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基于ＭＡＴＬＡＢ的数字图像增强处理系统设计与实现

陕西工业职业技术学院

丁洁

姜庆伟

［摘要］本文以ＭＡＴＬＡＢ软件的图形用户界面开发环境和图像处理工具箱为平台，设计了数字图像增强处理系统，可实现灰度变换、图像增强、模糊增强和边缘检测等图像处理方法，应用其设计图像处理系统可以激发学习图像处理知识的兴趣，大大提高学习效率。［关键词］ＭＡＴＬＡＢ图像增强ＧＵＩ引言

在图像处理中，图像增强是图像预处理中最常用的技术之一，图像增强技术对于提高图像质量起着重要的作用。所谓图像增强，就是指对图像的某些特征，如边缘、轮廓、对比度等进行强调或尖锐化，以便于显示、观察或进一步地分析与处理。增强将不增加图像数据中的相关信息，它将增加所选择特征的动态范围，从而使这些特征检测或识别更加

［１］

容易。

ＭＡＴＬＡＢ图像处理工具包是由一系列支持图像处理操作的函数组成的。按功能可以分为以下几类：图像显示、图像文件输入与输出、几何操作、像素值统计、图像增强、图像识别、图像滤波、图像变换、邻域和块操作、一值图像操作、颜色映射和颜色空间转换、图像格式转换等［２］。ＭＡＴＬＡＢ除了具备科学计算能力，又能开发出所需的图形界面，Ｍａｔｈ－ｗｏｒｋｓ公司推出的ＭＡＴＬＡＢ６及以上版本更是加强了图形界面编程功能。创建ＭＡＴＬＡＢ用户图形界面必须具有以下３个基本元素：组件、图

［３］

形窗口、回应。

１基于ＭＡＴＬＡＢ的图像增强处理系统

在数字图像处理的学习过程中，常常面临一些复杂的图像处理算法和抽象的概念，由于这些问题描述起来过于抽象，而使用ＭＡＴＬＡＢ可以通过ＧＵＩ设计很好的解决这样的问题，提供一个形象的表达，而且可以对相关的算法利用ＭＡＴＬＡＢ的强大计算功能进行进一步的分析和比较，同时还可以执行一些动作或变换来满足使用者或学习者的需求。

１．１基于ＭＡＴＬＡＢ的图像增强处理系统总体结构本系统采用ＭＡＴＬＡＢ作为开发平台，利用其可视化编程能力的图形用户界面ＧＵＩ。根据本文提及的模糊理论图像增强处理算法和常用的一些数字图像处理基本操作设计出的系统应用软件。系统主界面由５个主要功能菜单模块构成，分别为文件、灰度处理、图像增强、模糊增强、图像分割。通过单击主界面上的菜单模块下相应子菜单即可启动相应的具体模块完成相应的功能。其结构图如图１所示。

的回调程序，可在该控件上点击右键，在弹出菜单中选择Ｖｉｅｗ→Ｃａｌｌ－ｂａｃｋｓ子菜单，从中选择一种激活回调程序的方式，就可以编制程序了［４］。

本文所设计的图像处理与模糊增强系统的主菜单功能包括文件基本操作、灰度处理、图像增强、模糊增强和边缘分割等模块。系统主界面如图２所示。

图２系统主界面

各菜单模块主要的功能简介如下：⑴文件基本操作模块：该模块包括图像文件基本操作、重载已读取文件、保存已处理结果、关闭处理图像和退出系统功能。该模块可以对当前目录下的文件进行读取、重新加载、保存处理以后的结果和关闭退出等操作，方便用户随机选取灰度图像，而不用修改Ｍ文件中的图像文件名；并且利用重载操作可以免去关闭系统而重新选择文件等优点。如图３所示。

图３图像文件基本操作

⑵灰度处理模块：该模块提供反色、直方图均衡、阈值变换、线性变换功能。该模块针对数字图像的一些基本灰度操作进行了实现，可方便使用者对相应算法的理解和学习。例如直方图均衡，如图４所示。

图１图像增强处理系统框架结构

１．２基于ＭＡＴＬＡＢ的图像增强处理系统主界面设计

在ＭＡＴＬＡＢ主界面命令窗口键入命令ｇｕｉｄｅ或选择ＭＡＴＡＬＢ的Ｆｉｌｅ→Ｎｅｗ→ＧＵＩ就会弹出图形用户界面设计面板。在该设计面板中，左侧为控件及坐标轴，ＧＵＩ向导提供了十种控件对象和一个坐标轴对象。它们分别是：按钮、开关按钮、单选按钮、编辑框、弹出式菜单、图文框、静态文本框、列表框、复选框和滚动条。坐标轴对象用于显示用户界面的图像、曲线等。界面右侧为ＧＵＩ提供的用户区，用户可在此制作自己的界面。选中某个控件，用鼠标将其拖到用户区，就可以绘制该控件。各控件的属性可以用右上方工具栏中的对象属性编辑器进行编辑。对多个控件可以用工具栏中的位置调整器进行上下、左右位置调整，实现所需图形用具界面的设计。在图形用户界面设计面板上，要编制某一控件

图４图像直方图均衡

⑶图像增强模块：该模块包括平滑和锐化两大功能，平滑中有均值法、邻域平均法和中值滤波法；锐化中有剃度和拉普拉斯锐化。例如使用拉普拉斯锐化功能，如图５所示。

图５图像拉普拉斯锐化（下转第５４２页）