ｅ ｊ 罄 嚣 ＤＯＩ：１０．１６７０７￣．ｃｎｋｉ．ｆｊｐｅ．２０１７．０４．０６０ 基于ＭＡＴＬＡＢ ＧＵ Ｉ的数字图像处理实验系统的设计 甄倩倩 ，张庭亮 （１安阳师范学院软件学院河南安阳４５５０（）（）； ２安阳Ｘ－．学院电子信息与电气工程学院河南安阳４５５（）（）（）） 【摘要】本文设计实现了一种基于ＭＡＴＬＡＢ ＧＵＩ的图像处理实验系统。该系统可实现图像的预处理、图像分割、 形态学处理等功能，用户可运用该系统方便地对图像进行相应的处理 ，经过多次测试，结果表明本系统处理图像方便快 捷、人机交互友好、；位确性高等特点 【关键词】图像处理；ＭＡＴＬＡＢ ＧＵＩ；图像分割 １绪论 数字图像处理是通过计算机对图像进行去除噪声、增强、 复原、分割、提取特征等处理方法和技术ｌ１Ｉ。科学技术的不断发 展和创新，给数字图像处理技术带来了越来越多的发展 问， 使它的Ｊ 川领域不断的扩人，从而也促使数字 像处理技术能 够得到了更加深入、广泛和迅速的发展 。ｆ１前数字图像技术已 经广泛 刑于遥感技术、航空航天、通信、生物医学、安全领域、 视频音频以及机器人视觉等 Ｉ。数字图像处理技术将会伴随着 未来信息领域技术的发展，更加深入到乍产和科研活动【｛Ｊ－，成 为人类￣ｔ－：Ｊ电和生活中必小叮少的内容 。 ＭＡＴ１ ＡＢ 仪拥有高性能数值计算能力，而且能够开发出 界面友好、使ｆ｛］方便的 形界面，在系统仿真和图像处理模型 研究中 仃』一泛的应用ＩｓＩ。随着面向对象的技术的兴起，图形用 户界面（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ，ＧＵＩ）设计成为了一种趋势。 ＧＵＩ是人平ｌｌ计算机之间进行兀动交流的重要ｌｒ具，它提供给用 户操作 皿，界面Ｊ－具有菜单、工具栏、按钮图标等操作按钮和 显 区域。利川ＭＡＴＬＡＢ ＧＵＩ来进行图像处理系统的设计，使 得这种人机交互非常的 便、直观。所以本文基于ＭＡＴＩ ＡＢ ＧＵＩ，构建数字图像处理 台，通过该图像处理平台能够使人直 感受 像处理的效果。 ２系统总体设计 本系统上要包含图像预处理、图像分割、形态学处理几个 部分，系统的总体设计框 如图１所示。 甜ｊ像处 理箍墙 像 形 讣割 学处理 图１图像处理系统的总体设计图 ３图像预处理 本系统中的图像预处理包括灰度线性变换、直方图均衡化 和滤波操作。 ３．１扶度变换 灰度变换是图像增强的一种方法，可以使图像对比度增 强，清晰度增加，动态范 变大，特征也变得明显。灰度变换 数可以分为比例线性变换、分段线性变换、 线性灰度增强。奉 系统采用的是比例线性变换，可以分别采川３２级、６４级、ｌ２８ 级对图像进行变换。虹膜 像１２８级灰艘变换所得结果如 ２ 所示。 ３．２ 方图均衡化 直方阁均衡化能够Ｊ｝Ｊ来实现图像增强，提高图像的对比 度Ｉ Ｉ。该锋法以概率论作为理论支特，采Ｊ１】点运算实现，达到提 高对比艘的【１的１ 。