基于matlab數(shù)字圖像處理GUI設(shè)計(jì)

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1、- 目錄 摘要2 一．?dāng)?shù)字圖像概述3 1.1 數(shù)字圖像處理的意義4 1.2數(shù)字圖像處理技術(shù)的開(kāi)展5 二．matlab圖像處理簡(jiǎn)介6 2.1matlab簡(jiǎn)介6 2.2 matlab圖像界面GUI簡(jiǎn)介7 三．?dāng)?shù)字圖像處理軟件的設(shè)計(jì)7 3.1軟件的總體設(shè)計(jì)7 3.1.1整體界面設(shè)計(jì)8 3.1.2菜單欄設(shè)計(jì)8 3.2 文件的讀入與顯示8 3.3 圖像的保存9 3.4 圖像的灰度處理9 3.5 圖像二值化10 3.6 圖像R直方圖11 3.7 圖像G直方圖11 3.8 圖像B直方圖12 3.9 直方圖均衡12 3.10 圖像的腐蝕13 四．ex

2、e文件的生成14 參考文獻(xiàn)15 摘要 數(shù)字圖像處理是一門(mén)新興技術(shù)，隨著計(jì)算機(jī)硬件的開(kāi)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(lái)越快，能更好的為人們效勞。數(shù)字圖像處理是一種通過(guò)計(jì)算機(jī)采用一定的算法對(duì)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(duì)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(jiǎn)單和直觀。本文介紹了MATLAB 語(yǔ)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(guò)一些例子來(lái)說(shuō)

3、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 Abstract Digital image processing is an emerging technology, with the development of puter hardware, real-time digital image processing has bee possible due to digital image processing algorithms to appear, maki

4、ng it faster and faster processing speed, better forPeople services .Digital image processing is used by some algorithms puter graphics image processing technology.Digital image processing technology has been in various areas have a relatively wide range of applications.Image processing large amount

5、 of information on the processing speed requirement is relatively high.MATLAB powerful puting and graphics display capabilities, so that image processing bees more simple and intuitive.This paper introduces characteristics of MATLAB language and this MATLAB-based digital image processing environment

6、, describes how to use the MATLAB Image Processing Toolbox for its digital image processing, and through some examples to illustrate the use of MATLAB Image Processing Toolbox for image processing method.Mainly discusses the use of MATLAB for image enhancement,2-numericimage and other image processi

7、ng technologies. Key words：MATLAB, digitalimageprocessing,GUI , imageenhancement,2-numeric image 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〔Digital Image Processing〕，就是利用數(shù)字計(jì)算機(jī)或者其他數(shù)字硬件，對(duì)從圖像信息轉(zhuǎn)換而得到的電信號(hào)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。總的來(lái)說(shuō)，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(shí)別等。

8、 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(kāi)展的同時(shí)，也越來(lái)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(lái)越重要。目前數(shù)字圖像處理的應(yīng)用越來(lái)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(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮越來(lái)越大的作用。 MathWorks公司推出的MATLAB軟件是學(xué)習(xí)數(shù)理知識(shí)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(shí)、理解圖像處理的相關(guān)概念，逐步掌握?qǐng)D像信號(hào)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(wèn)題。 圖像是人類獲取和交換信息的主要來(lái)源，因此，圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域必然涉

9、及到人類生活和工作的方方面面。隨著人類活動(dòng)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(guó)家平安、經(jīng)濟(jì)開(kāi)展、日常生活中充當(dāng)越來(lái)越重要的角色,對(duì)國(guó)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(kāi)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(kāi)展到一定水平，人們開(kāi)場(chǎng)利用計(jì)算機(jī)來(lái)處理圖形和圖像信息。數(shù)字圖像處理作為一門(mén)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(duì)象，以改善人的視覺(jué)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

10、美國(guó)噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室〔JPL〕。他們對(duì)航天探測(cè)器徘徊者7號(hào)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(yáng)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(duì)探測(cè)飛船發(fā)回的近十萬(wàn)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(dòng)了數(shù)字圖像處理這門(mén)學(xué)科的誕生。在以后的宇航空間技術(shù)，如對(duì)火星、土星等星球的探測(cè)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(guó)EMI公司工程師

11、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(shuō)的CT〔puter Tomograph〕。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(lái)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(wú)損傷診斷技術(shù)獲得了諾貝爾獎(jiǎng)，說(shuō)明它對(duì)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(kāi)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(cè)、機(jī)器人視覺(jué)、公安司法、軍事制導(dǎo)、文化藝術(shù)等，使圖像處理成為一門(mén)引人注目、前景遠(yuǎn)大的新型學(xué)科。隨著圖像

12、處理技術(shù)的深入開(kāi)展，從70年代中期開(kāi)場(chǎng)，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(kāi)展，數(shù)字圖像處理向更高、更深層次開(kāi)展。人們已開(kāi)場(chǎng)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(jué)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(jué)。很多國(guó)家，特別是興旺國(guó)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(jué)計(jì)算理論，這個(gè)理論成為計(jì)算機(jī)視覺(jué)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(duì)自己的視覺(jué)過(guò)程還了解甚少，因此計(jì)算機(jī)視覺(jué)是一個(gè)有待人們進(jìn)一步探索新的領(lǐng)域。

