基于MATLAB GUI的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)

基于MATLABGUI的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)小悠中文摘要本文以MATLAB軟件的圖形用戶界面（GUI）開發(fā)環(huán)境和圖像處理工具箱為平臺(tái)設(shè)計(jì)了數(shù)字圖像增強(qiáng)處理系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)灰度變換、圖像增強(qiáng)和圖像濾波等圖像處理方法，應(yīng)用這種手段的設(shè)計(jì)圖像處理系統(tǒng)可以激發(fā)學(xué)習(xí)圖像處理知識(shí)的興趣，大大提高學(xué)習(xí)效率。關(guān)鍵詞：圖像增強(qiáng)MATLABGUI引言在圖像處理中，圖像增強(qiáng)[1]是圖像預(yù)處理中最常用的技術(shù)之一，圖像增強(qiáng)技術(shù)對(duì)于提高圖像質(zhì)量起著重要的作用。圖像增強(qiáng)作為基本的圖像處理技術(shù)，其目的是對(duì)圖像進(jìn)行加工，以得到對(duì)具體應(yīng)用來說視覺效果更“好”更“有用”的圖像。由于具體應(yīng)用的目的和要求不同，因而“好”和“有用”的含義也不同，因此圖像處理技術(shù)是面向具體問題的。從根本上說，圖像增強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)不存在的，例如，一種很適合增強(qiáng)X射線圖像的方法，不一定是增強(qiáng)衛(wèi)星云圖的最好方法。圖像增強(qiáng)就是采用一系列技術(shù)去增強(qiáng)圖像中用戶感興趣的信息，其目的主要有兩個(gè)：一是改善圖像的視覺效果，提高圖像成分的清晰度；二是使圖像變得更有利于計(jì)算機(jī)處理。目前，圖像增強(qiáng)的方法雖有很多種，但它對(duì)各種不同的類別具有不同的增強(qiáng)效果，應(yīng)具體問題具體分析，只有根據(jù)圖像增強(qiáng)的具體目的選擇相應(yīng)的增強(qiáng)方法，才能達(dá)到期望的效果。一、認(rèn)識(shí)圖形用戶界面（GUI）用MATLAB對(duì)圖像進(jìn)行處理[2]是當(dāng)前科技領(lǐng)域的一個(gè)重要的課題，它采用的是用一組有序的灰度或彩色數(shù)據(jù)元素構(gòu)成圖像，數(shù)組的每一個(gè)元素對(duì)應(yīng)于圖像的一個(gè)像素值。這樣MATLAB就可以利用其強(qiáng)大的矩陣計(jì)算功能實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的數(shù)字處理。本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主要是利用MATLAB所提供的圖形用戶界面（GUI），實(shí)現(xiàn)一個(gè)可視的面向?qū)ο蟮牟僮鹘缑妗?.1設(shè)計(jì)原則由于要求不同，設(shè)計(jì)出來的界面也就千差萬別。但是，自從人們開始設(shè)計(jì)圖形界面以來，界面設(shè)計(jì)的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)卻沒有太大的變化。簡單說來，一個(gè)好的界面應(yīng)遵從以下三個(gè)原則：簡單性、一致性、習(xí)常性[3]。（1）簡單性設(shè)計(jì)界面時(shí)，應(yīng)力求簡潔、直接、清晰地體現(xiàn)出界面的功能和特征。那些可有可無的功能應(yīng)盡量刪去，以保持界面的清潔。（2）一致性所謂一致性包含兩層意義：一是自己開發(fā)的界面風(fēng)格要盡量一致；二是新設(shè)計(jì)的界面要與其他已有的界面風(fēng)格不要截然相左。這是因?yàn)橛脩粼诔醮问褂眯陆缑鏁r(shí)，總是習(xí)慣于憑借經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行試探。（3）習(xí)常性設(shè)計(jì)界面時(shí)，應(yīng)盡量使用人們所熟悉的標(biāo)志和符號(hào)。用戶可能并不了解界面的具體含義及操作方法，但他也可以根據(jù)熟悉標(biāo)志做出正確猜測(cè)，自學(xué)入門。1.2窗口界面的實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)界面的設(shè)計(jì)主要是利用MATLAB所提供的GUI（IGraphUserInterface）向?qū)гO(shè)計(jì)控件而完成的，該向?qū)Э梢詫?shí)現(xiàn)多種控件的設(shè)計(jì)，給用戶提供了一種友好的交互方式，同時(shí)也給操作帶來很多方便[4]。圖形用戶界面GUI是包含圖形對(duì)象(如圖形窗口、菜單、控件、文本)的用戶界面，用戶以某種方式選擇或者擊活這些對(duì)象會(huì)發(fā)生變化或引起動(dòng)作。（1）啟動(dòng)GUI的方法啟動(dòng)圖形用戶界面的方法有很多種，例如可以利用工具欄上的命令按鈕，也可以采用菜單和命令的方式。