基于matlab數(shù)字圖像處理GUI設(shè)計(jì)

.PAGE.目錄摘要2一．?dāng)?shù)字圖像概述31.1數(shù)字圖像處理的意義41.2數(shù)字圖像處理技術(shù)的開展5二．matlab圖像處理簡介62.1matlab簡介62.2matlab圖像界面GUI簡介7三．?dāng)?shù)字圖像處理軟件的設(shè)計(jì)73.1軟件的總體設(shè)計(jì)73.1.1整體界面設(shè)計(jì)83.1.2菜單欄設(shè)計(jì)83.2文件的讀入與顯示83.3圖像的保存93.4圖像的灰度處理93.5圖像二值化103.6圖像R直方圖113.7圖像G直方圖113.8圖像B直方圖123.9直方圖均衡123.10圖像的腐蝕13四．exe文件的生成14參考文獻(xiàn)15摘要數(shù)字圖像處理是一門新興技術(shù)，隨著計(jì)算機(jī)硬件的開展，數(shù)字圖像的實(shí)時(shí)處理已經(jīng)成為可能，由于數(shù)字圖像處理的各種算法的出現(xiàn)，使得其處理速度越來越快，能更好的為人們效勞。數(shù)字圖像處理是一種通過計(jì)算機(jī)采用一定的算法對圖形圖像進(jìn)展處理的技術(shù)。數(shù)字圖像處理技術(shù)已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域上都有了比擬廣泛的應(yīng)用。圖像處理的信息量很大，對處理速度的要求也比擬高。MATLAB強(qiáng)大的運(yùn)算和圖形展示功能，使圖像處理變得更加的簡單和直觀。本文介紹了MATLAB語言的特點(diǎn),基于MATLAB的數(shù)字圖像處理環(huán)境，介紹了如何利用MATLAB及其圖像處理工具箱進(jìn)展數(shù)字圖像處理，并通過一些例子來說明利用MATLAB圖像處理工具箱進(jìn)展圖像處理的方法。主要論述了利用MATLAB的GUI實(shí)現(xiàn)圖像二值化分析等圖像處理。關(guān)鍵詞：MATLAB，數(shù)字圖像處理，GUI，二值圖像AbstractDigitalimageprocessingisanemergingtechnology,withthedevelopmentofputerhardware,real-timedigitalimageprocessinghasbeepossibleduetodigitalimageprocessingalgorithmstoappear,makingitfasterandfasterprocessingspeed,betterforPeopleservices.Digitalimageprocessingisusedbysomealgorithmsputergraphicsimageprocessingtechnology.Digitalimageprocessingtechnologyhasbeeninvariousareashavearelativelywiderangeofapplications.Imageprocessinglargeamountofinformationontheprocessingspeedrequirementisrelativelyhigh.MATLABpowerfulputingandgraphicsdisplaycapabilities,sothatimageprocessingbeesmoresimpleandintuitive.ThispaperintroducescharacteristicsofMATLABlanguageandthisMATLAB-baseddigitalimageprocessingenvironment,describeshowtousetheMATLABImageProcessingToolboxforitsdigitalimageprocessing,andthroughsomeexamplestoillustratetheuseofMATLABImageProcessingToolboxforimageprocessingmethod.MainlydiscussestheuseofMATLABforimageenhancement,2-numericimageandotherimageprocessingtechnologies.Keywords：MATLAB,digitalimageprocessing,GUI,imageenhancement,2-numericimage

