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1.理論分析
1.1程序設(shè)計(jì)的初衷
自己的專業(yè)方向會(huì)可能用到圖像處理的知識(shí)，作為數(shù)字圖像處理的初學(xué)者，此程序完全是為實(shí)現(xiàn)自己興趣并結(jié)合我們所學(xué)的MATLAB課程及GUI知識(shí)而編寫的，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)圖中感興趣物體顏色的提取，從而突出事物。設(shè)計(jì)的知識(shí)背景或許淺，課下希望能向研究Matlab數(shù)字圖像處理的老師，同學(xué)們多多請(qǐng)教，交流。
1.2程序?qū)崿F(xiàn)的理論分析
若想實(shí)現(xiàn)對(duì)RGB圖像顏色提取，最為關(guān)鍵的也最為核心的是對(duì)R/G/B等顏色嚴(yán)格界定的判別規(guī)則。而對(duì)于非目標(biāo)顏色則會(huì)通過掩膜覆蓋，從而突出顯示所要提取到的顏色。
此程序中提到的判別規(guī)則是更具R/G/B中某一顏色分量明顯不小于其它分量時(shí)，即判別某像素點(diǎn)為某種顏色，并通過設(shè)置判別閾值，來控制判別條件的顏色與否。
1.2.RGB圖像背景知識(shí)介紹
所謂的RGB圖像，RGB色彩模式是工業(yè)界的一種顏色標(biāo)準(zhǔn)，是通過對(duì)紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三個(gè)顏色通道的變化以及它們相互之間的疊加來得到各式各樣的顏色的，RGB即是代表紅、綠、藍(lán)三個(gè)通道的顏色，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)幾乎包括了人類視力所能感知的所有顏色，是目前運(yùn)用最廣的顏色系統(tǒng)之一。
RGB圖像原理如下圖1~圖2：
圖1 RGB圖像原理 圖2 RGB圖像RGB三色矩陣
所以RGB圖像的顏色分布區(qū)間如圖3：
圖3 RGB圖像的顏色分布圖
因此可得到六種顏色的判別規(guī)則如下：
利用以上判別準(zhǔn)則來作為程序設(shè)計(jì)的核心,通過設(shè)計(jì)判斷語句,對(duì)圖像的不同色域進(jìn)行分離，從而實(shí)現(xiàn)顏色分離。
3.程序設(shè)計(jì)
3.1設(shè)計(jì)流程圖
以下是整體程序的設(shè)計(jì)流程如圖4:
圖4 程序?qū)崿F(xiàn)流程圖
通過此流程圖，可以把握全局思想來完成圖像顏色提取的框架結(jié)構(gòu)，這樣可以有益于對(duì)整體的把握。
3.2.主要程序段分析
（1）讀入圖像部分的程序段分析：
%打開圖像
[FileName, FilePath]=uigetfile('*.jpg;*.png;*.tif;*.img;*.gif;','請(qǐng)選擇圖像數(shù)據(jù)');
if isequal(FilePath,0) %如果未選擇圖像則返回，防止報(bào)錯(cuò)
return;
end
str=[FilePath FileName]; %文件的路徑,文件名稱
Image=imread(str);
imshow(Image) %讀入圖形，顯示圖形
%%掩膜處理方式預(yù)設(shè)置
Gray=rgb2gray(Image); %灰度處理
Blackk=zeros(size(Gray)); %黑色掩膜處理
Whitee=255*ones(size(Gray)); %白色掩膜處理
R=Image(:,:,1); %分別分出R分量
G=Image(:,:,2); %分別分出G分量
B=Image(:,:,3); %分別分出B分量
aa=0; %不做任何處理的原圖標(biāo)志位
此段程序?qū)崿F(xiàn)圖片的讀入并實(shí)現(xiàn)對(duì)掩膜方式的的初始化實(shí)現(xiàn)，通過對(duì)三種掩膜方式設(shè)置，后面可以直接選擇。
（2）掩膜方式選擇及判別條件確定主要程序段分析（以紅色提取為例）：
function Redbutton_Callback(hObject, eventdata, handles)
global Image R G B diff_R Gray Blackk Whitee aa
%掩膜方式的選擇：從下拉菜單中選擇掩膜方式
str1=get(handles.popupmenu1,'String');
val=get(handles.popupmenu1,'Value');
switch str1{val}
case '灰度掩膜'
current_data=Gray;
case '黑色掩膜'
current_data=Blackk;
