“Ανάπτυξη Android Εφαρµογής Για Τη Δηµιουργία Ενεργειακά Φιλικών Εικόνων -Backgrounds Για Συσκευές Κινητού Υπολογισµού ”
Total Page：16
File Type：pdf, Size：1020Kb
ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Η/Υ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ “Ανάπτυξη Android Εφαρµογής για τη δηµιουργία ενεργειακά φιλικών εικόνων -backgrounds για συσκευές κινητού υπολογισµού ” ∆ιπλωµατική Εργασία στα πλαίσια του Μεταπτυχιακού ∆ιπλώµατος Ειδίκευσης “ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΚΑΙ ΤΕΧΝΛΟΛΟΓΙΑ ΤΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ” Του ∆ρίτσα Π.Ηλία Επιβλέπων : Καθηγητής Γαροφαλάκης Ιωάννης Πάτρα , Μάρτιος 2016 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ -ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ “Ανάπτυξη Android Εφαρµογής για τη δηµιουργία ενεργειακά φιλικών εικόνων -backgrounds για συσκευές κινητού υπολογισµού ” Μεταπτυχιακή ∆ιπλωµατική Εργασία του ∆ρίτσα Π.Ηλία Α.Μ. 891 Επιβλέπων : Γαροφαλάκης Ιωάννης Εγκρίθηκε από την τριµελή εξεταστική επιτροπή τις ……/……/……. (Υπογραφή ) (Υπογραφή ) (Υπογραφή ) ………………………. ...……………………... ..………………………. Ιωάννης Γαροφαλάκης Γεώργιος Φ.Αλεξίου Σταύρος Κοσµαδάκης Καθηγητής Καθηγητής Καθηγητής Μηχανικών Η/Υ Μηχανικών Η/Υ Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής & Πληροφορικής & Πληροφορικής Πάτρα , Μάρτιος 2016 (Signature) …………………………………………. Hlias P.Dritsas Computer Scientist and Engineer ©2016-All rights reserved ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ -ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ...................................................................................... Ηλίας Π.∆ρίτσας , Μηχανικός Ηλεκτρονικών Υπολογιστών και Πληροφορικής . Copyright ©2016 - Με την επιφύλαξη παντός δικαιώµατος . Απαγορεύεται η αντιγραφή , δηµοσίευση και διανοµή της παρούσας εργασίας , εξ ολοκλήρου ή τµήµατος αυτής , για εµπορικό σκοπό . Επιτρέπεται η ανατύπωση , αποθήκευση και διανοµή για σκοπό µη κερδοσκοπικό , εκπαιδευτικής ή ερευνητικής φύσης , υπό την προϋπόθεση να αναφέρεται η πηγή προέλευσης και να διατηρείται το παρόν µήνυµα . Ερωτήµατα που αφορούν τη χρήση της παρούσας εργασίας για κερδοσκοπικό σκοπό πρέπει να απευθύνονται προς το συγγραφέα .Οι απόψεις και τα συµπεράσµατα που περιέχονται σε αυτό το έγγραφο εκφράζουν το συγγραφέα και δεν πρέπει να ερµηνευθεί ότι αντιπροσωπεύουν τις επίσηµες θέσεις του Πανεπιστηµίου Πατρών . Ευχαριστίες Ευχαριστίες Θα ήθελα να εκφράσω τις θερµές µου ευχαριστίες σε όλους όσους συνέβαλαν στην εκπόνηση της συγκεκριµένης διπλωµατικής εργασίας . Πρώτο απ ’όλους θα ήθελα να ευχαριστήσω τον κ.Γαροφαλάκη Ιωάννη για την εµπιστοσύνη που µου έδειξε και για την καλή συνεργασία µας όλο αυτό το χρονικό διάστηµα . Επιπλέον θα ήθελα να ευχαριστήσω τον κ.Σπυράκη Παύλο ο οποίος µε παρότρυνε να απευθυνθώ στον κ. Γαροφαλάκη Ιωάννη και συνέβαλε έµµεσα στην πραγµατοποίηση της συγκεκριµένης εργασίας . Επίσης , θα ήθελα να ευχαριστήσω τον συνεπιβλέποντα της διπλωµατικής εργασίας , Αθανάσιο Νικολακόπουλο , για την παρότρυνση του να ασχοληθώ µε το συγκεκριµένο θέµα καθώς επίσης για την καθοδήγηση και τις χρήσιµες συµβουλές του σε όλη την διάρκεια εκπόνησής της . Ένα ακόµα πρόσωπο το οποίο θέλω να ευχαριστήσω είναι η σύντροφος µου Τρίγκα Μαρία , Ηλεκτρολόγος Μηχανικός εκ Πατρών , για την στήριξη και