这种状态卜 像的信息嫡最大，从图像【｝ｌ提 取的信息量最大，这样所形成的罔像也就最消晰㈣ 风景 像“ 方图均衡化后的结果如 ３所示。 ｉ ＆ 蹙 １ ｇ ｊ 囊麓腱翦● 搜蛙壹接崭番确●｛’箍簸） ＿妇 图３风景图像的直方图均衡化图像 ３＿３滤波 图像在采集、获取和传输过程中，会受到噪声的污染，噪声 是影响图像质量的主要Ｌ大］素，噪声去除是Ｉ刳像处理的一个 要 问题Ｉ Ｉ。本系统能够实现对图像的３邻域、５邻域、７邻域的 均 法滤波、中值滤波、维纳滤波。邻域甲均法足一种局部空 域处 理的算法。图像邻域平均法的处理效果与所ＪｆＪ的邻域半 订 ２０Ｉ ７年 ４期ｌ福建电脑 ・１２３・ 建 瞧 鼹Ｕ ｊ｛ＡＮ ｅｏＭｐ Ｌｊ 火，、 越人， ｌ 像的模糊 度也越大［１０Ｉ。・ ｌＪｆＩｌ滤波使Ｊ¨・个 缘检测贸：子对虹膜图像进仃检测， ５所，Ｊｉ ｊ ，５ Ｃａ 滤波筒ｌ』 称抢侵 像ｒ『ｌ移动，对窗口内他 的像泰扶度值 ・些像素 是原驮度图像：５（ｂ）是Ｓｏｂｅｌ算Ｊ 愉洲乡ｌＩＩ ：５（ｃ．）址Ｒ¨ｌ ・ｔｓ＂ｒ 边缘检测结果；５（ｄ）足Ｐｒｅｗｒｉｔｔ钾：ｊ－：伶测结 ；５㈩ ＣⅢｌ １ｖ钾 处 … 维纳滤波足 种 滑的滤波方法，它足将种ｊ｝Ｌ ｊ 小均 带仃Ｉ 扶』 的、卜均 水代臀Ｉ １标 像ｎ勺每一个像豢扶度。维纳滤波・ 准则、对 稳过程的最优 计 。 ｝－，４（ａ） 噪Ｊｉｉ的虹膜 像滤波结果如ｔｚＩ． ４所 。 Ｊ二检测结果；５（Ｉ）是ＬＯＧ算， 检洲 点实现Ｊ，抑制。 ４－２ 值分割 本系统 。从榆测 ＿『ｊ以 ｝ｔ１， Ｃａｎｎｙ锋ｆ不仪较 的榆测剑Ｊ 外边 ，川ＩＩ，Ｊ埘 边缘ｆ１９像粜 址 噪 像；４【｝，）址５邻域 均法滤波：４（ｔ・）为５邻域中值滤 除效 较 ，世滤波结果区域边缘 糊。维纳滤波 波；４（ｃＩ１ ５邻域绺纳滤波的结果。 以仃川均值滤波 对ｊ 值分割时采川｝ ｝功闽ｆｌ『［分俐 ．城ｆ）ｉｆ逃代 ｆ 分割法Ｌｊ ＧＧＣＭ纹理分割。 消除嵘Ｊ 的 Ｈ能减少对边缘信息的破坏。 ４图像分割方法 ｆ 像 Ｉ川Ｈ龙埘 像进行边缘检测，ｆＩｊ刈 进行 佻分 川。 ４．１边缘洲 边缘伶洲 股ｊ』丑过俭测亮度值的不连续性实现，不连续性 ： 像甘数一…Ｉ ＆脱为： 阶导数 ：生波峰或波 ，． 阶导数 Ｊ ｔ－冬交ｌ艾 边缘榆洲时，本系统可以采川Ｓｏｌ，ｅｌ 、Ｒｏｂｅｒｔｓ ” ｐｌ＇ｔ＋Ｖ＋Ｉ，ｉｔｔ”ｒ、Ｃａｎｎｙ 于、Ｌａｐｌａｃｅ Ｇａｕｓｓ（１ （）【 钾：ｆ－对 像 的边缘逃 拎洲。 ｓｔ， ｌ辩ｒ、Ｒｏ１）ｅｖ￣ｓ算了、Ｐｒｅｗｒｉｔｔ算丁部是利川‘阶导数 的 、．ｊ 阶梯度算 ｒ范畴ｔ Ｉ。Ｓｏｂｅｌ １｝－７＝ 卜要足以像豢ｌ ，－： ，十【ｌ邻点的灰 加权算法为核心的榆测锌法Ｉ”Ｉ。Ｒｎｔ，ｅｒ｜ｓ锋 ｒ址 种斜 偏 分 找边缘的梯度计算 法，梯嫂的人小代 Ｊ 边缘的姒』逻． 艘ｎ勺方向和边缘是垂Ａ的。ｆ｛ｔ）ｈｅｆｔｓ ｆ对 噪 Ｉ ｌ 较敏 ，止ｆ 精度比较高，所以检洲陡峭的低噪声 像 设 ｝ 。