MATLAB GUI数字图像处理系统开发设计

张广才 万守鹏 何继荣

摘  要： 本文要述了数字图像处理技术常见方法，然后引入数学软件MATLAB，介绍其在图像处理方面实用功能及GUI的优势，最后基于MATLAB GUI结合图像处理工具箱设计开发出一款数字图像处理系统。该系统包含七大模块，涵盖数字图像处理基础技术及进阶技术，最后在实际工程应用中得到展示，实现了图像处理的可视化操作。基于MATLAB GUI开发的数字图像处理系统界面友好，操作方便，减少了重复编程的过程，且交互性强、维护简易，易于后期机器人相关应用扩展。

关键词： 信号处理;数字图像;MATLAB;GUI设计;工程应用

【Abstract】： In this article some common methods of DIP are briefly summarized. The powerful function of MATLAB and the superiority of GUI are discussed and a DIP system based on MATLAB GUI combined with image processing toolbox is designed. The system contains seven modules， including basic and advanced techniques of DIP. At the end of the article， it is demonstrated in engineering application and visualized operation is realized. This system has a friendly interface， a convenient operation， a good interaction， less programming and robot application is extensible.

【Key words】： Signal processing; Digital image; MATLAB; GUI design; Engineering application

0  引言

人類探索、感知外部世界，其中视觉提供的信息占3/4以上。大脑接收到这些信息后，会凭借已有的经验进行处理，更深入地分析和判断[1]。同样，机器视觉模仿人类视觉从真实世界获取光学信息，经过CPU计算、分析，进而用于机器检查、勘测、操控等。机器视觉重点用于像自动化生产线这样大批量的制造产业，还有人类视觉不能达到需求或者如CT检测等不适宜人为操作的场合，能够提高生产效率和保护人员安全。随着我国科技高速发展，社会空前进步，出现了大量对机器视觉和图像处理的工农商兵等需求，不仅要求自动化，更面向信息

化、智能化等方向，机器视觉有了许多新领域的应用，同时机器视觉也是机器人运动、导航、避障的关键环节，这其中设计到的重要技术便是图像处理技术。

数字图像处理依托计算机强大的计算性能完成对数字图像的解析，其目的最初是为了提升图像品质，加强外观感受。随着科技持续发展，数字图像处理技术已不仅局限于从人类视觉角度看图像，更多的是从图像特征提取、重构、识别上来分析图像，优势更加突出，应用更加广泛[2]。

1  MATLAB及GUI简介

MATLAB全称为矩阵实验室，在计算控制领域可谓首屈一指，其界面友好，方便调用函数，解决相同的问题比C、C++、FORTRAN等要便捷许多，发展至今已有丰富的工具箱，某些领域有特殊的优势。图像本身就是二维矩阵，用MATLAB软件成了图像处理自然的选择。

GUI即图形用户界面（Graphical User Interface），是采取图形样式展示和操作计算机的使用界面。GUI消除了面对枯燥的代码，通过具象化的图形如窗口、按钮、菜单等简便地操纵计算机。MATLAB GUI非常灵活，与命令行界面不同，用鼠标拖动控件并双击即可对其进行属性设置，操作上和视觉上都更易于接受[3]。

在图像处理方面，MATLAB供给20余类上百个经典的相关函数，可对JPEG、PNG、BMP、GIF、PCX、HDF、TIFF、XWD等常用格式的图像进行处理，实现对图像处理的全覆盖。本文依托MATLAB高性能的计算能力，结合图像处理工具箱，利用GUI设计开发一款数字图像处理系统。

2  详细内容及设计

2.1  系统设计

MATLAB及其Toolbox使得程序简短、直观，结合GUI的可视化，用户可以花更多的时间选取多种方案中的最优算法，系统的框架如图1所示[4]。

该系统集成7个模块：图像运算、变换、压缩编码、改善、形态学、分割和综合案例，各模块拆分出对应的子模块，在相应的子界面中展示，通过修改界面中控件的参数，编写回调函数，实现主界面与子界面间的切换及图像处理，最终通过文本框及I/O域等展示在相应的位置[5]。

2.2  主界面设计

GUI主界面由面板、文本框、按钮和坐标域组成，每个按钮编写对应的回调函数，主界面如图2所示。

以图像运算为例，打开图像运算子界面程序为：

2.3  子界面设计

设计7个模块的子界面，实现主界面和对应子界面的切换，相关运算、处理等按钮均设计在子界面，下面分模块介绍。

（1）图像运算

图像运算是图像处理最基本的运算，本系统设计点运算、代数运算和几何运算的相关操作，两个坐标分别显示原始图像和经处理后的图像，在没有读取图像或未选择处理方法的情况下点击任一运算按钮均有msgbox提示，引导用户规范操作。图像运算子界面如图3所示。