在本人設(shè)計(jì)的案例中采用的是命令方式：在命令窗口直接輸入guide命令，彈出的窗口如圖1-1所示：圖1-1GUI啟動(dòng)界面在彈出的guidequickatenewgui選項(xiàng)卡里面的start窗口中選擇creBlankGUI選項(xiàng)，這樣就可以進(jìn)入圖形用戶界面來設(shè)計(jì)我們的系統(tǒng)靜態(tài)界面。圖1-2Guide界面圖1-2就是Guide提供的圖形界面設(shè)計(jì)工具集[5]，在此界面下就可以利用控件組件、文本菜單、排列工具等對(duì)系統(tǒng)的界面進(jìn)行設(shè)計(jì)。二、具體設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)步驟2.1靜態(tài)界面設(shè)計(jì)有五個(gè)標(biāo)簽，具體為文件、編輯、圖像運(yùn)算、噪聲和頻域?yàn)V波器。并且每個(gè)標(biāo)簽下有自己對(duì)應(yīng)要實(shí)現(xiàn)的操作。界面的初始設(shè)計(jì)和初始運(yùn)行界面如下圖1-4、圖1-5。圖1-4靜態(tài)界面圖1-5運(yùn)行界面2.2編輯標(biāo)簽下的灰度處理操作。灰度模塊提供反色、直方圖均衡、閾值變換、線性變換功能?；叶饶K針對(duì)數(shù)字圖像的一些基本灰度操作進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)，可方便使用者對(duì)相應(yīng)算法的理解和學(xué)習(xí)。本次設(shè)計(jì)中的灰度處理的主要代碼[6]為：ifisrgb(x)im=rgb2gray(x);imshow(im);handles.img=im;elsemsgbox('itisagraypicture','failure');end運(yùn)行結(jié)果如下圖1-6所示。圖1-6灰度圖2.3圖像運(yùn)算標(biāo)簽包括圖像疊加、圖像減法、圖像乘法、圖像除法四項(xiàng)功能。圖像疊加主要代碼：i=(handles.img);n=imresize(i,[256256]);j=imread('116.bmp');v=imresize(j,[256256]);k=imadd(n,v);圖像乘法主要代碼：prompt={'insert1:'};defans={'8'};p=inputdlg(prompt,'insert',1,defans);

p1=str2num(p{1});j=immultiply(x,p1);在此只列舉其中的疊加和乘法界面的運(yùn)行結(jié)果圖分別如下圖1-7、圖1-8。圖1-7圖像疊加圖1-8圖像乘法實(shí)現(xiàn)前后圖片2.4噪聲標(biāo)簽下包括高斯噪聲和泊松噪聲兩個(gè)處理操作。在此只例舉高斯噪聲的運(yùn)行結(jié)果圖如下圖1-9.高斯噪聲的主要實(shí)現(xiàn)代碼是：prompt={'insert1:','insert2'};defans={'0','0.02'};p=inputdlg(prompt,'insert',1,defans);p1=str2num(p{1});p2=str2num(p{2});y=imnoise(handles.img,'gaussian',p1,p2);imshow(y);圖1-9高斯噪聲處理前后2.5頻域?yàn)V波標(biāo)簽下有巴特沃斯濾波器、指數(shù)濾波和自適應(yīng)濾波三種處理操作。下圖1-10顯示的是指數(shù)濾波前后的效果圖。指數(shù)濾波實(shí)現(xiàn)代碼：y1=imnoise(x,'gaussian',0.01);[M,N]=size(y1);F=fft2(y1);fftshift(F);Dcut=100;D0=250;D1=150;foru=1:Mforv=1:ND(u,v)=sqrt(u^2+v^2);EXPOTH(u,v)=exp(log(1/sqrt(2))*(Dcut/D(u,v))^2);endendfigure,imshow(y1);EXPOTG=EXPOTH.*F;EXPOTfiltered=ifft2(EXPOTG);imshow(EXPOTfiltered);圖1-10指數(shù)濾波前后基于MATLAB的圖像處理系統(tǒng)是一個(gè)功能強(qiáng)大的系統(tǒng)，它還可以實(shí)現(xiàn)圖像顏色空間的轉(zhuǎn)換，能對(duì)一些單色圖像進(jìn)行各種調(diào)色，也可以調(diào)用MATLAB繪圖工具箱進(jìn)行各種簡單圖形的繪制。當(dāng)然還有許多的功能有待于進(jìn)一步完善。三、總結(jié)本次以MATLAB7.1軟件為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，針對(duì)應(yīng)用于數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的各種方法做了部分的驗(yàn)證性和改進(jìn)型的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)之初還是問題百出，尤其是代碼的理解應(yīng)用總是出現(xiàn)錯(cuò)誤，究其原因是知識(shí)儲(chǔ)備不足，在查閱了較多的資料之后得到了滿意的效果。在此過程中也要得到老師和同學(xué)的耐心指導(dǎo)，為此表示感謝。參考文獻(xiàn)：[1](美)岡薩雷斯等.數(shù)字圖像處理(第二版,英文版).電子工業(yè)出版社,2003[2]飛思科技產(chǎn)品研發(fā)中心.MATLAB6.5輔助圖像處理