该项目用于中南大学地理信息系《面向对象程序设计》课程设计，仅供学习交流使用。
内含Baidu OCR API秘钥，可供测试使用，若长期使用建议自己免费申请；如若发现秘钥滥用，将停止该秘钥。
该项目release版本已上传，若想测试/使用，可以下载后按提示运行。
功能演示
面向对象程序设计课程大作业
《截图小工具》结题报告
班级： 地信1801
姓名： 刘乐
学号： 8211180103
指导： 王盼成
2020年7月3日
目录
1. 图形实体类：（Package ml.liule.screenShotTool.graelement**）**... 7
2. 界面类：（Package ml.liule.screenShotTool.ui**）**... 10
2.1. MainWindow (extends JWindow). 10
2.2. RecordsWindow(extends JFrame). 11
2.3. ScrShotWindow(extends JWindow). 13
2.4. ControlWindow(extends JFrame). 13
2.5. TextWindow(extends JFrame). 15
2.6. ChosenRectangle(extends Rectangle). 15
3. 批量添加RadioButton****事件... 16
5. 使用内部类MyDate(extends Date). 17
一、 概述
1. 功能
为方便日常生活、办公等需求，拟开发一款截图小工具。该工具具备以下功能：
-
能够对屏幕指定区域进行截取，并保存为图片文件或放入剪贴板中
-
能够在截取时，对图像进行简单编辑。包括调整截取范围、自由画笔、绘制折线、添加文字。
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能够对截取的图片进行二维码扫描
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能够对截取的图片进行OCR识别
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截图后能够将截图时间、图片、识别结果进行记录保存
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能够根据截图时间对保存的记录进行查询、复原和删除
2. 范围界定
为了开发的简单，对功能范围进行界定
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二维码扫描功能只识别图片中的单个QR二维码
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一次截图只记录二维码扫描和OCR识别中的一个结果
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截图图片以及json文本以文件形式存放，不存放数据库中
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添加文字仅限单行文字，且不进行字体设置
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不加入用户自定义设置
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不对记录的数据进行加密和备份
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不设置快捷键
二、 系统结构及开发环境
1. 结构
本工具采用以下结构
2. 开发环境
| IDE | NetBeans 11.3 |
|---|---|
| Database Server | SQLite 3 |
| Language | Java 1.8 |
客户端采用Java + Swing开发，采用maven进行项目管理。由于工具的作用并不是管理数据，并且为本地轻量应用，故数据库采用SQLite 3。
图片文件采用jpg文件格式存储，对图片的操作信息使用json格式文件存储。
3. 外部依赖
项目采用Maven管理，可以方便地添加外部依赖。当前项目添加的依赖如下：
| groupID | artifactId | 版本 | 作用 |
|---|---|---|---|
| com.baidu.aip | java-sdk | 4.12.0 | 进行OCR |
| org.xerial | sqlite-jdbc | 3.31.1 | 连接SQLite3数据库 |
| org.swinglabs.swingx | swingx-core | 1.6.5-1 | 日期选择器控件 |
| com.google.zxing | core，javase | 3.4.0 | 进行QR二维码识别 |
4. 数据记录
由于记录的时间戳精确到毫秒，故假设记录不会重复。由于id字段并不打算显示在jTable上，所以id字段实际可省，将时间戳作为唯一标识。
l SQLite 3****记录
| 字段名 | 字段类型 | 含义 |
|---|---|---|
| id | INT | 唯一自增ID |
| time | BIGINT | 截图时的时间戳 |
| result | TEXT | OCR或二维码结果 |
l 图片及json文本存储
| 路径 | SQLite 3同路径下的file文件夹 |
|---|---|
| 文件名 | 时间yy年MM月dd日HH时mm分ss秒+后缀 |
三、 可行性分析及测试
