基于MATLAB GUI的紅掌葉部顏色特征提取系統(tǒng)設(shè)計

張航+王傳奇+李乃祥+韓露

摘要：為實現(xiàn)紅掌葉部顏色特征的簡單、快速提取，基于MATLAB GUI設(shè)計實現(xiàn)了紅掌葉部圖像的讀取、RGB各顏色分量的直方圖顯示、顏色特征的提取與顯示，可將相關(guān)信息保存到Excel文件中，并能通過編譯將設(shè)計完成的程序轉(zhuǎn)化為獨立的可執(zhí)行文件。結(jié)果表明基于MATLAB GUI的紅掌葉部顏色特征值快速提取方法有助于基于顏色特征的花卉病害識別。

關(guān)鍵詞：MATLAB GUI；紅掌葉部；顏色特征；提取

中圖分類號：TP18 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）34-0222-03

Abstract： In order to extract the color features of anthurium leaf simply and quickly， the image reading of anthurium leaf， the curve display of column diagram of each color components under RGB color model， and the reading and showing of color feature were implemented based on MATLAB GUI and the RGB information could be saved in an Excel file. The completed program was translated into independent executable file through compiling. The result indicated that the proposed method of anthurium leaf color feature extraction based on MATLAB GUI could be useful to identify flowers diseases.

Key words： MATLAB GUI； anthurium leaf； color feature； extraction

設(shè)施花卉生產(chǎn)中經(jīng)常會出現(xiàn)由有害生物侵染、不良環(huán)境影響等導致的突發(fā)性、暴發(fā)性病害，使得花卉外部形態(tài)出現(xiàn)病變[1]，給病害監(jiān)測和防控帶來了極大的困難。由于高檔花卉產(chǎn)值高，利潤大，對品質(zhì)要求高，因害減收造成的損失極為嚴重。使用傳統(tǒng)的目測方法發(fā)現(xiàn)病情時，通常已錯過防治的有利時機，嚴重時會造成花卉全部腐爛。因此，有效利用機器自動識別技術(shù)，及時發(fā)現(xiàn)和確診花卉病害，并予以合理地防控，已成為設(shè)施花卉生產(chǎn)的重要保障。

通常由病毒引起的病害會使莖葉部分退綠或全部退綠，呈現(xiàn)出典型的黃化、葉脈間黃化、斑駁黃化等現(xiàn)象[1，2]。此外，水、肥、土管理不合理導致的生理性病害也會使花卉葉片黃化，整株或局部葉片均勻退綠并進一步黃化，葉尖逐步變黑或焦邊[3]。因此，可通過監(jiān)測花卉葉部顏色的變化來判斷花卉是否發(fā)生病變。

MATLAB軟件是美國MathWorks公司出品的一款商業(yè)軟件，廣泛應(yīng)用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)值計算、圖形圖像處理等領(lǐng)域，其圖形用戶界面（Graphical User Interface，GUI）具有高效、方便等特征，有助于直觀、便捷的人機交互界面的快速設(shè)計與實現(xiàn)[4，5]。結(jié)合使用MATLAB GUI，本文提出了一種紅掌葉部圖像特征值的提取方法，設(shè)計實現(xiàn)了一個紅掌葉部顏色特征提取系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)設(shè)計

以溫室大棚中栽培的紅掌葉部病害圖像為主要研究對象，MATLAB軟件為開發(fā)平臺，結(jié)合使用GUI，實現(xiàn)紅掌葉部顏色特征提取系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)?？傮w設(shè)計路線如圖1所示。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)

2.1 界面設(shè)計

系統(tǒng)界面設(shè)計如圖2所示，其中6個靜態(tài)文本控件（Static Text）分別用于說明系統(tǒng)的名稱、坐標軸對象（Axes）的名稱、按鈕組（Button Group）的名稱；2個坐標軸對象控件分別用于顯示紅掌葉部原始圖像、RGB顏色模型下各顏色特征的直方圖；8個按鈕（Push Button）分別用于實現(xiàn)系統(tǒng)各個具體功能；4個文本框（Edit Text）對象分別用于顯示圖像讀取路徑、RGB三個顏色分量的值。