Ｐｒｅｗ！，ｉｔｔ鲜ｒ『叫Ｓｏｂｅｌ算＿ｒ＿相似，也足水 卜和 Ｉｔ｛． 个绉午Ｉ Ｉ，埘ｌ划像ｒ㈨ 每个像素点做卷积，取最人值作为边缘 舱测 输…㈣。Ｃａｎｎｙ ｒ的基本思想赴：尤川 定的商斯滤 波 刈Ｉ １ 像进仃 滑滤波，使｝］标 像的梯度幅值细化 卅，ＩＩｆ＇』找ｌｊ标 像中疑似边缘的点，再使川舣阀 通过舟低 个舣闽ｆ１｝ｆ递 找剑边缘点，最后实现边缘提取。Ｉ，ＯＧ算ｒ赴 种Ｈ ｒ的结合，首先时 像进行高斯滤波，之历 埘滤波后 Ｉ＇１９ 像ｉ』ｆ １．ａｐｌａｃｅ变换Ｉ Ｉ。在本系统中采川这ｆ冲｝ｌ常见的边 联 鹰Ｉ笺Ｉ恤８蚰ＩＩｔ嚣母 敬挂蹦螂浆 ｜鼍曲ｌ咖ｌ算： 边撼控榭缴攫 ■■■＿ｌ （ｅ） （ｎ 图５虹膜图像边缘检测结果 －１ ２４・ 福建电脑ｌ ２０１７年 ４期 其ｌ｝１硬币 像自动闽值分；ｔ０１ｆ， ｉ ６ ，Ｊ 。… ・＇『以 ａ）碗币原 （ｂ）自动闽值分值（ｃ）ｈＩ优 ＪＬ代 们舒刑《ｄ）ＧＧ（’Ｍ ｌ 图０硬币图像的闽值分喜Ｉ】 ５形态学处理 形态学处理包括扶取口标、形念 边缘捉Ｉ｛义、掩倾搽ｆ１Ｉ。 ５．１获取ｒｉ标 数字 像处理赴指将以数 形态为】ｊＩ从 像ＩＩｌ抛Ｈ义刈 于 达和描绘区域形状有川的 像分 ，比 边 、竹’ｊ 、，支Ｉ Ｉ 壳，还包括用于预处理或后处 的彤念 ； ：过滤、 Ｉｊ化ｆ¨他 Ｉ。 像形态学处 ｌ｝１ｌ感兴趣的１ 址 ｆｃ［ 像。 ，ｉｆ 像１＇１９。 值图像如图７所示。 ５．２形态学边缘提取 这里的边缘提取指的足川肜念 、 的 浊进 边缘抛 ， ＭＡＴＬＡＢ中干丁个具体雨数ｂｗｐｅ￣－ｉｍ＿ＪＪ以 现！ 功能。这种捉取 方法是：假设Ｃ是’个合适的 ｆ｛Ｊ庀祟， 令ｆ＿ｆ，Ｊ、 像Ａ做 ｃ腐蚀，冉求集合Ａ利它的腐蚀， 。ｂｗｐｅｒｉｍ 数的功能址 取 值图像的边缘，具体的实现形ｊ 址：ＢＷ＝ｈ、ｖＩ，ｔ＋ｌ＇ｉｌｌｌ（ＢＷ１， ＣＯＮＮ１，ＣＯＮＮ为邻域值。硬币 像的彤念。土边缘捉取结ｉ ８所示。 ５＿３掩模操作 掩模操作足用对¨标 像（个 或ＪｌＩｊ ）进ｉｒ遮 ，’术 圳 像处理的 域或处理过程。 Ｊ 役．Ｉ一ＩＩ］ｎ勺特定ｌ 像 物件称为掩 模或模板。光学图像处理中，掩模Ｉ－Ｊ以址胶 、滤比” ．．教 ｊ ： 像处 ［１］，掩模为二维矩阵数绀，仃【ｌ、』也川多ｆＪ『ｆ 像。小系 所川Ｉ 的是二值 像。硬币图像的彤念 掩 操 ９ ／Ｊ 。 自 一一 字图像处理实验的图像增强， 像太噪，Ｉ 像分刑 形念 ’ 、 处 理的基本过程。绎过测试，ＭＡ ＡＢ（ 【』Ｉ搭 ｌ １９（卜转 ５０叽） ………～ 蠢ＵＪ翼… ｌＡＮ 堡 ＣＯＭＰＵＴＥ一皇 一墼……………………………………． ．．．……一……… ’ ～３仿真测试 在本仿真测试中，底层控制器及辨识器均采用三层ＢＰ神 ４总结 根据微电网电能控制与优化的要求，本文设计了一种神经 啪伽 经网络实现，隐层均含有１００个神经元。配电房输出电压 ＝ ２２０Ｖ。