MATLAB GUI平台

研究生阶段写的一个小文章，内容肤浅，不过转载请注明，谢谢！！

摘要：本文主要介绍了基于MATLAB的图形用户界面（GUI）来制作图像处理软件平台的具体过程和相关技巧，文章主要从几个方面展开论述：第一，简单介绍下GUI与GUIDE；第二，介绍以下GUIDE的模板及其操作方法；第三，详细阐述一下图像处理软件平台的制作方法。本文的GUI例子所制作的图像处理软件可以实现的功能有：五种常用的边缘检测、灰度直方图的显示、灰度直方图的均衡化、对比度自适应直方图的均衡化、图片的二值化以及彩色图片的灰度化。文章基本介绍了以上的内容，关于软件还有许多未能实现的功能有待于日后的逐步开发，从这个简单的实例可以让读者从感性的方面充分了解MATLAB的图形用户界面的相关功能，同时为打算深入学习这一套MATLAB工具集的读者做一个铺垫。

关键词：图形用户界面；图像处理；边缘检测；MATLAB工具集

一、引言

图形用于界面（Graphical User Interfaces，GUI）是提供人机交互的工具和方法。GUI是包含图形对象（如窗口、图标、菜单和文本）的用户界面。以某种方式选择或激活这些对象时，通常会引起动作或者发生变化。一个设计优秀的GUI能够非常直观的让用户知道如何操作MATLAB界面，并且了解设计者的开发意图。MATLAB的GUI为开发者提供了一个不脱离MATLAB的开发环境，有助于MATLAB程序的GUI集成。这样可以使开发者不必理会一大堆烦杂的代码，简化程序，但是同样可以实现向决策者提供图文并茂的界面，甚至达到多媒体的效果。可以说MATLAB提供了一个简便的开发环境，可以让开发者快速上手，提高了开发者的工作效率。

所谓的GUIDE就是图形用户界面开发环境（Graphical User Interface Development Environment），它向用户提供了一系列的创建用户图形界面的工具。这些工具大大简化了GUI设计和生成的过程。GUIDE可以完成的任务有如下两点：1）输出GUI。2）GUI编程。GUIDE实际上是一套MATLAB工具集，它主要由七部分组成：版面设计器、属性编辑器、菜单编辑器、调整工具、对象浏览器、Tab顺序编辑器、M文件编辑器。

二、GUIDE的操作界面及使用方法的介绍

1．启动GUIDE 在命令窗口中直接键入guide，启动GUIDE，或者直接点击MATLAB上 按钮，会出现如图1所示的GUIDE Quick Start对话框。利用GUIDE模板创建GUI，或者打开已经存在的GUI，单击OK按钮，打开版面设计工具，如图2所示。在通常状况下组件面板并不显示出组件的名称，如果需要显示组件名称，则进行下面的操作：从File菜单中选择Preferences选项，勾选Show names in component palette选项即可。

2．GUI文件的介绍 GUIDE把GUI设计的内容保存在两个文件中，它们在第一次保存或运行时生成。一个是FIG文件，扩展名为．Fig，它包含对GUI和GUI组件的完整描述；另外一个是M文件，扩展名为．M，它包含控制GUI的代码和组件的回调事件代码。这两个文件与GUI显示和编程任务相对应。在版面设计器中创建GUI时，内容保存在FIG文件中；对GUI编程时，内容保存在M文件中。通常情况下在版面设计器工具栏上单击 图标可以打开M文件编辑器。图3所示的编辑器显示了GUI with Axes and Menu模板的M文件的内容。

3．GUIDE环境的设置 用户可以自定义GUIDE设计环境。在File菜单下选择Preferences，打开如图4所示的设置对话框，可以进行相应的设置。

三、基于GUI的图像处理软件平台的设计过程

1．GUIDE版面设计器（即FIG文件）的设计 根据设计需要：首先拖拽两个图形窗口（Axes），一个作为待处理图片区域，另一个作为已处理图片区域；其次，拖拽六个电子按钮（Radio Button），作为边缘检测操作按钮以及一个Panel按钮作为检测按钮的支撑面板；第三，拖拽三个按钮（Push Button），作为灰度变化区域的按钮；最后，拖拽五个按钮（Push Button），作为选取/保存图片及退出等操作按钮。将上面的所有按钮及图形窗口合理的布局，达到美观工整的效果，本文设计的GUIDE如图5所示，然后运行一下GUI，系统会自动生成GUI文件。