case '白色掩膜'
current_data=Whitee;
end
%從GUI編輯界面上獲取當(dāng)前所選顏色的 閾值
diffr=get(handles.edit1,'String');
diff_R =str2num(diffr);
Image_R=Image;
RP_R=Image(:,:,1);
RP_G=Image(:,:,2);
RP_B=Image(:,:,3);
XYR=~((R-G)>diff_R&(R-B)>diff_R); % 提取紅色條件是R分量與G、B分量差值大于設(shè)定
Mask=current_data(XYR); % 掩膜方式
RP_R(XYR)=Mask;
RP_G(XYR)=Mask;
RP_B(XYR)=Mask; % 使得非紅色區(qū)域變?yōu)檫x擇的顏色
Image_R(:,:,1)=RP_R;
Image_R(:,:,2)=RP_G;
Image_R(:,:,3)=RP_B;
imshow(Image_R)
title(strcat(['R分量閾值為',diffr,'時(shí)的圖像']));
aa=1; %進(jìn)行紅色處理的標(biāo)志位
其他顏色(綠色，藍(lán)色，黃色，洋紅色，青色)提取主要程序段與之類似。
（3）保存圖片部分的主要程序段分析：
function pushbutton6_Callback(hObject, eventdata, handles)
global aa rrnum ggnum bbnum yynum mmnum ccnum
switch aa
case 0 %%%%%0,代表著所摁下按鈕的代號(hào)，即原圖
picname='原圖.jpg';
case 1 %%%%%1,代表著所摁下按鈕的代號(hào)，即紅色
rrname=int2str(rrnum); %%%%此數(shù)據(jù)代表著當(dāng)前是第幾次保存紅色
rrrname=get(handles.edit1,'string');%%%%此數(shù)據(jù)代表著當(dāng)前保存時(shí)的閾值
picname=strcat(['Red',rrname,'-',rrrname,'.jpg']);%%保存的路徑及名字
rrnum=rrnum+1; %%%% 每按下按鈕一次，次數(shù)加1
case 2 %%%%%2,代表著所摁下按鈕的代號(hào)，即綠色
ggname=int2str(ggnum);
gggname=get(handles.edit4,'string');
picname=strcat(['Green',ggname,'-',gggname,'.jpg']);
ggnum=ggnum+1; %%%% 每按下按鈕一次，次數(shù)加1
case 3 %%%%%3,代表著所摁下按鈕的代號(hào)，即藍(lán)色
bbname=int2str(bbnum);
bbbname=get(handles.edit5,'string');
picname=strcat(['Blue',bbname,'-',bbbname,'.jpg']);
bbnum=bbnum+1; %%%% 每按下按鈕一次，次數(shù)加1
case 4 %%%%%4,代表著所摁下按鈕的代號(hào)，即洋色
yyname=int2str(yynum);
yyyname=get(handles.edit7,'string');
picname=strcat(['Yellow',yyname,'-',yyyname,'.jpg']);
yynum=yynum+1; %%%% 每按下按鈕一次，次數(shù)加1
case 5 %%%%5,代表著所摁下按鈕的代號(hào)，即黃色
mmname=int2str(mmnum);
mmmname=get(handles.edit8,'string');
picname=strcat(['Mag',mmname,'-',mmmname,'.jpg']);
mmnum=mmnum+1; %%%% 每按下按鈕一次，次數(shù)加1
case 6 %%%%%6,代表著所摁下按鈕的代號(hào)，即青色
ccname=int2str(ccnum);
cccname=get(handles.edit10,'string');
picname=strcat(['Cyan',ccname,'-',cccname,'.jpg']);
ccnum=ccnum+1; %%%% 每按下按鈕一次，次數(shù)加1
end
pix=getframe(handles.axes1); %%%%獲取當(dāng)前的坐標(biāo)軸圖像
%%%%%%生成圖片到設(shè)定路徑
imwrite(pix.cdata,strcat(['C:\Users\Administrator\Desktop\',picname]));
%%%%%%保存成功時(shí)通知框提示