1. 截图
java.awt.Robot类的createScreenCapture()方法可以获得屏幕截图。
经测试，该函数可将当前屏幕截取下来并保存，截图的速度及清晰度均能满足要求。
2. QRCode****二维码识别
使用com.google.zxing外部依赖可以实现二维码的识别。
经测试，上述代码可以对二维码进行解码，且成功率较高。若未识别二维码，会抛出NotFoundException。
3. OCR****图片文字识别
使用百度开发者平台提供的通用文字识别服务。
识别准确率高，且使用门槛低。该服务每天有50000次的免费额度，能满足该工具的使用。
4. 数据库连接
需要对截图记录进行存取，采用SQLite 3就足够满足要求。
四、 功能和界面介绍
1. 主界面：
l 该窗口为半透明圆形窗口 l 点击白色区域，出现截图界面 l 点击黑色区域，出现历史记录界面 l 拖拽移动窗口；右键隐藏窗口
2. 系统托盘
l 左键单击开始截图，右键单击出现弹出菜单 l 菜单各个选项对应其含义上功能
3. 截图界面
该窗口为全屏，在窗口内进行框选，框选区域以外变暗。框选结束后出现下方按钮。各功能按钮如下：
4. 识别结果界面
5. 历史记录界面
l 双击“全选”表头，可以全选当前记录；同时表头文字变为“反选”；双击“反选”表头，可以选择当前未选择的所有记录。
l 双击记录的时间，显示截屏界面，还原当时截图场景
l 双击OCR或二维码结果，弹出结果文本界面
l 点击最近三天，过滤显示近三天的记录
l 点击 ，弹出日期选择器。选择后筛选时间范围内的记录。
l 点击“删除选中”，删除当前选择的记录；点击“删除7天前”，则删除七天前的记录。
五、 开发实现
1. 图形实体类：****（Package ml.liule.screenShotTool.graelement）
该包内包含四个类：GraElement，MyPolyline，MyRectangle，MyStringGra。其中GraElement为虚类，其他类都从其继承得到。继承得到的类实现了基类的toJson(),fromJson(),draw()方法，以及weight、color字段。
**1.1.**类图
**1.2.**基类（GraElement）
**1.3.**子类举例
l MyRectangle****的toJson()方法
l MyPolyline****的draw()方法
l MyPolyline****的polyline2WKT()、WKT2polyline(String WKT)方法
2. 界面类：****（Package ml.liule.screenShotTool.ui）
**2.1.**MainWindow (extends JWindow)
该类继承自JWindow，是程序的主入口。设置窗口的shape为Ellipse2D.Float对象使得其为圆形；设置Opacity使其半透明。
2.1.1. 主要字段介绍
l public static Connection dbConnection
用于保留与数据库的连接，一次连接，程序运行期间都可访问数据库。声明静态变量，方便其他类访问。
l public static String recordsPath
用于设定截图记录的文本及图片，以及SQLite3的db文件的父路径。
l private Area yinArea
太极黑色（阴）所在的区域。将由initTaiChiArea()进行初始化。该变量以及yangArea用于绘制太极并判断鼠标所在的区域。
2.1.2. 主要方法介绍
l initComponents()
初始化主窗口。包括设置窗口大小、形状、透明度等属性，并添加事件处理函数。
初始化托盘。包括设置图标、添加PopupMenu及其事件处理。
核心代码：
l initTaiChiArea()
通过若干Shape对象的交并补运算获得太极的阴阳区域，方便判断鼠标点击的区域是阴还是阳。不同的区域执行不同的事件处理。
l initFile()
初始化存储记录的路径，调用connectToDB()函数初始化数据库连接。如果路径不存在，则新建路径并弹出首次使用的about文字窗口简单介绍软件的操作使用。
l connectToDB()
连接到数据库，并完成初始建表工作。将数据库的连接保存在Connection对象dbConnection，后续需要读写数据库时不用再进行连接。数据库连接在关闭程序前释放。
2.2.1. 主要方法介绍
l initTable()
初始化tableModel并添加事件处理函数。该事件监听可以精确到点击的每一个单元格。
l deleteByDate(MyDate date)
通过日期作为查询条件值删除记录并删除对应的记录文件。整个类中关于删除记录的操作都基于这个函数实现。包括按时间段删除记录。如果是按时间段删除，SQL使用WHERE语句BETWEEN AND判断，效率更高，但是不便于同步删除记录的文件。
点击表头“全选”，全选当前所有记录并设置为“反选”；点击“反选”时将选择当前所有未选择，并且表头又变回“全选”。
**2.3.**ScrShotWindow(extends JWindow)
该类继承自JWindow，是截图绘图的总窗口，响应了大量的事件。包含一个ControlWindow对象。该对象对其进行绘图和操作。
2.3.1. 主要方法介绍
l onMouseWheelMoved(MouseWheelEvent e)
该函数用于捕捉鼠标滚轮事件来调整画笔粗细以及字体大小
