邢文博，蔣 敬

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

在“數(shù)字圖像處理”課程教學(xué)中，大多數(shù)教師使用Matlab軟件輔助課堂教學(xué)，通過(guò)Matlab語(yǔ)言編程展示數(shù)字圖像處理的結(jié)果。隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，公安機(jī)關(guān)偵查部門通過(guò)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(yīng)運(yùn)而生。但警察學(xué)院的學(xué)生編程基礎(chǔ)薄弱，如何讓學(xué)習(xí)偵查的學(xué)生掌握數(shù)字圖像處理技能是該院教師必須面對(duì)的課題。

本文通過(guò)利用Matlab提供的圖形用戶界面開(kāi)發(fā)環(huán)境GUIDE(Graphical User Interface Development Environment)開(kāi)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(gè)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(guò)選擇參數(shù)，輸入?yún)?shù)和點(diǎn)按鼠標(biāo)，實(shí)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(guò)該圖形用戶界面實(shí)現(xiàn)助教、助學(xué)、實(shí)訓(xùn)和考核等功能，幫助學(xué)生理解掌握數(shù)字圖像處理技能［1]。

1 界面設(shè)計(jì)思路

要實(shí)現(xiàn)上述目的，GUI應(yīng)包括主菜單以及主菜單下二級(jí)菜單和三級(jí)菜單。通過(guò)菜單選擇實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的操作并顯示相關(guān)面板，在面板上的列表框中選擇相關(guān)的參數(shù)。例如，在可編輯文本框中輸入?yún)?shù)，然后通過(guò)鼠標(biāo)點(diǎn)按相應(yīng)的觸控按鈕，實(shí)現(xiàn)圖像處理操作。每一次在面板上操作完成后，需關(guān)閉面板，以利于別的面板顯示和圖像處理界面的簡(jiǎn)潔。

設(shè)計(jì)完成后，教師授課時(shí)可通過(guò)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(xué)專用圖像處理素材。學(xué)生在學(xué)習(xí)處理圖像時(shí)，可以讀出、處理、存儲(chǔ)和理解圖像處理的原理。在學(xué)習(xí)完圖像處理知識(shí)后，他們可以利用該界面實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)，通過(guò)對(duì)經(jīng)典圖像處理的綜合實(shí)訓(xùn)來(lái)掌握?qǐng)D像處理技能，還可以實(shí)現(xiàn)考試考核功能。教師通過(guò)給學(xué)生提供退化圖像，要求其增強(qiáng)圖像質(zhì)量，處理圖像后存儲(chǔ)，根據(jù)學(xué)生處理圖像的結(jié)果綜合評(píng)判學(xué)生的圖像處理能力。

2 界面設(shè)計(jì)制作

在安裝Matlab后2010A版本計(jì)算機(jī)中，打開(kāi)Matlab軟件后，在Matlab命令窗口(Command Window)的命令行中輸入guide，打開(kāi)GUIDE Quick Start對(duì)話框，選擇Create New GUI選項(xiàng)。在GUIDE templates選項(xiàng)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(biāo)拖拽至適當(dāng)大小，在控件選項(xiàng)中選擇Axes坐標(biāo)軸對(duì)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(shè)計(jì)方案，通過(guò)菜單編輯器(Menu Editor)完成界面菜單的編輯工作。GUIDE會(huì)自動(dòng)生成M文件的框架，再點(diǎn)擊M文件編輯器(M-file Editor)，選擇M文件在計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)的位置。打開(kāi)M文件編輯器，并編寫菜單的回調(diào)函數(shù)。

當(dāng)菜單命令需要參數(shù)輸入時(shí)，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(xiàng)中選擇面板(Panel)并在適當(dāng)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(yīng)控件的回調(diào)函數(shù)?；卣{(diào)函數(shù)編輯完成后，通過(guò)mcc編譯，形成獨(dú)立運(yùn)行的圖形用戶界面圖標(biāo)。雙擊編譯形成的圖形用戶界面圖標(biāo)，就可打開(kāi)數(shù)字圖像處理圖形用戶界面。在其他計(jì)算機(jī)上運(yùn)行該界面時(shí)，計(jì)算機(jī)的屏幕分辨率應(yīng)與設(shè)計(jì)該界面的計(jì)算機(jī)的屏幕分辨率一致。否則，如果計(jì)算機(jī)屏幕分辨率大于設(shè)計(jì)界面的計(jì)算機(jī)，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(jì)算機(jī)屏幕而無(wú)法操作。計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)應(yīng)高于設(shè)計(jì)該界面的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)［2]。在安裝Matlab2010A版本計(jì)算機(jī)中，雙擊編譯形成的圖像處理圖形用戶界面圖標(biāo)，就可打開(kāi)設(shè)計(jì)完成的圖像處理圖形用戶界面。在沒(méi)有安裝Matlab 2010A版本的計(jì)算機(jī)中，需要預(yù)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(biāo)，就可打開(kāi)設(shè)計(jì)完成的圖像處理圖形用戶界面。

在沒(méi)有安裝Matlab 2010A以上版本的計(jì)算機(jī)中，該界面的源文件程序代碼無(wú)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(kuò)大圖像處理圖形用戶界面的適用范圍，在界面中設(shè)計(jì)出11個(gè)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(yùn)動(dòng)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(guò)選擇菜單實(shí)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(guò)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(guò)點(diǎn)擊面板上相應(yīng)的觸控按鈕實(shí)現(xiàn)圖像處理，使操作簡(jiǎn)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(jié)語(yǔ)

目前，我國(guó)公安機(jī)關(guān)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(guó)著名刑偵軟件公司Cognitech公司的“識(shí)慧”以及國(guó)內(nèi)的“警視通”等視頻圖像處理軟件。

通過(guò)本圖形用戶界面的學(xué)習(xí)，學(xué)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?qǐng)D像處理的概念、術(shù)語(yǔ)、原理以及操作技能。

［1] 羅華飛編著，MATLAB GUI設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)手記［M] .北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2011.

［2] 陳超等編著，MATLAB應(yīng)用實(shí)例精講-圖像處理與GUI設(shè)計(jì)篇［M] .北京:電子工業(yè)出版社，2011.