2.2 讀取圖像

調(diào)用MATLAB提供的uigetfile函數(shù)讀取圖像，將其參數(shù)設(shè)置如下：選擇的文件類型（FilterIndex）設(shè)置為bmp、jpg或gif等三種格式，打開對話框的標題（DialogTitle）設(shè)置為“選擇圖像”。讀取的圖像使用imshow函數(shù)將其顯示在坐標軸“紅掌葉部原始圖像”中，圖像路徑顯示在“讀取圖像”按鈕右側(cè)的文本框中。讀取的圖像如圖3所示，主要實現(xiàn)代碼如下：

[filename，pathname]=uigetfile（{'*.bmp'；'*.jpg'；'*.gif'}，'選擇圖像'）；

str=[pathname filename]；

axes1=imread（str）；

axes（handles.axes1）；

imshow（axes1）；

set（handles.edit1，'string'，str）；

2.3 顏色特征提取

使用回調(diào)函數(shù)（Callback）提取紅掌葉部顏色特征值，并將其顯示在文本框中。主要實現(xiàn)代碼如下：

s=size（axes2）；

R=axes2（：，：，1）；

G=axes2（：，：，2）；

B=axes2（：，：，3）；

R=reshape（R，[s（1），s（2）]）；

G=reshape（G，[s（1），s（2）]）；

B=reshape（B，[s（1），s（2）]）；

r=mean（mean（R））；

g=mean（mean（G））；

b=mean（mean（B））；

set（handles.edit2，'string'，num2str（r））；

set（handles.edit3，'string'，num2str（g））；

set（handles.edit4，'string'，num2str（b））；

2.4 保存圖像

使用MATLAB提供的uiputfile和imwrite函數(shù)來完成RGB直方圖的保存，主要實現(xiàn)代碼如下：

[filename，pathname]=uiputfile（'*.jpg'，'Save Image'，'undefined image'）；

if filename～=0

file=[pathname，filename，'.jpg']；

px=getframe（handles.axes2）；

imwrite（px.cdata，file，'jpg'）；

else

disp（'fail'）；

end

2.5 保存數(shù)據(jù)

使用fprintf函數(shù)將紅掌葉部圖像的R、G、B顏色特征值寫入Excel文件中，以保存顏色特征數(shù)據(jù)值。主要實現(xiàn)代碼如下：

[m n c]=size（axes2）；

if（c==3）

fid = fopen（'rgb.xls'，'w'）；

for i=1：m

for j=1：n

fprintf（fid，'%d，%d，%d＼t'，axes2（i，j，1），axes2（i，j，2），axes2（i，j，3））；

end

fprintf（fid，'＼n'）；

end

fclose（fid）；

end

2.6 RGB曲線圖繪制

通過R、G、B顏色分量選擇按鈕，分別選擇R、G、B顏色分量，并使用imhist函數(shù)將其顯示在坐標軸“RGB曲線圖”中。其結(jié)果如圖4所示。

2.7 退出系統(tǒng)

當系統(tǒng)不再使用時，應(yīng)關(guān)閉正在運行的程序。主要實現(xiàn)代碼如下：

close （colorfeature_selection）；

其中，colorfeature_selection為界面名稱。

2.8 生成可執(zhí)行文件

首先使用mbuild -setup命令設(shè)置編譯器，然后使用命令mcc -m colorfeature_selection （colorfeature_selection為m文件名）進行編譯，以將設(shè)計完成的紅掌葉部顏色特征提取系統(tǒng)編譯成可執(zhí)行文件。

3 結(jié)論

本文以MATLAB軟件為開發(fā)工具，結(jié)合使用GUI，并充分利用其方便、高效等特征，設(shè)計實現(xiàn)了一個紅掌葉部顏色特征提取系統(tǒng)，有利于基于顏色特征的花卉病害識別。

參考文獻：

[1] 李莉，方平. 花卉病害的識別與防治[J]. 吉林農(nóng)業(yè)，2003（2）： 21.

[2] 王玉霞，孫淑鳳，葛艷杰. 花卉常見病害及防治[J]. 吉林蔬菜，2010（2）：78-79.

[3] 趙如龍. 室內(nèi)花卉常見病害的識別與防治[J]. 中國林副特產(chǎn)，2015（4）：71-72.

[4] Choiy J，Mccarthy K L， Mccarthy M J. A MATLAB graphical user interface program for tomographic viscometer data processing [J]. Computers and Electronics in Agriculture， 2005， 47（1）： 59-67.

[5] 陳杰.MATLAB寶典[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010.