καίρια συµβολή της στην υλοποίηση της παρούσας εργασίας . Τέλος , θα ήθελα να ευχαριστήσω την οικογένεια µου η οποία µε στήριξε µε τον δικό της τρόπο και µε ενθάρρυνε όλο αυτό το χρόνικο διάστηµα . ∆ρίτσας Π. Ηλίας Πάτρα , Μάρτιος 2016 7 Περίληψη Περίληψη Τα τελευταία χρόνια µε την αλµατώδη τεχνολογική πρόοδο των chips και του λογισµικού , η τεχνολογία των έξυπνων κινητών συσκευών έχει αναπτυχθεί σε τέτοιο βαθµό που το κινητό τηλέφωνο πλέον δεν χρησιµοποιείται µόνο για φωνητική κλήση ή ανταλλαγή γραπτών µηνυµάτων όπως συνέβαινε παλαιότερα . Η δυνατότητα σύνδεσης στο διαδίκτυο , οι πολυµεσικές εφαρµογές και οι υπηρεσίες κοινωνικής δικτύωσης έχουν καταστήσει τα smartphones “αδελφή ψυχή ” εκατοµµύρια χρηστών . Παράλληλα , αποτελέσµατα επαληθεύουν τον προηγούµενο ισχυρισµό και δείχνουν ότι περισσότερο από το 25% των χρηστών θα κατέχουν όχι µία αλλά περίσσοτερες από δύο συσκευές κινητών τηλεφώνων το 2016[2]. Παλαιότερες έρευνες ( Μάιος 2013)[2] έδειξαν ότι το 2015, 788 εκατοµµύρια θα ήταν οι χρήστες κινητ oύ τηλεφώνου µόνο για περιήγηση στο διαδικτύο ενώ η παγκόσµια κίνηση στον ιστό θα αυξάνονταν κατά έναν παράγοντα 26. Οι πιο συνηθισµένες δραστηριότητες για τους χρήστες τέτοιων έξυπνων συσκευών , που αποτελούν και πηγές κατανάλωσης ενέργειας , αφορούν φωνητική κλήση , ανταλλαγή γραπτών µηνυµάτων (sms ) ή ηλεκτρονικών ( email ), περιήγηση στον παγκόσµιο ιστό , audio/video streaming , χρήση αισθητήρων συσκευής όπως κάµερα , GPS, Wifi, 3G/4G, Bluetooth είτε για ψυχαγωγία είτε για διευκόλυνση της καθηµερινότητας . Άλλες πηγές κατανάλωσης ενέργειας είναι η οθόνη της συσκευής που είναι πολύ σηµαντική διότι οποιαδήποτε λειτουργία απεικονίζεται σε αυτήν , η µνήµη RAM και η κεντρική µονάδα επεξεργασίας ( CPU ). Οι κινητές συσκευές , ως γνωστόν έχουν ως πηγή ενέργειας την µπαταρία . Η χωρητικότητα της µπαταρίας περιορίζεται αυστηρά από το µέγεθος και το βάρος της συσκευής . Μιλάµε για µοντέρνες συσκευές σε µέγεθος τσέπης µε ικανότητες αντίστοιχες µε ενός προσωπικού υπολογιστή , γνωστές ως “ έξυπνες ” κινητές συσκευές . Η ανάγκη για φορητή επικοινωνία , ψυγαγωγία και υπολογισµό , καθιστά κρίσιµη και απαραίτητη τη βέλτιστη διαχείριση της κατανάλωσης ισχύος αυτών των συσκευών . Η πλούσια λειτουργικότητα τους αυξάνει την πίεση για επιµήκυνση της διάρκειας ζωής της µπαταρίας και την ανάγκη για αποδοτική διαχείριση της ενέργειας . 9 Περίληψη Για να βελτίωσουµε τη σχετική απόδοση της µπαταρίας ώστε να είναι αποδοτική και αποτελεσµατική η διαχείριση της ενέργειας , απαιτεί να κατανοήσουµε που και πως αυτή χρησιµοποιείται , πόση ενέργεια καταναλώνεται από το σύστηµα , από ποια µέρη και υπό ποιες συνθήκες [5]. Σκοπός αυτής της µεταπτυχιακή διπλωµατικής εργασίας , είναι µια σύντοµη ανασκόπηση της µέχρι τώρα βιβλιογραφίας πάνω στην κατανάλωση ενέργειας σε έξυπνες συσκευές κινητού υπολογισµού , ενώ εστιάζει ιδιαίτερα στην µείωση της ενεργειακής κατανάλωσης που µπορεί να επιτευχθεί µέσω αλγορίθµων επεξεργασίας εικόνας . Χρησιµοποιούµε έναν απλό αλλά αποδοτικό αλγόριθµο γραµµικής απεικόνισης ο οποίος είναι γνωστός ως Concurrent Brightness & Contrast Scaling (CBCS ) [29] . Η βάση του είναι µια υπολογιστικά αποδοτική γραµµική συνάρτηση g=a·f+b, η οποία εφαρµόζεται στην συνιστώσα φωτεινότητας Y στο χρωµατικό σύστηµα YCbCr . Η συνάρτηση αυτή µετασχηµατίζει τις τιµές εικονοστοιχείων