一、數(shù)字圖像處理概述1.1數(shù)字圖像處理的意義數(shù)字圖像處理〔DigitalImageProcessing〕，就是利用數(shù)字計(jì)算機(jī)或者其他數(shù)字硬件，對從圖像信息轉(zhuǎn)換而得到的電信號進(jìn)展某些數(shù)學(xué)運(yùn)算，以提高圖像的實(shí)用性。例如從衛(wèi)星圖片中提取目標(biāo)物的特征參數(shù)，三維立體斷層圖像的重建等?？偟膩碚f，數(shù)字圖像處理包括點(diǎn)運(yùn)算、幾何處理、圖像增強(qiáng)、圖像復(fù)原、圖像形態(tài)學(xué)處理、圖像編碼、圖像重建、模式識別等。由于計(jì)算機(jī)處理能力的不斷增強(qiáng)，數(shù)字圖像處理學(xué)科在飛速開展的同時(shí)，也越來越廣泛地向許多其他學(xué)科快速穿插滲透，使得圖像作為信息獲取以及信息的利用等方面也變得越來越重要。目前數(shù)字圖像處理的應(yīng)用越來越廣泛，已經(jīng)滲透到工業(yè)、醫(yī)療保健、航空航天、軍事等各個(gè)領(lǐng)域，在國民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮越來越大的作用。MathWorks公司推出的MATLAB軟件是學(xué)習(xí)數(shù)理知識的好幫手。應(yīng)用MATLAB友好的界面和豐富、實(shí)用、高效的指令及模塊，可以使人較快地認(rèn)識、理解圖像處理的相關(guān)概念，逐步掌握圖像信號處理的根本方法，進(jìn)而能夠解決相關(guān)的工程和科研中的問題。圖像是人類獲取和交換信息的主要來源，因此，圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域必然涉及到人類生活和工作的方方面面。隨著人類活動圍的不斷擴(kuò)大，圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域也將隨之不斷擴(kuò)大，已在國家平安、經(jīng)濟(jì)開展、日常生活中充當(dāng)越來越重要的角色,對國計(jì)民生的作用不可低估。1.2數(shù)字圖像處理技術(shù)的開展數(shù)字圖像處理最早出現(xiàn)于20世紀(jì)50年代，當(dāng)時(shí)的電子計(jì)算機(jī)已經(jīng)開展到一定水平，人們開場利用計(jì)算機(jī)來處理圖形和圖像信息。數(shù)字圖像處理作為一門學(xué)科大約形成于20世紀(jì)60年代初期。早期的圖像處理的目的是改善圖像的質(zhì)量，它以人為對象，以改善人的視覺效果為目的。圖像處理中，輸入的是質(zhì)量低的圖像，輸出的是改善質(zhì)量后的圖像，常用的圖像處理方法有圖像增強(qiáng)、復(fù)原、編碼、壓縮等。首次獲得實(shí)際成功應(yīng)用的是美國噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室〔JPL〕。他們對航天探測器徘徊者7號在1964年發(fā)回的幾千月球照片使用了圖像處理技術(shù)，如幾何校正、灰度變換、去除噪聲等方法進(jìn)展處理，并考慮了太陽位置和月球環(huán)境的影響，由計(jì)算機(jī)成功地繪制出月球外表地圖，獲得了巨大的成功。隨后又對探測飛船發(fā)回的近十萬照片進(jìn)展更為復(fù)雜的圖像處理，以致獲得了月球的地形圖、彩色圖及全景鑲嵌圖，獲得了非凡的成果，為人類登月創(chuàng)舉奠定了堅(jiān)實(shí)的根底，也推動了數(shù)字圖像處理這門學(xué)科的誕生。在以后的宇航空間技術(shù)，如對火星、土星等星球的探測研究中，數(shù)字圖像處理技術(shù)都發(fā)揮了巨大的作用。數(shù)字圖像處理取得的另一個(gè)巨大成就是在醫(yī)學(xué)上獲得的成果。1972年英國EMI公司工程師Housfield創(chuàng)造了用于頭顱診斷的X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置，也就是我們通常所說的CT〔puterTomograph〕。CT的根本方法是根據(jù)人的頭部截面的投影，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理來重建截面圖像，稱為圖像重建。1975年EMI公司又成功研制出全身用的CT裝置，獲得了人體各個(gè)部位鮮明清晰的斷層圖像。1979年，這項(xiàng)無損傷診斷技術(shù)獲得了諾貝爾獎，說明它對人類作出了劃時(shí)代的奉獻(xiàn)。與此同時(shí)，圖像處理技術(shù)在許多應(yīng)用領(lǐng)域受到廣泛重視并取得了重大的開拓性成就，屬于這些領(lǐng)域的有航空航天、生物醫(yī)學(xué)工程、工業(yè)檢測、機(jī)器人視覺、公安司法、軍事制導(dǎo)、文化藝術(shù)等，使圖像處理成為一門引人注目、前景遠(yuǎn)大的新型學(xué)科。隨著圖像處理技術(shù)的深入開展，從70年代中期開場，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能、思維科學(xué)研究的迅速開展，數(shù)字圖像處理向更高、更深層次開展。