如何在 MATLAB 中创建图像组件

引言

在 MATLAB 中，图像组件是指用于显示、移动和交互图像的用户控件界面，这些图像出现在应用程序和工具中。它是一个 MATLAB App Designer 或其他 GUI 设计工具的内置对象，开发人员可以轻松地将其包含在项目中。在使用或调用图像组件时，用户可以动态地呈现图像，并将它们融入到图像处理、分析或演示的相关工作流程中。

图像组件在可视化中的作用

• 可视化数据：这些结果表明，对于人类理解来说，成像数据提供了一种超越原始数字来表达数据的熟悉方式。图像组件用于开发人员能够在其 GUI 中包含图像，以提高其解释性。
• 增强用户交互：在 GUI 中实现图像组件还包含了用户直接缩放、平移或对图像本身应用滤镜的能力，使应用程序更有效率和效果。
• 简化工作流程：图像组件对于将图像数据和用户界面作为中间应用程序至关重要，无需考虑复杂的图形界面即可开发基于图像的任务的应用程序。

应用

• 图像处理：图像片段几乎应用于所有操作，包括分割、边缘检测和特征提取。它使开发人员能够直接在 MATLAB 界面中查看图像处理算法的结果。
• 机器学习：图部分用于在学习阶段显示数据，例如，分类问题中的图像。它们用于说明预测，包括对象检测框或分割掩码。
• 计算机视觉应用：开发人员使用图像组件来创建人脸识别、运动检测或对象跟踪的工具，通过部署实时馈送甚至经过处理功能的图像。教育和
• 演示：图像组件常用于学术环境中，作为向学习者解释各种与图像相关的过程和假设的说明。

设置 MATLAB 环境

1. 安装 MATLAB

正确安装 MATLAB 对于利用其强大的图像处理和 GUI 开发功能至关重要。

• 下载 MATLAB：访问 MATLAB 官方网站，下载与您的 操作系统 对应的当前 MATLAB 版本。
• 选择许可证：MATLAB 也有不同的许可证，例如学生许可证、家庭许可证、学术许可证或商业许可证。选择最适合您情况的许可证。

安装步骤

• 选择用户想要安装的文件夹。
• 在安装时选择所需的工具箱：图像处理工具箱和 App Designer。
• 完成域安装，然后单击以激活许可证。
• 验证安装：启动 MATLAB，在命令窗口提示符下输入 ver 以查看已安装的产品。检查是否包含所有必需的工具箱。

2. 所需工具箱

在设计图像组件和替代方案时，需要特定的 MATLAB 工具箱。

图像处理工具箱

• 目的：包含用于导入和处理图像以及进行分析的多种工具。
• 主要功能：二值化、锐化、分割、腐蚀和膨胀等图像处理算法。

App Designer

• 目的：一个图形用户界面，用于开发应用程序和界面，设计相互连接的、完全可定制的组件，用户可以通过拖放功能与之交互。
• 主要功能：支持在 GUI 中引入图像组件、按钮、滑块以及许多其他元素。
• 验证：确保在 MATLAB “主页”的下拉列表中可以找到“App Designer”。

3. 初始配置

因此，需要在安装后配置工作空间，以提高图像处理的效率。

设置路径

• 要设置包含脚本和图像的文件夹，请转到“主页”选项卡，在“路径”类别下，找到“设置路径”选项。
• 它有助于 MATLAB 识别支持项目所需的文件。

测试图像处理设置

• 使用以下命令加载示例图像

启动 App Designer

• 通过在命令行输入命令 appdesigner 或单击“主页”选项卡来打开 App Designer。
• 有必要这样做，以便熟悉将要创建的应用程序的界面。

MATLAB 中的图像处理基础

MATLAB 拥有强大的图像处理能力，可以对图像进行基本计算，因此是图像处理的首选。

1. 导入图像

导入图像：在对图像进行计算之前，必须将其加载到 MATLAB 环境中，然后才能引用它。imread 是读取图像的主要功能。

语法

• 文件名.扩展名：图像文件的名称和扩展名（例如，image.jpg 或 photo.png）。

示例：读取 JPEG 图像。

支持的文件路径

• 相对路径：imread('folder/image.png')。
• 绝对路径：imread('C:/images/photo.jpg')。

2. 图像类型

在 MATLAB 中，支持多种格式和数据类型，这增强了 MATLAB 处理不同图像源的能力。

支持的格式

• 常用格式：.jpg、.png、.bmp、.tiff、.gif。
• 专业格式：.dcm（用于医学成像的 DICOM）、.hdr（高动态范围）。

数据类型

• 灰度图像：表示为二维数组，每个元素都是一个强度度量。
• 示例：8 位无符号整数，用于 8 位图像，强度介于 0 和 255 之间。
• RGB 图像：可以表示为高度、宽度和深度（红、绿、蓝）的数组，通常格式为 [height, width, 3]。
• 索引图像：使用颜色映射将特定索引映射到特定颜色。
• 二值图像：由黑色背景和白色结构元素组成的二值矩阵。

3. 显示图像

imshow 函数在 MATLAB 中用于显示图像，并提供更好的图像视图。

语法

• img：包含图像数据的变量。

示例：显示导入的图像。

附加功能

调整灰度图像的显示范围

为图像显示添加标题

4. 操作图像

MATLAB 包含多个内置函数，用于简单的图像操作，特别是图像的尺寸调整、分割和应用滤镜。

调整大小

使用 imresize 函数更改图像的尺寸。

示例

裁剪

imcrop 函数用于提取图像的特定部分。

示例

过滤

使用滤镜来增强或修改图像。

模糊：使用 imgaussfilt 应用高斯模糊。

边缘检测：使用 edge 检测边缘。

在 App Designer 中创建图像组件

MATLAB App Designer 是 MATLAB 内的一个集成环境，专门用于设计图形用户界面 (GUI)。它允许可视化地在画布上创建界面，您可以通过拖放对象来操作，而后台则使用 MATLAB 进行脚本编写。使用 App Designer 时，您可以实现一个具有吸引力的 GUI，同时为用户提供高度的功能控制。

App Designer 的主要功能

• 集成环境：设计和编码功能都可以在同一个环境中访问。
• 拖放简便性：添加 UI 组件（如按钮、滑块、图像等）非常简单。
• 交互式调试：可以实时识别和消除错误。
• 支持自定义：允许根据应用程序的需求定制最终组件。
• 当应用程序需要操作视觉图形特征（如图像）时，App Designer 最为有效。

添加图像组件

App Designer 允许您通过拖放来添加图像组件，然后修改组件属性。

1. 打开 App Designer
   • 首先打开 MATLAB，然后在命令窗口中输入 appdesigner 以启动 App Designer 应用程序。
   • 如果正在启动一个新项目，请单击“空白应用程序”。
2. 拖放方法
   • 组件库通常位于 App Designer 主 GUI 的左侧。
   • 右键单击程序，然后在上下文菜单中选择 Axes 组件，并将其拖到设计区域。
3. 配置属性
   位置和大小
   • 单击 Axes 组件以选择它。
   • 位置位于“检查器”选项卡下，您可以在此处更改对象的大小和位置。

将图像链接到组件

下一步是将在 GUI 中创建的 Axes 组件与图像关联起来。这是通过利用 MATLAB 中开发的脚本来导入和显示图像来完成的。

1. 使用 Image 对象

imshow 函数通常用于在 Axes 组件内显示图像。

示例代码

2. 动态更新图像

图像可以响应用户交互（如按钮单击）而更新。

更新图像的示例代码