φωτεινότητας Y οι οποίες για κατάλληλες τιµές παραµέτρων a, b µειώνουν σηµαντικά την κατανάλωση ισχύος που απαιτείται για την απεικόνιση µιας ψηφιακής έγχρωµης εικόνας χωρίς να υποβαθµίζεται σηµαντικά η ποιότητα της απεικόνισης . Μετά την εφαρµογή της ακολουθεί ισοστάθµιση ιστογράµµατος σε αυτή την συνιστώσα , ανασύνθεση της εικόνας στο YCbCr και επαναφορά της στο RGB χρωµατικό σύστηµα . Πιο συγκεκριµένα η συνεισφορά µας είναι η µία αυτοτελής εφαρµογή που θα µπορεί κανείς να εγκαταστήσει και να τρέξει σε συσκευές κινητού υπολογισµού µε λειτουργικό Android , µε την εξής λειτουργικότητα . ∆ιαβάζει και αναλύει όλες τις αποθηκευµένες φωτογραφίες του χρήστη και τις " βαθµολογεί " µε βάση την ενεργειακή τους φιλικότητα χρησιµοποιώντας µετρικές εκτίµησης της ενέργειάς τους . Έτσι ο χρήστης θα είναι σε θέση να εκτιµήσει και να διαλέξει πιθανόν ποια φωτογραφία θα χρησιµοποιήσει για wallpaper . Επιπλέον , η εφαρµογή θα δίνει τη δυνατότητα στο χρήστη να επιλέξει µία φωτογραφία και να την τροποποιήσει µε βάση τον παραπάνω αλγόριθµο ο οποίος θα την κάνει περισσότερο ενεργειακά φιλική . Μετά την εφαρµογή του αλγορίθµου θα εµφανίζεται στο χρήστη η τροποποιηµένη εικόνα και έπειτα ο ίδιος αφού δει το τελικό αποτέλεσµα , θα αποδέχεται την τροποποίηση και θα την αποθηκεύει ή θα την απορρίπτει . Λέξεις Κλειδιά : Εξίσωση Ιστογράµµατος , Χρωµατικό Σύστηµα , Κατανάλωση Ενέργειας , Έξυπνες Κινητές Συσκευές 10 Abstract Abstract In the past few years with the increasing technological progress of chips and software, the technology of intelligent mobile appliances has been developed “out-of- the-box”, and the mobile telephone henceforth is not used only for voice call or exchange of written messages as it happened in the old days. The possibility of internet connection, the multimedia applications and the services of social networking have rendered smartphones “brother soul” millions of users. Parallel, results verify the previous statement and they show that more than the 25% of users will possess not only one but more than two appliances of mobile telephones up to 2016 [2]. Older researches (May 2013) [2] showed that up to 2015, 788 millions would be the users of mobile phone only for the internet while the world movement in the web would be increased by factor 26. The most usual activities for the users of such intelligent appliances, that constitute also sources of energy consumption, concern voice call, exchange of written messages (sms) or electronic (email), web-browsing, audio/video streaming, use of mobile device sensors such as camera, GPS, Wifi, 3G/4G, Bluetooth for entertainment or facilitation of everyday routine. Other sources of energy consumption are, the screen of device which is very important because any operation is portrayed in this, RAM memory and central processing unit (CPU). The mobile appliances, as we know have as source of energy the battery. The capacity of battery is limited strictly by the size and the weight of appliance. We speak for modern appliances to size of pocket with faculties corresponding to a personal computer (desktop or laptop), known as “intelligent” mobile appliances. The need for portable communication, entertainment and calculation, renders critical and essential the optimal management of energy consumption of these appliances. Their