人們已開場研究如何用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)解釋圖像，實(shí)現(xiàn)類似人類視覺系統(tǒng)理解外部世界，這被稱為圖像理解或計(jì)算機(jī)視覺。很多國家，特別是興旺國家投入更多的人力、物力到這項(xiàng)研究，取得了不少重要的研究成果。其中代表性的成果是70年代末MIT的Marr提出的視覺計(jì)算理論，這個(gè)理論成為計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域其后十多年的主導(dǎo)思想。圖像理解雖然在理論方法研究上已取得不小的進(jìn)展，但它本身是一個(gè)比擬難的研究領(lǐng)域，存在不少困難，因人類本身對自己的視覺過程還了解甚少，因此計(jì)算機(jī)視覺是一個(gè)有待人們進(jìn)一步探索新的領(lǐng)域。二、matlab圖像處理簡介2.1matlab簡介MATLAB的名稱源自MatrixLaboratory，由美國MathWorks公司推出。20世紀(jì)九十年代的時(shí)候，matlab已經(jīng)成了國際控制界公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算軟件。2001年推出了matlab6.0版本，其中有simulink工具包。開發(fā)了與外部進(jìn)展直接數(shù)據(jù)交換的組件。同時(shí)也推出了符號計(jì)算工具包。它是一種科學(xué)計(jì)算軟件，專門以矩陣的形式處理數(shù)據(jù)。MATLAB將高性能的數(shù)值計(jì)算和可視化集成在一起，構(gòu)成了一個(gè)方便的、界面友好的用戶環(huán)境，并提供了大量的置函數(shù)。從而被廣泛地應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算、算法開發(fā)—預(yù)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證、數(shù)據(jù)采集、建模仿真與原型設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析研究與可視化、科學(xué)與工程繪圖、應(yīng)用開發(fā)環(huán)境、控制系統(tǒng)、信息處理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、圖像處理、小波分析等領(lǐng)域的分析、仿真和設(shè)計(jì)工作，而且利用MATLAB產(chǎn)品的開放式構(gòu)造，可以非常容易地對MATLAB的功能進(jìn)展擴(kuò)大，從而在不斷深化對問題認(rèn)識的同時(shí)，不斷完善MATLAB產(chǎn)品以提高產(chǎn)品自身的競爭能力。MATLAB中的數(shù)字圖像是以矩陣形式表示的，這意味著ATLAB強(qiáng)大的矩陣運(yùn)算能力用于圖像處理非常有利，矩陣運(yùn)算的語法對MATLAB中的數(shù)字圖像同樣適用。本文對MATLAB圖像處理工具箱進(jìn)展探索及應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)證明該軟件功能強(qiáng)大，語言簡潔易學(xué)，人機(jī)界面友好，工具箱具有豐富的技術(shù)支持并集成了該領(lǐng)域家的智慧，應(yīng)用簡單而效果良好。2.2matlab圖形界面GUI簡介用戶界面是指：實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器〔或程序〕之間交互作用的工具和方法。如鍵盤、鼠標(biāo)等都可成為與計(jì)算機(jī)交換信息的接口。圖形用戶界面GUI〔全稱GraphicalUserInterfaces〕那么是由窗口、光標(biāo)、按鍵、菜單、文字說明等對象構(gòu)成的一個(gè)用戶界面，用戶圖形界面〔GUI〕是程序的圖形化界面。GUI可以使用戶定制用與MATLAB的交互方式。把圖形界面加到MATLAB的函數(shù)和M文件中。GUI可以在MATLAB中生成非常有效的工具和應(yīng)用程序，或是建立演示工作的交互式界面。創(chuàng)立MATLAB用戶圖形界面必須有三個(gè)根本元素:〔1〕組件：在matlabGUI中的每一個(gè)工程如按鈕、標(biāo)簽、編輯框等都是一個(gè)圖形化組件。組件又可分為三類:圖形化控件(按鈕,編輯框,列表,滾動條等)、靜態(tài)元素(窗口和文本字符串)、菜單和坐標(biāo)系。圖形化控件和靜態(tài)元素由函數(shù)uicontrol創(chuàng)立，菜單由函數(shù)uimenu和uicontextmenu創(chuàng)立，坐標(biāo)系經(jīng)常用于顯示圖形化數(shù)據(jù)，由函數(shù)axes創(chuàng)立?！?