VCmatlab混合編程快速提取數(shù)字圖像特征值

1、VC+/matlab混合編程快速提取數(shù)字圖像特征值2008-06-12 17:021、引言VC+是流行的通用程序設計語言，靈活高效，使用其MFC進行面向對象編程，可以快捷地完成windows風格的人機交互界面設計。matlab是一種數(shù)值計算能力很強的面向科學應用的軟件，以矩陣為基本數(shù)據(jù)結構進行運算，語法簡潔。matlab針對科學研究工作的實際需要，由各領域專家開發(fā)了若干工具箱（函數(shù)庫），極大地方便了科研工作。在數(shù)字圖像處理領域，其圖像處理工具箱中現(xiàn)有200多個工具，可以實現(xiàn)大部分處理算法。如果將VC與matlab優(yōu)勢結合，進行混合編程，可以大幅度提高編程效率而不失靈活性、可靠性。特征值的選擇和

2、提取是由圖像分析過程中的一個主要環(huán)節(jié)，是實現(xiàn)圖像理解的前提。matlab以矩陣為基本數(shù)據(jù)結構，對處理圖像這種二維數(shù)據(jù)具有編程效率上的先天優(yōu)勢。在很多預處理算法日漸成熟的今天，我們希望用更簡便的方法來實現(xiàn)圖像特征值的提取，從而將研究重點放到圖像分析和理解上。2、接口實現(xiàn)及相關函數(shù)介紹鑒于VC程序界面友好，通用性好，VC/matlab混合編程一般都采用從VC中調用matlab函數(shù)的方式。實現(xiàn)二者的結合有多種方法。本文采用matlab引擎的方法，這種方法的特點是操作簡便，不需要進行過多的設置和轉換，也不需要對matlab的程序結構有較深研究，只要熟悉matlab工具箱中相關函數(shù)即可。缺點是工作環(huán)境內

3、必須安裝matlab環(huán)境，另外程序運行時會啟動matlab進程，影響了速度。VC中調用matlab語言實現(xiàn)圖像處理的示例程序如下（運行環(huán)境VC+6.0,matlat6.5）：Engine *ep;/定義引掣指針if(!(ep=engOpen(NULL) exit(1); /打開引掣mxArray *input=NULL,*num=NULL;/mxArray是專用數(shù)據(jù)結構，必須用此結構與引掣區(qū)傳遞數(shù)據(jù)，這里定義二個數(shù)據(jù)input用來傳遞圖像數(shù)據(jù)，num用來傳遞參數(shù)值const int dims2=GetWidth(),GetHeight();/定義二維數(shù)組大小,即VC中像素區(qū)大小input=mx

4、CreateNumericArray(2,dims,mxUINT8_CLASS,mxREAL);/建立相應大小數(shù)據(jù)區(qū)num=mxCreateDoubleMatrix(1,1,mxREAL);/單值參數(shù)也要定義成矩陣形式memcpy(mxGetPr(input),m_pData,high*wide*sizeof(byte);/將VC中數(shù)據(jù)賦值給matlab可識別的變量engPutVariable(ep,"input",input);/放入引掣,準備調用matlab函數(shù)進行計算,并命以別名engPutVariable(ep,"num",num);engEva

5、lString(ep,"input=im2bw(input,graythresh(input)");/在引掣中執(zhí)行matlab命令進行二值化engEvalString(ep,"num=bwarea(input);");/matlab函數(shù)計算面積大小input=engGetVariable(ep,"input"); num=engGetVariable(ep,"num");/處理后結果出引掣double *result=mxGetPr(num); double real=result0;/得到面積值 mxDestro