13、 二、matlab圖像處理簡(jiǎn)介 2.1 matlab簡(jiǎn)介 MATLAB 的名稱源自 Matrix Laboratory ，由美國(guó)MathWorks公司推出。20世紀(jì)九十年代的時(shí)候，matlab已經(jīng)成了國(guó)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(kāi)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(hào)計(jì)算工具包。它是一種科學(xué)計(jì)算軟件，專門(mén)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(kāi)發(fā)—預(yù)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證、數(shù)據(jù)采集、建模仿

14、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(kāi)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(kāi)放式構(gòu)造，可以非常容易地對(duì)MATLAB 的功能進(jìn)展擴(kuò)大，從而在不斷深化對(duì)問(wèn)題認(rèn)識(shí)的同時(shí)，不斷完善 MATLAB 產(chǎn)品以提高產(chǎn)品自身的競(jìng)爭(zhēng)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(yǔ)法對(duì)MATLAB中的數(shù)字圖像同樣適用。本文對(duì)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(yǔ)言簡(jiǎn)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

15、了該領(lǐng)域家的智慧，應(yīng)用簡(jiǎn)單而效果良好。 2.2 matlab圖形界面GUI簡(jiǎn)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(pán)、 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Graphical User Interfaces 〕那么是由窗口、光標(biāo)、按鍵、菜單、文字說(shuō)明等對(duì)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

16、有三個(gè)根本元素: 〔1〕 組件：在matlab GUI 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(dòng)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。 〔2〕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(lái)創(chuàng)立空?qǐng)D象窗口，空?qǐng)D象窗口經(jīng)常用于放置各種類型的組件。 〔3〕回應(yīng)：當(dāng)用戶用鼠標(biāo)單擊或用鍵盤(pán)鍵入一些信息，那么程序

17、就要有相應(yīng)的執(zhí)行動(dòng)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(huì)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(yǔ)句執(zhí)行。這些相應(yīng)的語(yǔ)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(guò)matlab的GUI界面編制一個(gè)簡(jiǎn)易的圖形界面以讀取bmp格式的原始圖像數(shù)據(jù)，并對(duì)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(lái)。本軟件的主要功能有：bmp圖像文件的翻開(kāi)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

18、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'); if isequal(name,0)|isequal(path,0) errordlg('沒(méi)有選中文件','出錯(cuò)'); return; else x=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 [filen

19、ame,pathname] = uiputfile('*.bmp','圖片保存為'); if isequal([filename,pathname],[0,0]) errordlg('沒(méi)有保存','出錯(cuò)'); return; else file=strcat(pathname,filename); (handles.axes2); i=getimage(gca); imwrite(i,file); end 3.4圖像的灰度處理 %灰度處理 axes(handles.axes2); if isrgb(handles.img) y=rgb2gray

20、(handles.img); %RGB imshow(y); else msgbox('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); if isrgb(x) msgbox('這是彩色圖像,不能轉(zhuǎn)換為二值圖像','轉(zhuǎn)換失敗'); else j=im2bw(x); imshow(j); end 3.6圖像R直方圖 %R直方圖 set(handles.axes2,'HandleVisibility','ON'); axes(hand

21、les.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); if isrgb(handles.img) x=imhist(handles.img(:,:,2));

22、%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); else msgbox('這是灰度圖像','旋轉(zhuǎn)失敗'); end 3.8圖像B直方圖 %B直方圖 set(handles.axes2,'HandleVisibility','ON'); axes(handles.axes2); if isrgb(handles.img) x=imhist(handles.img(:,:,3)); x1=x(1:1

23、0:256); horz=1:10:256; bar(horz,x1); %axis([0 255 0 150000]); set(handles.axes2,'xtick',0:50:255); %set(handles.axes2,'ytick',0:2000:15000); else msgbox('這是灰度圖像','旋轉(zhuǎn)失敗'); end 3.9直方圖均衡 %直方圖均衡 set(handles.axes2,'HandleVisibility','ON'); axes(handles.axes2); if isrgb(handles.img)

24、 a=histeq(handles.img(:,:,1)); b=histeq(handles.img(:,:,2)); c=histeq(handles.img(:,:,3)); k(:,:,1)=a; k(:,:,2)=b; k(:,:,3)=c; imshow(k); else h=histeq(handles.img); imshow(h); end 3.10圖像的腐蝕 %圖像腐蝕 axes(handles.axes2); x=(handles.img); if i

25、srgb(x) msgbox('這是彩色圖像,不能進(jìn)展圖像腐蝕','失敗'); else j=im2bw(x); se=eye(5); bw=bwmorph(j,'erode'); imshow(bw); end 四、exe文件的生成 最后本課題將創(chuàng)立好的GUI生成了可以執(zhí)行的EXE文件。在matlab的mand窗口中輸入 mcc -B sgl untitled.m ,等待一到兩分鐘。這時(shí),如果沒(méi)有安裝其他編譯器,系統(tǒng)會(huì)提示是否選擇MATLAB自帶的LCC作為編譯器。然后在放文件的地方就會(huì)出現(xiàn)幾個(gè)文件，其中一個(gè)為EXE格式的，這樣就實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用程序的創(chuàng)立。 參考文獻(xiàn)

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