基于Matlab开发数字图像处理GUI

邢文博，蒋 敬

(1华东政法大学研究生教育院，上海200042;2南京森林警察学院刑事科学技术系，江苏南京210046)

在“数字图像处理”课程教学中，大多数教师使用Matlab软件辅助课堂教学，通过Matlab语言编程展示数字图像处理的结果。随着视频监控系统的广泛应用，公安机关侦查部门通过视频监控以及数字图像处理可以获得更多的侦查线索，视频侦查应运而生。但警察学院的学生编程基础薄弱，如何让学习侦查的学生掌握数字图像处理技能是该院教师必须面对的课题。

本文通过利用Matlab提供的图形用户界面开发环境GUIDE(Graphical User Interface Development Environment)开发出全中文的图像处理图形用户界面GUI(Graphical User Interface)，把数字图像处理的主要内容集成在一个图形用户处理界面上，我们利用菜单、面板、触控按钮、可编辑文本框、静态文本框和列表框等，通过选择参数，输入参数和点按鼠标，实现数字图像处理操作，在有限的数字图像数据中搜集更多的侦查信息。通过该图形用户界面实现助教、助学、实训和考核等功能，帮助学生理解掌握数字图像处理技能［1]。

1 界面设计思路

要实现上述目的，GUI应包括主菜单以及主菜单下二级菜单和三级菜单。通过菜单选择实现相应的操作并显示相关面板，在面板上的列表框中选择相关的参数。例如，在可编辑文本框中输入参数，然后通过鼠标点按相应的触控按钮，实现图像处理操作。每一次在面板上操作完成后，需关闭面板，以利于别的面板显示和图像处理界面的简洁。

设计完成后，教师授课时可通过该用户界面演示操作。我们将数字图像处理中的经典图像lena，cameraman，rice，moon，peppers以及eight等从Matlab中读出，转存为教学专用图像处理素材。学生在学习处理图像时，可以读出、处理、存储和理解图像处理的原理。在学习完图像处理知识后，他们可以利用该界面实现自主学习，通过对经典图像处理的综合实训来掌握图像处理技能，还可以实现考试考核功能。教师通过给学生提供退化图像，要求其增强图像质量，处理图像后存储，根据学生处理图像的结果综合评判学生的图像处理能力。

2 界面设计制作

在安装Matlab后2010A版本计算机中，打开Matlab软件后，在Matlab命令窗口(Command Window)的命令行中输入guide，打开GUIDE Quick Start对话框，选择Create New GUI选项。在GUIDE templates选项中选择Blank GUI(Default)，单击“OK”按钮，显示“布局编辑器”窗口。将“布局编辑器”窗口用鼠标拖拽至适当大小，在控件选项中选择Axes坐标轴对象，在布局框中拖拽出图像显示界面大小。根据图像处理菜单设计方案，通过菜单编辑器(Menu Editor)完成界面菜单的编辑工作。GUIDE会自动生成M文件的框架，再点击M文件编辑器(M-file Editor)，选择M文件在计算机中存储的位置。打开M文件编辑器，并编写菜单的回调函数。

当菜单命令需要参数输入时，在“布局编辑器”窗口中依据数字图像处理菜单命令的需要，在控件选项中选择面板(Panel)并在适当位置拖拽出面板大小，按照需求再在面板上添加触控按钮(Push Button)、静态文本框(Static Text)、可编辑文本框(Edit Text)以及列表框(Listbox)等，并在M文件中编写相应控件的回调函数。回调函数编辑完成后，通过mcc编译，形成独立运行的图形用户界面图标。双击编译形成的图形用户界面图标，就可打开数字图像处理图形用户界面。在其他计算机上运行该界面时，计算机的屏幕分辨率应与设计该界面的计算机的屏幕分辨率一致。否则，如果计算机屏幕分辨率大于设计界面的计算机，该界面在屏幕上显示变小。反之，该界面在屏幕上显示变大，以致部分界面超出显示的计算机屏幕而无法操作。计算机的操作系统应高于设计该界面的计算机操作系统［2]。在安装Matlab2010A版本计算机中，双击编译形成的图像处理图形用户界面图标，就可打开设计完成的图像处理图形用户界面。在没有安装Matlab 2010A版本的计算机中，需要预先安装Matlab提供的特殊插件MCRInstaller。双击安装该插件，再双击编译形成的图像处理图形用户界面图标，就可打开设计完成的图像处理图形用户界面。

在没有安装Matlab 2010A以上版本的计算机中，该界面的源文件程序代码无法显示。

3 菜单功能图形用户

该图形用户界面菜单内容如表1所示。

为了扩大图像处理图形用户界面的适用范围，在界面中设计出11个面板。它们分别是“图像旋转参数”、“图像裁切区域”、“图像加乘数值”、“椒盐噪声密度”、“高斯参数”、“运动模糊参数”面板、“图像直方图调整”、“图像直方图规则化”、“理想滤波”、“Butterworth滤波”和“指数滤波”面板。

本界面通过选择菜单实现图像处理操作，如果图像处理中需要输入参数或选择参数，则通过菜单显示要输入或选择参数的面板，输入或选择参数后，通过点击面板上相应的触控按钮实现图像处理，使操作简单明了。图1是图形用户界面图像处理作品截图。

图1 图像处理作品截图

4 结语

目前，我国公安机关所用的视频图像处理软件大多是荷兰IMIX公司的“影博士”与美国著名刑侦软件公司Cognitech公司的“识慧”以及国内的“警视通”等视频图像处理软件。

通过本图形用户界面的学习，学生可以快速掌握上述各种商用刑侦图像处理软件。理解掌握图像处理的概念、术语、原理以及操作技能。

［1] 罗华飞编著，MATLAB GUI设计学习手记［M] .北京:北京航空航天大学出版社，2011.

［2] 陈超等编著，MATLAB应用实例精讲-图像处理与GUI设计篇［M] .北京:电子工业出版社，2011.