6、yArray(input); mxDestroyArray(num); /釋放內存engClose(ep);/關閉引掣通過以上幾句程序就實現(xiàn)了VC與matlab的交互。本方法的基本思想是：對于圖像的讀取、顯示、儲存等基本輸入輸出操作采用VC實現(xiàn)，完全采用VC界面，matlab完全在后臺運行。在需要調用matlab函數(shù)進行圖像處理時，將VC中的圖像數(shù)據(jù)轉換為matlab可識別的格式并裝入引掣區(qū)，調用matlab的圖像處理函數(shù)進行運算，并將結果轉換后復制回VC。在進行下一步圖像分析時，可利用VC的ODBC功能，將特征數(shù)據(jù)直接轉入access等數(shù)據(jù)庫中。以下介紹幾個與特征提取密切相關的matlab函

7、數(shù)，為簡便起見，省略輸入輸出參數(shù)。帶星號的函數(shù)為參考文獻1所自帶，其非商業(yè)版本可以在該書網(wǎng)站免費下載。regionprops(),imfeature(),區(qū)域的特征度量.輸出區(qū)域的若干特征值；mean2(), std2(), corr2()二維數(shù)組的摘要統(tǒng)計值：均值，標準差，相關系數(shù);bwlabel() 將二值化圖像作區(qū)域標記,同時返回標記區(qū)域塊數(shù);fft2(),dct2(), 快速傅立葉變換和離散余弦變換，可以求頻域特征*statxture();紋理特征計算，返回平均值，標準差，平滑度，直方圖偏斜度，均勻性，紋理熵;* invmoments() 可計算出七個不變矩;*specxture()頻

8、譜特征,計算S(r)和S()*polyangles()計算多邊形區(qū)域各頂點內角值上述函數(shù)可以直接計算二十個左右特征值，另外通過這些值之間的運算，可以求出更多的值。3、實例介紹/input為灰度圖像數(shù)據(jù)engEvalString(ep,"num=statxture(input);"); /調用statxture計算灰度差分紋理值num=engGetVariable(ep,"num");/提取計算結果，是包含七個值的數(shù)據(jù)結構double *result=mxGetPr(num);m_mean1=result0;/第一項，平均灰度  

9、60; m_std1=result1;/第二項，標準差（對比度m_smooth=result2;/第三項，平滑度    m_tm=result3;/第四項，三階矩    m_asm1=result4;/第五項，慣性矩（均衡度）m_ent1=result5;/第六項，熵/下面二值化計算形狀特征engEvalString(ep,"input=im2bw(input,graythresh(input);”);自動計算閾值進行二值化engEvalString(ep,"input=bwareaopen(output,1500

10、);");形態(tài)學處理去除小面積區(qū)域engEvalString(ep,"output=imfill(output,'holes');");填補最大面積區(qū)域內的空洞    engEvalString(ep,"output=bwlabel(output);");/區(qū)域標記后再調用props /以下調用matlab的regionprops求幾何形狀特征    engEvalString(ep,"a=regionprops(output,'all');n

11、um=a.Area;");num=engGetVariable(ep,"num");/獲得面積值result=mxGetPr(num);m_area=result0;/面積值存入VC數(shù)據(jù)   engEvalString(ep,"num=a.Eccentricity;");num=engGetVariable(ep,"num");/獲得偏心率值result=mxGetPr(num);m_ecc=result0;/同理可求出長度，寬度值，質心坐標值，矩形度等若干特征值4、 小結及討論提取特征值前，要進行圖像預處理，如圖像增強及分割等，可以使用matlab的圖像處理工具，快速實現(xiàn)相關功能。用matlab進行圖像預處理，通常在1個子函數(shù)內就可全部完成，與VC相比大大節(jié)省了編程量，節(jié)約了時間，減少了出錯的可能。matlab的工具箱是開放的系統(tǒng)，隨版本升級也在不斷擴充。使用者，完全可以根據(jù)需要自己開發(fā)相應的matlab不函數(shù)，加入自己的工具箱使用。對于指紋、車牌、人臉等特征的提取，均可根據(jù)各自不同的需要使用matlab技術進行圖像預處理。使用混編要選擇matlab中語法簡單而功能強大的函數(shù)，對于涉