交互式图像分析系统的开发与设计

章翔宇

摘 要：介绍如何把数字图像处理中常用的技术怎样在MATLAB中进行整合与实现，同时以此来完成一个功能较为全面的数字图像处理软件，而且在保证软件实用性的前提下，实现其操作简便，容易上手，以此来保证其软件的交互性。

关键词：MATLAB 数字图像处理 GUI交互式界面

中图分类号：TP391.41 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）009-129-02

1 导言

由于计算机处理与运算能力的不断增强，数字图像处理这一种技术也得到了迅猛的发展，也因此与其它科学技术的结合运用成为了当代的主题，而数字图片作为其它各种信息的最佳载体，其的处理也成为了各个学科研究中不可或缺的一环。随着数字图象处理的不断前进与发展，其已经成为当代工业、农业、医学、航空航天等学科研究中必需进行的一步，从DNA显示分析到红、白血球分析计数，从地形、地貌 、国土普查到地质矿藏勘探，无不能够证明数字图像处理已经成当代世界科学研究与发展的重要方法。

交互式图形界面（ grap hical user interface ，GUI），主要是指由窗口、光标、菜单、图轴、按钮、文本框等几部分的多种对象所组成的一个面向用户群体的界面。在这个操作界面内，用户需要根据界面提示与自身需求来进行整个工程设计修改，同时却不需要去了解工程内部是如何进行的。同时GUI界面的设计可以使用MATLAB本身程序代码设计为主，也可以用已使用鼠标为主利用GUIDE所提供工具栏来进行具体设计。而本文就是利用MATLAB软件来进行开发与设计。

2 系统的总体设计方案与GUI的结构说明

首先要根据对用户的需求进行分析之后结合 MATLAB 所自带的各种函数以及前人所运用MATLAB所做的数字图像处理的相关程序来完成了系统总体设计的基本草图，同时确定其功能应该有哪些，系统设计方案如图1所示。

在确定了总体的设计的功能架构之后，就是制作 GUI 界面，既图形用户界面的制作。同时也被也称图形用户界面的外观与视觉（ look and feel） 的制作，它的设计包括两部分：其一是根据MATLAB GUI制作界面所提供的工具制作交互式界面的各种连接框与功能框；其二是根据设计结构图来制作与组织各种图形对象以及这些对象之间的相互的操作与连接调用。同时交互式图形界面程序的核心就是句柄图形的应用与开发，因此对句柄图形的充分了解将使得图形界面程序的编写更加容易。

而这些句柄对象一般分为四层，其中第一层为根对象也称root对象，它是计算机屏幕，也是所有其他对象的父对象，其也是独一无二的，主要是保存系统状态与设置信息。第二层为窗口对象，也称figure对象，它表示整个图形窗口，是根的直接子对象。第三层为坐标轴对象和用户接口对象，其中坐标轴对象是核心对象和组对象的父对象，主要用于数据的可视化，用户接口对象一般用于MATLAB与用户间的互操作。第四层是核心对象和组对象，核心对象是所有绘图的基本元素，组对象为多个核心对象组合而成的坐标轴的子对象。

3 功能的简单介绍

例如下面一段代码展示的主要的功能是对Axes1中载入的图片进行二维空间的水平镜像：

tic；

x=handles.imdata；

[row，col]=size（x）；

for i=1：row

for j=1：col

y（i，j）=x（i，col-j+1）；

end

end

Time=toc；

if （row<=256）&（row<=256）

W=256；

else

W=max（row，col）；

end

extendx=double（zeros（[W，W]））；

for m=1：W

for n=1：W

if （m<=row）&（n<=col）

extendx（m，n）=y（m，n）；

else

extendx（m，n）=realmax；

end

end

end

axes（handles.axes2）；

imshow（extendx，[min（min（y）），max（max（y））]）；

handles.imdata=y；

guidata（hObject，handles）；

在上述代码中，将handles.Axes1中图片转换为数字矩阵然后予以转置移动到其handles.axes2中输出，同时把处理结果在保存在handles.imdata之中，其处理结果如图2所示。

对于图像处理来说，图像在获取过程中所发生的退化现象一直是图像处理的主要方面。而该设计主要是从频率域增强出发对其进行傅里叶变换后对其频谱进行分析后在经过逆变换来处理图像的，其中包括加：噪声，平滑，锐化，伪色彩增强等处理方法；例如加入椒盐噪声后的图片进行均值平滑处理后其效果图如图3所示。

在图像处理的研究与应用之中，人们一般会对图像中某一特定部分感兴趣，而这些对象一般对应图像中特定或具有独特性质的区域而为了对这些对象进行分析和理解我们就要先把它们区分出来然后在按照其各个区域的特征进行分类或链接，图4、图5是一些常见检测结果的显示图。

4 结论

虽然该软件在取得上述几种成果的同时也还存在许多的不足与缺憾。同时，在当前数字图像处理技术也在不断取得进步，新的算法与技术也在不断产生。如神经元理论、模糊理论、蚁群算法、软计算修复等。而该软件只是选取了一些简单常用的技术与算法来实现设计需求，所以其中许多功能还需要更加深入地研究探索。

参考文献：

[1] 吕林根，许子道.解析几何（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2] 程研.基于视频图像处理技术的运动车辆检测与跟踪算法研究[D].沈阳：沈阳师范大学，2010.

[3] 李元帅，张勇，周国忠.图像中值滤波硬件算法及其在FPGA中的实现[J].计算机应用，2006（26）：61-62.

[4] 徐飞，施晓红.MATLAB应用图像处理[M].西安：西安电子科技大学出版社，2002：207-211.