图5 图像处理软件的GUIDE版面

2．选取图片按钮的GUI设计 要想设计一个图像处理的软件，首先要考虑选取图片，选取什么格式的图片，这个是至关重要的，所以先介绍一下选取图片按钮的GUI设计方法。上面已经规划好了按钮的位置，如果想在点击选取图片按钮时，软件给予响应，需要给按钮输入一定的程序代码，设置代码的方法如下：右键单击选取图片按钮，选择View Callbacks/ Callback，系统会自动带设计者进入此按钮的代码输入区域，在下面的空白处输入如下代码[1]：

global im %定义一个全局变量im

[filename,pathname]=...

uigetfile({'*.*';'*.bmp';'*.tif';'*.png'},'select picture'); %选择图片路径

str=[pathname filename]; %合成路径+文件名

im=imread(str); %读取图片

axes(handles.axes1); %使用第一个axes

imshow(im); %显示图片

写完上述代码后，保存M文件，然后运行GUI，现在就可以实现选择图片的功能了。当然有选取就要考虑存储已处理好的图片，这就引出了存储图片按钮的GUI设计。

3．存储图片按钮的GUI设计 同样右键单击存储图片按钮，选择View Callbacks/ Callback，进去M文件后在下面的空白处输入如下代码[2]：

global BW %定义处理后的图片BW这个全局变量

[filename,pathname,filterindex]=...

uiputfile({'*.bmp';'*.tif';'*.png'},'save picture');存储图片路径

if filterindex==0

return %如果取消操作，返回

else

str=[pathname filename]; %合成路径+文件名

axes(handles.axes2); %使用第二个axes

imwrite(BW,str); %写入图片信息，即保存图片

end

4．边缘检测按钮组的GUI设计 本文设计的GUI主要包含了五种最常用的检测算法（即roberts、sobel、prewitt、log、canny检测），右键单击Panel面板，选择View Callbacks/ SelectionChangeFcn，进入M文件后在空白处输入如下代码[3]：

global im

global BW %定义全局变量

str=get(hObject,'string'); %拿到所选按钮的名称

axes(handles.axes2); %使用第二个axes

switch str %选择语句

case'Initial' %点击原图按钮

imshow(im); %显示原图

case'Roberts' %点击Roberts边缘检测按钮

BW=edge(im,'roberts');

imshow(BW);

case'Sobel' %点击Sobel边缘检测按钮

BW=edge(im,'sobel');

imshow(BW);

case'Prewitt' %点击Prewitt边缘检测按钮

BW=edge(im,'prewitt');

imshow(BW);

case'Log' %点击Log边缘检测按钮

BW=edge(im,'log');

imshow(BW);

case'Canny' %点击Canny边缘检测按钮

BW=edge(im,'canny');

imshow(BW);

end;

5．退出按钮的GUI设计 同样右键单击退出按钮，选择View Callbacks/ Callback，进入M文件中，在空白处输入如下代码：

close(gcf) %关闭当前Figure窗口句柄

其他按钮代码的设置都与上面叙述的大同小异，相关图像处理程序代码请参考MATLAB7.0图形图像处理[4]，在这里将不再累述。

四、图像处理软件的运行举例

运行GUI，将生成图像处理的软件平台，它可以实现的功能有：五种常用的边缘检测、灰度直方图的显示、灰度直方图的均衡化、对比度自适应直方图的均衡化、图片的二值化以及彩色图片的灰度化。现在运行软件并举些相关图像处理实例。

1．灰度图片边缘检测的举例 首先选择一幅名字为lena256的灰度图片，依次选择五种检测按钮，比较各种边缘检测的处理效果，通过对比，发现Canny

算子对图片的边缘检测效果比较好，其检测效果如图6所示，其它4种算子检测后的效果如图7所示。

2．灰度图片的直方图显示举例 选取名字为cameraman的灰度图片，点击直方图的显示按钮，此灰度图片的直方图分布将显示在第二个axes中，其处理结果如图8所示。

3．彩色图片的二值化和灰度化处理举例 选取名字为Water lilies的彩色图片，分别点击二值化和灰度化按钮并保存处理后的图片，其处理后的图片效果如图9所示。



五、结束语

由于MATLAB强大的工程计算和仿真能力，使越来越多的用户从原来的开发环境转到MATLAB上来。现在绝大多数MATLAB开发者都是一些从事一定领域的研究者，他们使用其他的开发环境设计GUI不紧编程复杂、而且学习困难，往往需要花费大量时间在编程上。但是，MATLAB提供了一个简便的开发环境，可以让开发着快速上手，提高了开发者的工作效率。本文详细向读者介绍了MATLAB的GUI的制作方法，通过这个例子，可以清楚的了解GUIDE的设计方法及相关图像处理代码的编辑，使读者从感性的角度认识GUIDE的功能及使用方法，可以说为初学者提供了一个学习平台，打下坚实的基础