采用一阶模型１／（０．０１ｓ＋１）模拟整流逆变器。Ｒ ＝ 网络底层控制器。仿真结果表明该控制器具有良好的电流控制 抛 ０ 效果。 参考文献： ［１］王振．智能电网技术现状与发展趋势［Ｊ］．企业科技与发展，２０１１，５： １６—１８． ０．０２ Ｏ．１２。， ＝２００＋１ｊ０Ａ。仿真开始时刻记为第０秒，负荷Ｒ ＋ｊＸＡ（￣）－０．１ ０．Ｏ２Ｑ，第０．３秒时变为０．４＋ｊ０．０８Ｑ，第０．６秒时恢 复为０．１＋ｊ０．０２１２。 对ｊ 的跟随效果如图４所示。可见在仿 真开始时，ｉＴ＇的幅值及相位迅速靠近 的幅值及相位，第０．１ 化， ’的幅值发生扰动，持续约０．０６秒后恢复对， 的幅值跟 随。而 ’的相位不受负荷变化的影响。本文所设计的底层控制 器实现了良好的电流控制效果。 ——［２］何光宇，孙英云．智能电网基础［Ｍ］北京：中国电力出版社，２０１０． ［３］张文亮，刘壮志，王明俊，杨旭升．智能电网的研究进展及发展趋势 ［４］鲁宗相，王彩霞，闵勇等．微电网研究综述［Ｉ］ｌ电力系统自动化，２００７， ３１（１９）：１００－１０７． 秒已实现对Ｊ２＂的完全跟随。第０．３秒和第０．６秒负荷发生变 ［Ｊ］ｌ电网技术，２００９，３３（１３）：Ｉ－Ｉｉ． ［５］张崇巍，张兴．ＰＷＭ整流器及其控制［Ｍ］．ｋＴｔ￣＿ｖ－，＿ｌｋ出版社，２００３ 底层控制器给定输入 呻一微电网用电电流～一 一２ ［６］亓迎川．电压型逆变器分布式控制并联关键技术研究［Ｄ］．武汉理 工大学博士学位论文，２０１０． 磐 一 曼， 一 ｊ里 蛙 篓。 媛 哪】－１ ．２ ０１ ０ ２０３０ ４０ ５０６０ ７ ０１０ ２０ ３０ ４０ ５０６０ ７ 时间（秒） 时间（秒） 图４电流跟随效果 （上接第１２４页） 图像处理实验系统对目标图像进行分析，实验及对比，获得预 期的结果。 参考文献： ２０１５，２６（Ｃ）：２５５—２６４． ［９］５ｔ４嘉敏，彭玲，袁佳成，等．基于二维变分模态分解和自适应中值滤波 的图像去噪方法［Ｔ］．计算机应用研究，２０１７，３４（１ｏ）． ［１Ｏ］葛婷．几种数字图像滤波算法［Ｄ］．南京信息工程大学，２００６． ［１１］王延翔．基于均值算法的混合噪声图像滤波算法的研究与实现［Ｄ］． 北京邮电大学，２０１０． ［１］饶俊慧．基于ＭＡＴＬＡＢ ＧＵＩ的数字图像处理演示系统设计＿＿１］玉 林师范学院学报，２０１２（５）：１０２－１０６． ［２］李磊．基于ＭＡＴＬＡＢ ＧＵＩ的数字图像处理系统设计［Ｄ］．成都理工 大学 ２０１２． ［１２］岳改丽，王栋，杨蕊几种边缘检测算子在红外图像处理方面应用 研究［Ｉ］．西安科技大学学报，２０１２，３２（４）：５００—５０４． ［３］杨宝会．基于Ｍａｄａｂ ＧＵＩ的医学图像处理系统［Ｄ］暨南大学，２０１４． ［４］英英．基于ＭＡＴＬＡＢ的图形图像处理系统的实现［Ｄ］．内蒙古大 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