msgbox(strcat(['已成功保存當(dāng)前圖片為',picname,'到默認(rèn)路徑']))
通過此程序，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)選取提取顏色的圖像進(jìn)行保存處理，并將適應(yīng)度，顏色序號(hào)等信息以文件名等保存。
4. GUI界面設(shè)計(jì)及程序仿真效果演示
4.1.GUI簡(jiǎn)介及使用優(yōu)點(diǎn)
圖形用戶接口(Graphical User Interface,簡(jiǎn)稱GUI),其是有窗口，菜單和對(duì)話框等各種圖形元素組成的用戶界面。在這種用戶界面中，可以使操作形象生動(dòng)，方便靈活。
對(duì)于圖形顏色分離，由于對(duì)不同的圖片，其對(duì)顏色的閾值要求不同，即對(duì)非指定顏色掩膜要求不同，有時(shí)不可能一次調(diào)整參數(shù)就能達(dá)到滿意結(jié)果，而是需要對(duì)其選擇不同的參數(shù)，因此可以做出GUI界面，對(duì)修改參數(shù)方面，且具有實(shí)時(shí)預(yù)覽功能，使交互性更方便，極大滿足用戶體驗(yàn)。
如下圖即為GUI界面的功能區(qū)按鍵如下圖5：
圖5 GUI界面功能
4.2. 程序仿真效果演示
圖片提取效果仿真過程效果如下圖所示演示，圖6：
圖6 GUI界面讀入要處理的圖片
如下圖為掩膜方式分別選擇為：灰度掩膜，黑色掩膜，白色掩膜等三種方式來實(shí)現(xiàn)六種顏色的處理，其中紅色，綠色使用灰度掩膜方式，藍(lán)色，洋紅色使用黑色掩膜，黃色，青色采用白色掩膜，其效果圖如圖7~圖12：
圖7 使用灰度掩膜的紅色提取 圖8 使用灰度掩膜的紅色提取
圖9 使用黑色掩膜的藍(lán)色提取 圖10 使用黑色掩膜的品紅色提取
圖10 使用白色掩膜的青色提取 圖11 使用白色掩膜的青色提取
五.課程總結(jié)
缺點(diǎn)：只能暫時(shí)對(duì)六種基本顏色分離出來，相對(duì)來說仍是比較單一，對(duì)于過渡地帶顏色無法準(zhǔn)確利用判別規(guī)則提取。
展望：作為圖像處理初學(xué)者，自己所研究的方向可能會(huì)用到這方面知識(shí)，所涉及的知識(shí)背景尚淺，希望對(duì)同學(xué)們起到拋磚引玉的作用，一起探討，共同努力！
RGB
圖像顏色分離的
MATLAB
實(shí)現(xiàn)
1.理論分析
1.1程序設(shè)計(jì)的初衷
自己的專業(yè)方向會(huì)可能用到圖像處理的知識(shí)，作為數(shù)字圖像處理的初學(xué)者，此程序完全是為實(shí)現(xiàn)自己興趣并結(jié)合我們所學(xué)的MATLAB課程及GUI知識(shí)而編寫的，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)圖中感興趣物體顏色的提取，從而突出事物。設(shè)計(jì)的知識(shí)背景或許淺，課下希望能向研究Matlab數(shù)字圖像處理的老師，同學(xué)們多多請(qǐng)教，交流。
1.2程序?qū)崿F(xiàn)的理論分析
若想實(shí)現(xiàn)對(duì)RGB圖像顏色提取，最為關(guān)鍵的也最為核心的是對(duì)R/G/B等顏色嚴(yán)格界定的判別規(guī)則。而對(duì)于非目標(biāo)顏色則會(huì)通過掩膜覆蓋，從而突出顯示所要提取到的顏色。
此程序中提到的判別規(guī)則是更具R/G/B中某一顏色分量明顯不小于其它分量時(shí)，即判別某像素點(diǎn)為某種顏色，并通過設(shè)置判別閾值，來控制判別條件的顏色與否。
1.2.RGB圖像背景知識(shí)介紹
所謂的RGB圖像，RGB色彩模式是工業(yè)界的一種顏色標(biāo)準(zhǔn)，是通過對(duì)紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三個(gè)顏色通道的變化以及它們相互之間的疊加來得到各式各樣的顏色的，RGB即是代表紅、綠、藍(lán)三個(gè)通道的顏色，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)幾乎包括了人類視力所能感知的所有顏色，是目前運(yùn)用最廣的顏色系統(tǒng)之一。
RGB圖像原理如下圖1~圖2：
圖1 RGB圖像原理 圖2 RGB圖像RGB三色矩陣
所以RGB圖像的顏色分布區(qū)間如圖3：
圖3 RGB圖像的顏色分布圖
因此可得到六種顏色的判別規(guī)則如下：
利用以上判別準(zhǔn)則來作為程序設(shè)計(jì)的核心,通過設(shè)計(jì)判斷語句,對(duì)圖像的不同色域進(jìn)行分離，從而實(shí)現(xiàn)顏色分離。
