matlab数字图像处理系统设计与实现

苏弘戬

摘要：为了满足数字图像处理实验课程的需要，设计并开发了基于MATLAB的图像处理系统。该系统以MATLAB为编程语言，通过MATLAB图形用户界面开发了综合交互界面。该系统具有六个功能模块：图像增强处理、图像边缘检测处理、图像特殊处理、图像类型转换处理、频率转换处理和频率滤波处理。测试结果表明，系统调用回调函数实现了相应的图像变换处理，处理后的图像可以直接显示。

关键词：后台功能;用户界面;系统实现

中图分类号：G4 文献标识码：A

一、引言

图像处理是一种使用计算机分析图像以获得所需结果的技术。图像处理一般是指数图像处理，而数字图像是指工业摄像机、摄像机、扫描仪等设备拍摄的二维阵列。数组中的元素称为像素，元素的值称为灰度值。机器图像识别技术通过分类提取重要特征并消除冗余信息来识别图像。这些特征在机器提取中表现明显，提高了机器识别的速度。在计算机视觉识别中，图像内容通常由图像特征来描述。

二、matlab数字图像处理系统设计

系统的总体架构中包含了丰富的数字图像处理技术内容。本文设计了一个基于VisualC Plus 6.0和Matlab的数字图像处理系统。该系统主要包含了大部分经典的数字图像处理算法，并实现了相应的贡献，实现了图像的读取、保存、格式转换和显示等功能。具体来说，系统的主要功能包括八个功能模块及其相应的子模块。系统的具体功能模块如图所示。根据数字图像处理的不同内容，将系统分为8个模块，每个模块包含自己的子模块。

具体包括文件操作、图像转换：、图像点操作、图像几何变换、 图像正交变换、 图像增强、图像符号转换、图像分割等功能模块。

2.2 后台功能设计

系统后台主要负责一些中间数据的存储和管理，包括：打开图片时，其他格式的图片自动转换为BMP格式，以便在VisualC.6.0中显示。图片通过Matlab算法处理，并且图像被缩小以适应窗口中显示区域的大小，从而易于显示。预览在某些变换等过程中实时观察到的图像。总之，后台数据管理的主要目的是为了更好地保存一些系统运行过程中需要临时存储的中间数据，从而保证系统的正常运行。

2.3用户界面设计

就系统而言，它是用户与计算机交互的平台。它允许用户忽略大量命令，仅通过简单的窗口、菜单、按钮和其他控件轻松操作。该系统面向初学者和熟练人员。因此，界面应尽可能简单、友好、交互式，允许用户通过分析每组参数的结果来设置参数。有效地学习，学习适当的算法，或一步一步地处理。通过菜单栏和工具栏中的选项调用新的子窗口，以实现适当的功能。主菜单主要包括文件、编辑、颜色空间转换、图像格式转换、点运算、几何变换、正交变换、图像增强、形态学运算、图像分割、添加、查看、帮助、退出系统等菜单项。每个项目都有多个子选项，对应于多个子功能下的一个主功能。工具栏包括打开、保存、颜色空间转换、图像格式转换、正交变换、图像增强、伪彩色编码、形态变换和图像分割。单击菜单控件下的各子菜单项，弹出参数设置或显示处理结果。

三、matlab数字图像处理系统实现

静态界面设计完成后，GUI将自动生成文件，包括GUI设计、控制功能和用户控制回调功能等子功能，主要用于控制GUI部署的各种功能。文件可以分为两部分：GUI初始化函数和回调函数。根据用户与GUI的特定交互调用用户控件的回调函数。回调函数是对象在被调用时响应的动作。因此，如何为对象编写回调函数是系统中的一个难题。在编写回调函数时，获取函数的句柄是实现对象操作函数的关键。句柄实际上是分配给每个对象的数字ID，每次创建一个对象时，MATLAB都会自动为其创建一个唯一的句柄，以便可以在任何时候找到它时对其进行操作。

在MATLAB中，图形对象是图片中唯一可以独立操作的部分。图形命令生成的所有内容都是图形对象，包括图形窗口或图形，以及轴、线、曲面、文本等。这些对象构成父对象和子对象的层次结构。计算机屏幕是所有其他对象的根对象和父对象。图形窗口是根对象的子对象，轴和用户界面对象是图形窗口的子对象，线、文本、曲面、曲面和图像对象是轴对象的子对象。从理论上讲，图像是一个二维连续函数，但当图像在计算机上数字化时，它必须在空间和亮度上数字化，这是对图像进行采样和量化的过程。当二维图像均匀采样时，可以得到离散为M×N个样本的数字图像。数字图像是一个整数数组，因此用矩阵来描述数字图像最直观、最简单。MatLAB的优点是它可以处理矩阵运算。使用MATLAB进行数字图像处理非常方便。系统支持索引图像、灰度图像、双值图像、RGB图像、多帧图像阵列五种图像类型，支持BMP、GIF、JPEG、TIFF等图像文件格式的读写和显示。它具有多种图像处理功能，如实现彩色图像、索引图像和二值图像的类型转换功能，以及实现图像的幾何运算编辑功能。图像模块提供图像灰度处理、扩展、腐蚀和边界图像提取功能，正交变换模块实现图像压缩和重建。以上函数都是基于matLAB语言的M文件程序代码。以图像模块的灰度菜单功能为例，设计了分段线性变换算法，然后利用MATLAB提供的mat29Ray0灰度增强对图像的选定区域进行变换。

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