算出每个像素点的Ex、Ey和Et值。这里值得注意的是,光流向量的大小`u`是通过`Et`除以`sqrt(Ex^2 + Ey^2)`得到的,再乘以10进行量化处理,以减少计算复杂度。 4. **结果存储与阈值处理**:计算出的光流值被存储在`opticalflow`数组中。如果`u`的绝对值超过10,则认为该点存在显著运动,因此在`output`数组中将对应位置标记为黑色,形成运动区域的可视化效果。 5. **状态更新**:通过`memcpy`函数将当前帧复制到`prevframe`中,为下一次迭代做准备。 #### 扩展应用:Lukas-Kanade算法 除了上述基础的光流计算外,代码还提到了Lukas-Kanade算法的应用。这是一种更高级的光流计算方法,能够提供更精确的运动估计。在`ImgOpticalFlow`函数中,通过调用`cvCalcOpticalFlowLK`函数实现了这一算法,该函数接受前一帧和当前帧的灰度图,以及窗口大小等参数,返回像素级别的光流场信息。 在实际应用中,光流法常用于目标跟踪、运动检测、视频压缩等领域。通过深入理解和优化光流算法,可以进一步提升视频分析的准确性和实时性能。 光流法及其C++实现是计算机视觉领域的一个重要组成部分,通过对连续帧间像素变化的精细分析,能够有效捕捉和理解动态场景中的运动信息
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