3.程序設(shè)計(jì)
3.1設(shè)計(jì)流程圖
以下是整體程序的設(shè)計(jì)流程如圖4:
圖4 程序?qū)崿F(xiàn)流程圖
通過此流程圖，可以把握全局思想來完成圖像顏色提取的框架結(jié)構(gòu)，這樣可以有益于對(duì)整體的把握。
3.2.主要程序段分析
（1）讀入圖像部分的程序段分析：
%打開圖像
[FileName, FilePath]=uigetfile('*.jpg;*.png;*.tif;*.img;*.gif;','請(qǐng)選擇圖像數(shù)據(jù)');
if isequal(FilePath,0) %如果未選擇圖像則返回，防止報(bào)錯(cuò)
return;
end
str=[FilePath FileName]; %文件的路徑,文件名稱
Image=imread(str);
imshow(Image) %讀入圖形，顯示圖形
%%掩膜處理方式預(yù)設(shè)置
Gray=rgb2gray(Image); %灰度處理
Blackk=zeros(size(Gray)); %黑色掩膜處理
Whitee=255*ones(size(Gray)); %白色掩膜處理
R=Image(:,:,1); %分別分出R分量
G=Image(:,:,2); %分別分出G分量
B=Image(:,:,3); %分別分出B分量
aa=0; %不做任何處理的原圖標(biāo)志位
此段程序?qū)崿F(xiàn)圖片的讀入并實(shí)現(xiàn)對(duì)掩膜方式的的初始化實(shí)現(xiàn)，通過對(duì)三種掩膜方式設(shè)置，后面可以直接選擇。
（2）掩膜方式選擇及判別條件確定主要程序段分析（以紅色提取為例）：
function Redbutton_Callback(hObject, eventdata, handles)
global Image R G B diff_R Gray Blackk Whitee aa
%掩膜方式的選擇：從下拉菜單中選擇掩膜方式
str1=get(handles.popupmenu1,'String');
val=get(handles.popupmenu1,'Value');
switch str1{val}
case '灰度掩膜'
current_data=Gray;
case '黑色掩膜'
current_data=Blackk;
case '白色掩膜'
current_data=Whitee;
end
%從GUI編輯界面上獲取當(dāng)前所選顏色的 閾值
diffr=get(handles.edit1,'String');
diff_R =str2num(diffr);
Image_R=Image;
RP_R=Image(:,:,1);
RP_G=Image(:,:,2);
RP_B=Image(:,:,3);
XYR=~((R-G)>diff_R&(R-B)>diff_R); % 提取紅色條件是R分量與G、B分量差值大于設(shè)定
Mask=current_data(XYR); % 掩膜方式
RP_R(XYR)=Mask;
RP_G(XYR)=Mask;
RP_B(XYR)=Mask; % 使得非紅色區(qū)域變?yōu)檫x擇的顏色
Image_R(:,:,1)=RP_R;
Image_R(:,:,2)=RP_G;
Image_R(:,:,3)=RP_B;
imshow(Image_R)
title(strcat(['R分量閾值為',diffr,'時(shí)的圖像']));
aa=1; %進(jìn)行紅色處理的標(biāo)志位
其他顏色(綠色，藍(lán)色，黃色，洋紅色，青色)提取主要程序段與之類似。
（3）保存圖片部分的主要程序段分析：
function pushbutton6_Callback(hObject, eventdata, handles)
global aa rrnum ggnum bbnum yynum mmnum ccnum
switch aa
case 0 %%%%%0,代表著所摁下按鈕的代號(hào)，即原圖
picname='原圖.jpg';
case 1 %%%%%1,代表著所摁下按鈕的代號(hào)，即紅色
rrname=int2str(rrnum); %%%%此數(shù)據(jù)代表著當(dāng)前是第幾次保存紅色
rrrname=get(handles.edit1,'string');%%%%此數(shù)據(jù)代表著當(dāng)前保存時(shí)的閾值
picname=strcat(['Red',rrname,'-',rrrname,'.jpg']);%%保存的路徑及名字
rrnum=rrnum+1; %%%% 每按下按鈕一次，次數(shù)加1
case 2 %%%%%2,代表著所摁下按鈕的代號(hào)，即綠色
ggname=int2str(ggnum);
gggname=get(handles.edit4,'string');
