利用MATLAB打造属于自己的无人机遥感图像处理系统（1）

文章目录

前言一、系统结构框架1.1.功能演示模块结构框架1.2.图像处理模块结构框架二、功能描述1.功能演示模块2.图像处理模块三、运行环境四、系统设计开发环境五、系统安装说明

前言

——都说MATLAB除了不能生孩子，其他什么都能做。在进行过较深入的了解之后，发现此话并不完全正确，若将生孩子理解为生命的延续或传承的话，MATLAB也能实现自我的拓展，由用户自由发挥打造专属于自己的系统。而孕育这个‘新生命’的场所则需要在MATLAB自带的图形用户界面开发环境（Graphical User Interface Development Environment，GUIDE）进行。

——本次所打造的无人机遥感图像处理系统设置了功能演示模块和图像处理模块，可任选选择其中一个模块进行操作，两个模块之间也可以相互切换。

一、系统结构框架

1.1.功能演示模块结构框架

1.2.图像处理模块结构框架

二、功能描述

1.功能演示模块

——功能演示模块共设４个图像显示窗口，分别用于显示无人机遥感图像原图、函数处理效果图、不同函数处理效果对比图。该模块每个函数功能是独立的，通过查看、对比各函数的具体处理效果，可以帮助用户选择合适的图像处理函数，以期在处理不同图像时都能达到较好的效果；该模块包括图像预处理、阈值分割、边缘检测和形态学处理4类函数的查看和效果对比。

——图像预处理部分包含几何变换，用于图像的平移、旋转和镜像处理，使导入图像处于一个合适的观察、处理角度；图像变换可将原定义在图像空间的图像以某种形式转换到另外的空间，利用空间的特有性质方便地对图像进行一定的加工，然后再转换回图像空间以得到所需的效果，本系统提供傅里叶变换和DCT变换两种操作；图像增强用于改善图像的视觉效果，提高图像的清晰度，使其成一种更适合于人或机器进行分析处理的形式，可选操作有直方图均衡化、线性变换、自适应均衡化和对比度调节；图像去噪可以减少图像中的噪声干扰，提高图像成像效果，包含中值滤波、均值滤波和维纳滤波三种常见的处理方式。

——阈值分割法是一种基于区域的图像分割技术，该模块能实现的阈值分割方法有预迭代法、迭代法、Otsu法、最大熵法、自适应阈值法和自选阈值6种。

——边缘检测用于寻找图像中亮度变化明显的像素点所构成的集合，往往表现出图像的边界轮廓。该模块可实现Sobel算子、Laplacian算子、Canny算子、Log算子、Roberts算子、Prewitt算子和Gaussian算子7种方法的效果展示与对比。

——形态学处理主要用于提取图像中对表达和描绘区域形状有意义的图像分量，抓住目标对象最为本质的形状特征，该模块提供的形态学运算，包括膨胀、腐蚀、开运算、闭运算、内外边界提取和骨架提取。

——在功能演示模块了解各个处理函数的具体处理效果后，可选择进入图像处理工作模块或直接退出系统。

2.图像处理模块

——图像处理模块是整个系统的核心部分，用于对无人机遥感图像进行系统化处理，最终可实现对图像中的地物进行分类。该模块实现了包含图像拼接、分区、图像增强、分割、去噪、形态学处理等算法的集成，可分为图像导入、图像处理和图像分类3大部分。

——图像导入部分。首先，即对图像导入的选择与操作，该部分可以选择导入已经拼接好的单张遥感图像，节省操作时间，也可以直接选择遥感图像文件夹，进行拼接处理；图像导入成功后可以根据成像效果和处理经验，选择对图像进行色彩转换、几何变换或颜色分量计算等操作，也可跳过这些步骤直接对原始输入图像进行分区处理。为使用户清楚每个按钮的具体功能与操作必要性，每个按钮都有鼠标悬停提示功能；返回功能演示模块、清除图像、全局刷新、图像放大和图像属性查看按钮均用常见的图标形式进行代替。

——图像分区处理使用了K-means算法，根据颜色特征对图像进行聚类分割，综合程序运行时间和图像聚类效果，在此将图像聚类数设置为5。因此，分区处理可将图像分为5个不同区域，单个区域内可能只包含一到两种地物也可能包含多种地物。对于地物较少的区域，可选择“抠图”操作，直接手工圈除多余部分，然后对该区域图像进行图像增强、分割、去噪和形态学处理等一系列操作，优化图像成像效果，并最终生成和保存特定区域的标记，从而完成特定区域的提取；若一个区域内包含地物较多，则表明这几类地物仅依靠颜色特征不易区分，此时可选择手动获取ROI（Region of Interest）感兴趣区域，并生成相应区域的标记。处理完一类标记后即可对相应的标记数据和原图数据进行保存，用于后续处理。

——经上述步骤完成各类地物的分割与提取后，通过对保存的标记数据进行叠加，实现各类地物的合并，并在原图上通过颜色区分展示具体的分类效果。此外，对每类地物进行文字标注后，能够更加清楚每类颜色具体代表哪类地物。还可以计算每类地物的像素面积和其占总图面积的比值。

——完成所有操作后即可对结果进行保存，选择返回图像处理模块或是直接退出系统。