〕圖象窗口(Figure)：GUI的每一個(gè)組件都必須安排在圖象窗口中，可以用函figure來創(chuàng)立空圖象窗口，空圖象窗口經(jīng)常用于放置各種類型的組件?！?〕回應(yīng)：當(dāng)用戶用鼠標(biāo)單擊或用鍵盤鍵入一些信息，那么程序就要有相應(yīng)的執(zhí)行動作。鼠標(biāo)單擊或鍵入信息是一個(gè)事件，如果matlab程序運(yùn)行相應(yīng)的函數(shù)，那么matlab函數(shù)肯定會有所反響。例如，如果用戶單擊一按鈕，這個(gè)事件必然引起相應(yīng)的matlab語句執(zhí)行。這些相應(yīng)的語句被稱為回應(yīng)，在執(zhí)行GUI的單個(gè)圖形組件時(shí)，必須有一個(gè)回應(yīng)。三、數(shù)字圖像處理軟件設(shè)計(jì)本軟件包的主要功能是通過matlab的GUI界面編制一個(gè)簡易的圖形界面以讀取bmp格式的原始圖像數(shù)據(jù)，并對它們進(jìn)展分析和處理，得到所需要的效果，并把處理后的相關(guān)信息用圖像顯示出來。本軟件的主要功能有：bmp圖像文件的翻開和保存，圖像灰度處理和腐蝕、直方圖的分析等等。3.1軟件總體設(shè)計(jì)3.1.1整體界面設(shè)計(jì)3.1.2菜單欄設(shè)計(jì)3.2圖像的讀入與顯示[name,path]=uigetfile({'*.bmp'},'載入圖像');ifisequal(name,0)|isequal(path,0)errordlg('沒有選中文件','出錯');return;elsex=imread([path,name]);axes(handles.axes1);imshow(x);handles.img=x;handles.noise_img=x;3.3圖像的保存%文件保存[filename,pathname]=uiputfile('*.bmp','圖片保存為');ifisequal([filename,pathname],[0,0])errordlg('沒有保存','出錯');return;elsefile=strcat(pathname,filename);(handles.axes2);i=getimage(gca);imwrite(i,file);end3.4圖像的灰度處理%灰度處理axes(handles.axes2);ifisrgb(handles.img)y=rgb2gray(handles.img);%RGBimshow(y);elsemsgbox('這已經(jīng)是灰度圖像','轉(zhuǎn)換失敗');3.5圖像的二值化%二值圖像axes(handles.axes2);x=(handles.img);ifisrgb(x)msgbox('這是彩色圖像,不能轉(zhuǎn)換為二值圖像','轉(zhuǎn)換失敗');elsej=im2bw(x);imshow(j);end3.6圖像R直方圖%R直方圖set(handles.axes2,'HandleVisibility','ON');axes(handles.axes2);x=imhist(handles.img(:,:,1));%直方圖統(tǒng)計(jì)x1=x(1:10:256);horz=1:10:256;bar(horz,x1);set(handles.axes2,'xtick',0:50:255);3.7圖像G直方圖%G直方圖set(handles.axes2,'HandleVisibility','ON');axes(handles.axes2);ifisrgb(handles.img)x=imhist(handles.img(:,:,2));%直方圖統(tǒng)計(jì)x1=x(1:10:256);horz=1:10:256;bar(horz,x1);set(handles.axes2,'xtick',0:50:255);elsemsgbox('這是灰度圖像','旋轉(zhuǎn)失敗');end3.8圖像B直方圖%B直方圖set(handles.axes2,'HandleVisibility','ON');axes(handles.axes2);ifisrgb(handles.img)x=imhist(handles.img(:,:,3));x1=x(1:10:256);horz=1:10:256;bar(horz,x1);%axis([02550150000]);set(handles.axes2,'xtick',0:50:255);%set(handles.axes2,'ytick',0:2000:15000);elsemsgbox('這是灰度圖像','旋轉(zhuǎn)失敗');end3.9直方圖均衡%直方圖均衡set(handles.axes2,'HandleVisibility','ON');axes(handles.axes2);ifisrgb(handles.img)a=histeq(handles.img(:,:,1));b=histeq(handles.img(:,:,2));c=histeq(handle