picname=strcat(['Green',ggname,'-',gggname,'.jpg']);
ggnum=ggnum+1; %%%% 每按下按鈕一次，次數(shù)加1
case 3 %%%%%3,代表著所摁下按鈕的代號(hào)，即藍(lán)色
bbname=int2str(bbnum);
bbbname=get(handles.edit5,'string');
picname=strcat(['Blue',bbname,'-',bbbname,'.jpg']);
bbnum=bbnum+1; %%%% 每按下按鈕一次，次數(shù)加1
case 4 %%%%%4,代表著所摁下按鈕的代號(hào)，即洋色
yyname=int2str(yynum);
yyyname=get(handles.edit7,'string');
picname=strcat(['Yellow',yyname,'-',yyyname,'.jpg']);
yynum=yynum+1; %%%% 每按下按鈕一次，次數(shù)加1
case 5 %%%%5,代表著所摁下按鈕的代號(hào)，即黃色
mmname=int2str(mmnum);
mmmname=get(handles.edit8,'string');
picname=strcat(['Mag',mmname,'-',mmmname,'.jpg']);
mmnum=mmnum+1; %%%% 每按下按鈕一次，次數(shù)加1
case 6 %%%%%6,代表著所摁下按鈕的代號(hào)，即青色
ccname=int2str(ccnum);
cccname=get(handles.edit10,'string');
picname=strcat(['Cyan',ccname,'-',cccname,'.jpg']);
ccnum=ccnum+1; %%%% 每按下按鈕一次，次數(shù)加1
end
pix=getframe(handles.axes1); %%%%獲取當(dāng)前的坐標(biāo)軸圖像
%%%%%%生成圖片到設(shè)定路徑
imwrite(pix.cdata,strcat(['C:\Users\Administrator\Desktop\',picname]));
%%%%%%保存成功時(shí)通知框提示
msgbox(strcat(['已成功保存當(dāng)前圖片為',picname,'到默認(rèn)路徑']))
通過此程序，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)選取提取顏色的圖像進(jìn)行保存處理，并將適應(yīng)度，顏色序號(hào)等信息以文件名等保存。
4. GUI界面設(shè)計(jì)及程序仿真效果演示
4.1.GUI簡(jiǎn)介及使用優(yōu)點(diǎn)
圖形用戶接口(Graphical User Interface,簡(jiǎn)稱GUI),其是有窗口，菜單和對(duì)話框等各種圖形元素組成的用戶界面。在這種用戶界面中，可以使操作形象生動(dòng)，方便靈活。
對(duì)于圖形顏色分離，由于對(duì)不同的圖片，其對(duì)顏色的閾值要求不同，即對(duì)非指定顏色掩膜要求不同，有時(shí)不可能一次調(diào)整參數(shù)就能達(dá)到滿意結(jié)果，而是需要對(duì)其選擇不同的參數(shù)，因此可以做出GUI界面，對(duì)修改參數(shù)方面，且具有實(shí)時(shí)預(yù)覽功能，使交互性更方便，極大滿足用戶體驗(yàn)。
如下圖即為GUI界面的功能區(qū)按鍵如下圖5：
圖5 GUI界面功能
4.2. 程序仿真效果演示
圖片提取效果仿真過程效果如下圖所示演示，圖6：
圖6 GUI界面讀入要處理的圖片
如下圖為掩膜方式分別選擇為：灰度掩膜，黑色掩膜，白色掩膜等三種方式來實(shí)現(xiàn)六種顏色的處理，其中紅色，綠色使用灰度掩膜方式，藍(lán)色，洋紅色使用黑色掩膜，黃色，青色采用白色掩膜，其效果圖如圖7~圖12：
圖7 使用灰度掩膜的紅色提取 圖8 使用灰度掩膜的紅色提取
圖9 使用黑色掩膜的藍(lán)色提取 圖10 使用黑色掩膜的品紅色提取
圖10 使用白色掩膜的青色提取 圖11 使用白色掩膜的青色提取
五.課程總結(jié)
缺點(diǎn)：只能暫時(shí)對(duì)六種基本顏色分離出來，相對(duì)來說仍是比較單一，對(duì)于過渡地帶顏色無法準(zhǔn)確利用判別規(guī)則提取。
展望：作為圖像處理初學(xué)者，自己所研究的方向可能會(huì)用到這方面知識(shí)，所涉及的知識(shí)背景尚淺，希望對(duì)同學(xué)們起到拋磚引玉的作用，一起探討，共同努力！
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