基于Matlab開發(fā)數(shù)字圖像處理GUI

邢文博，蔣 敬

(1華東政法大學研究生教育院，上海200042;2南京森林警察學院刑事科學技術系，江蘇南京210046)

在“數(shù)字圖像處理”課程教學中，大多數(shù)教師使用Matlab軟件輔助課堂教學，通過Matlab語言編程展示數(shù)字圖像處理的結果。隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)的廣泛應用，公安機關偵查部門通過視頻監(jiān)控以及數(shù)字圖像處理可以獲得更多的偵查線索，視頻偵查應運而生。但警察學院的學生編程基礎薄弱，如何讓學習偵查的學生掌握數(shù)字圖像處理技能是該院教師必須面對的課題。

本文通過利用Matlab提供的圖形用戶界面開發(fā)環(huán)境GUIDE(Graphical User Interface Development Environment)開發(fā)出全中文的圖像處理圖形用戶界面GUI(Graphical User Interface)，把數(shù)字圖像處理的主要內(nèi)容集成在一個圖形用戶處理界面上，我們利用菜單、面板、觸控按鈕、可編輯文本框、靜態(tài)文本框和列表框等，通過選擇參數(shù)，輸入?yún)?shù)和點按鼠標，實現(xiàn)數(shù)字圖像處理操作，在有限的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)中搜集更多的偵查信息。通過該圖形用戶界面實現(xiàn)助教、助學、實訓和考核等功能，幫助學生理解掌握數(shù)字圖像處理技能［1]。

1 界面設計思路

要實現(xiàn)上述目的，GUI應包括主菜單以及主菜單下二級菜單和三級菜單。通過菜單選擇實現(xiàn)相應的操作并顯示相關面板，在面板上的列表框中選擇相關的參數(shù)。例如，在可編輯文本框中輸入?yún)?shù)，然后通過鼠標點按相應的觸控按鈕，實現(xiàn)圖像處理操作。每一次在面板上操作完成后，需關閉面板，以利于別的面板顯示和圖像處理界面的簡潔。

設計完成后，教師授課時可通過該用戶界面演示操作。我們將數(shù)字圖像處理中的經(jīng)典圖像lena，cameraman，rice，moon，peppers以及eight等從Matlab中讀出，轉(zhuǎn)存為教學專用圖像處理素材。學生在學習處理圖像時，可以讀出、處理、存儲和理解圖像處理的原理。在學習完圖像處理知識后，他們可以利用該界面實現(xiàn)自主學習，通過對經(jīng)典圖像處理的綜合實訓來掌握圖像處理技能，還可以實現(xiàn)考試考核功能。教師通過給學生提供退化圖像，要求其增強圖像質(zhì)量，處理圖像后存儲，根據(jù)學生處理圖像的結果綜合評判學生的圖像處理能力。

2 界面設計制作

在安裝Matlab后2010A版本計算機中，打開Matlab軟件后，在Matlab命令窗口(Command Window)的命令行中輸入guide，打開GUIDE Quick Start對話框，選擇Create New GUI選項。在GUIDE templates選項中選擇Blank GUI(Default)，單擊“OK”按鈕，顯示“布局編輯器”窗口。將“布局編輯器”窗口用鼠標拖拽至適當大小，在控件選項中選擇Axes坐標軸對象，在布局框中拖拽出圖像顯示界面大小。根據(jù)圖像處理菜單設計方案，通過菜單編輯器(Menu Editor)完成界面菜單的編輯工作。GUIDE會自動生成M文件的框架，再點擊M文件編輯器(M-file Editor)，選擇M文件在計算機中存儲的位置。打開M文件編輯器，并編寫菜單的回調(diào)函數(shù)。

當菜單命令需要參數(shù)輸入時，在“布局編輯器”窗口中依據(jù)數(shù)字圖像處理菜單命令的需要，在控件選項中選擇面板(Panel)并在適當位置拖拽出面板大小，按照需求再在面板上添加觸控按鈕(Push Button)、靜態(tài)文本框(Static Text)、可編輯文本框(Edit Text)以及列表框(Listbox)等，并在M文件中編寫相應控件的回調(diào)函數(shù)。回調(diào)函數(shù)編輯完成后，通過mcc編譯，形成獨立運行的圖形用戶界面圖標。雙擊編譯形成的圖形用戶界面圖標，就可打開數(shù)字圖像處理圖形用戶界面。在其他計算機上運行該界面時，計算機的屏幕分辨率應與設計該界面的計算機的屏幕分辨率一致。否則，如果計算機屏幕分辨率大于設計界面的計算機，該界面在屏幕上顯示變小。反之，該界面在屏幕上顯示變大，以致部分界面超出顯示的計算機屏幕而無法操作。計算機的操作系統(tǒng)應高于設計該界面的計算機操作系統(tǒng)［2]。在安裝Matlab2010A版本計算機中，雙擊編譯形成的圖像處理圖形用戶界面圖標，就可打開設計完成的圖像處理圖形用戶界面。在沒有安裝Matlab 2010A版本的計算機中，需要預先安裝Matlab提供的特殊插件MCRInstaller。雙擊安裝該插件，再雙擊編譯形成的圖像處理圖形用戶界面圖標，就可打開設計完成的圖像處理圖形用戶界面。

在沒有安裝Matlab 2010A以上版本的計算機中，該界面的源文件程序代碼無法顯示。

3 菜單功能圖形用戶

該圖形用戶界面菜單內(nèi)容如表1所示。

為了擴大圖像處理圖形用戶界面的適用范圍，在界面中設計出11個面板。它們分別是“圖像旋轉(zhuǎn)參數(shù)”、“圖像裁切區(qū)域”、“圖像加乘數(shù)值”、“椒鹽噪聲密度”、“高斯參數(shù)”、“運動模糊參數(shù)”面板、“圖像直方圖調(diào)整”、“圖像直方圖規(guī)則化”、“理想濾波”、“Butterworth濾波”和“指數(shù)濾波”面板。

本界面通過選擇菜單實現(xiàn)圖像處理操作，如果圖像處理中需要輸入?yún)?shù)或選擇參數(shù)，則通過菜單顯示要輸入或選擇參數(shù)的面板，輸入或選擇參數(shù)后，通過點擊面板上相應的觸控按鈕實現(xiàn)圖像處理，使操作簡單明了。圖1是圖形用戶界面圖像處理作品截圖。

圖1 圖像處理作品截圖

4 結語

目前，我國公安機關所用的視頻圖像處理軟件大多是荷蘭IMIX公司的“影博士”與美國著名刑偵軟件公司Cognitech公司的“識慧”以及國內(nèi)的“警視通”等視頻圖像處理軟件。

通過本圖形用戶界面的學習，學生可以快速掌握上述各種商用刑偵圖像處理軟件。理解掌握圖像處理的概念、術語、原理以及操作技能。

［1] 羅華飛編著，MATLAB GUI設計學習手記［M] .北京:北京航空航天大學出版社，2011.

［2] 陳超等編著，MATLAB應用實例精講-圖像處理與GUI設計篇［M] .北京:電子工業(yè)出版社，2011.