**2.4.**ControlWindow(extends JFrame)
该类主要是对ScrShotWindow的状态等进行控制。在最初进行设计时，该类叫做ToolsWindow，只显示工具条界面并处理界面相关的事件，对ScrShotWindow上绘制图形元素则由一个叫做GrasControl的类完成。但是在编写过程中发现其与GrasControl类高度耦合，为了满足“高内聚低耦合”的理念，最终将两个类合二为一。
2.4.1. 主要方法介绍
l fromJson(JSONObject control)
从一个JSONObject中解析各个图形元素，从而达到复原截图时场景。这些图元都是通过基类GraElement继承而来。通过向下转换，使得GraElement转换成对应的图元。
l draw()
将各个图元绘制到tempImage中，然后将tempImage绘制到ScrShotWindow窗口中。
l saveImageClipboard()
将对象放到剪贴板中需要该对象实现Transferable接口，而BufferedImage并没有实现，因此需要利用匿名内部类实现这个接口。
**2.5.**TextWindow(extends JFrame)
该类比较简单，仅有一个在JScrollPane布局下的JTextArea用于显示多行文字。
2.5.1. 主要方法介绍：
l copyToClipboard()
将String保存到剪贴板的方法较BufferedImage简单地多。
2.6. ChosenRectangle(extends Rectangle)
该类继承自Rectangle。主要用于形成一个可调整的矩形用于截图的框选区域。最初直接使用Rectangle类，单其功能不足，例如其outcode方法只能获得WESN四个方向，而在调整截图区域时需要8个方位。故继承Rectangle并对部分函数进行覆写。
2.6.1. 主要方法介绍：
l reSizeBy(Point p)
通过一个点对其大小方位进行调整。
l toString****和fromString方法
便于在ControlWindow类的toJson和fromJson中将其保存为JSON格式，并从中还原。
六、 遇到的问题解决及优化
1. 截图分辨率降低
在jdk 13下且设置了屏幕缩放的windows环境，Robot对象的createScreenCapture()方法获得的截图会模糊。分辨率只有 。将jdk目录下java.exe兼容性高DPI设置为“系统”，或者用jdk 8即可解决。
2. 添加按钮图标后编译报错
使用NetBeans等IDE为界面的按钮等控件添加图片时，实际上会使用getClass().getResource(相对于包名根目录的路径)，而编译的class文件在项目的target文件夹下，这会使得在运行时找不到图片资源。将图片资源拷贝到target目录下的对应位置即可解决。
3. 批量添加RadioButton事件
设置颜色选择RadioButton时，由于有10个RadioButton，如果手动为每个按钮添加事件处理，则工作量大且影响可读性。添加ButtonGroup后可以实现group里单选，但是仍无法统一添加事件。尝试获得ButtonGroup里所有按钮，然后遍历为其添加事件（应该有更好的方法）。
4. 多线程优化
由于OCR识别访问服务器需要一定的时间，点击OCR识别后会造成程序“假死”，故需要单独开一个线程处理OCR识别。
5. 使用内部类MyDate(extends Date)
在RecordsWindow类中定义了MyDate这个类。构建这个类是为了让TableModel存储Date类型并且能按照指定格式显示。之所以要存储Date类型，而不直接存储String，是因为在数据库中删除记录的相关操作需要将时间戳作为查询条件。如果存储字符串，则还需字符串转Date，然后再转时间戳来进行查。不过数据库里也能存放date类型，但我没有去尝试，而是只存储了时间戳。如果不定义这个类，对toString进行重载，则JTable显示的是世界标准时的格式，而不是指定格式。
6. 关于太极图案主界面
最开始设计时，主窗口就两个按钮——“开始截图”和“查看记录”。想对界面进行个性话但又没合适的想法。大概是刚从前一阵子体育太极拳考试的支配中走出来，突然想到可以用太极的阴阳去对应两个按钮。在某种意义上，阳代表“新”，刚好与开始截图的操作相对应；阴代表“旧”，与查看历史记录的操作相对应。当然这只是很牵强的说法，并没有比较强的设计理念，单纯觉得好看并且刚好对应两个按钮（如果有五个按钮，我或许会做个五角星）并且好画罢了。
具体实现：
由于在之前对NetBeans使用操作中已经大致明白窗口属性的常见属性设置，注意到有setShape(Shape s)方法，只需要传入实现Shape接口的对象就可设置窗口的形状。通过jdk文档，查阅Shape，发现其接口下实现了Ellipse2D.Float类，即浮点精度的椭圆类。通过 即可将窗口设为圆形，直径为窗口的宽。
在科学计算与Python语言这门课中，我曾利用turtle库绘制过太极图形。尽管turtle的绘画逻辑与Graphics的逻辑不同，但稍微改改就能用了。Graphics绘制好太极图案后，想实现点击黑白区域产生不同效果，最初的想法是判断鼠标点击位置的颜色，但觉得实现起来效率太低。然后想起在写ChosenRectangle这个类时，从Rectangle继承得到，其中Rectangle有contains(Point p)的方法用来判断一个点不在在矩形内。又经过查找后，找到Area类，可以通过Shape得到，并且还能进行图像的交并补等运算。于是通过Area对象的交并补获得了阴阳两个形状，方便判断鼠标所在位置在哪个区域内，由于Area类也实现了Shape接口，所以用Graphics绘制时也可直接绘制这两个区域。