人眼图像纹理点选取自动记录

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1、 专业仿真课程设计专业仿真课程设计 题目： 人眼图像纹理点选取自动记录 学 院： 信息科学与工程学院 专 业 班 级： 测控技术与仪器 学 号： 学 生 姓 名： 李 波 指 导 教 师： 设 计 时 间： 课程设计任务书 - 1 - 教研室： 课题名称：人眼图像纹理点选取自动记录 指导教师： 课 程 设 计主要场所 信息楼机房 该 题 目拟 指 导人 数 5-6 人 课程设计周数 3 周 题目主要研究内容及预期达到的目标： 利用 MATLAB 设计实现图像处理的图形用户界面， 利用图像处理工具箱实现以下的图像处理功能： 1、采用 matlab Guide 设计图像界面，可以读入并显示图像，设

2、计实现以下功能的按钮和菜单，点击相应的按钮或菜单在图像界面上可以显示相应的功能。2、读入人眼图像并显示。 3、进行人眼瞳孔定位，即找到瞳孔圆心和半径。 4、以瞳孔圆心为坐标原点画等角度（90/2）放射线图。 5、用鼠标在每条放射线任意位置点选，能够自动将所有坐标位置以一个变量形式来保存，并将这些点连线。 题目研究的基础或实验条件： 计算机、相关书籍、MATLAB 7 以上版本。 课题所涉及知识面： 数字图像处理和 MATLAB 软件知识。 教研室意见： 教研室负责人签字： 年 月 日 院审批意见： 教学院长签字： 年 月 日 目录 第一章 matlab 的概述 1.1、matlab 简介（20

3、10B） 1.2、matlab 工具箱 1.3、matlab 工具箱函数 1.4、GUI 介绍 第二章 人眼的结构 2.1、眼睛的结构剖视图 2.2、人眼的组成及其作用 第三章 课程设计任务及要求 第四章 虹膜预处理算法 4.1、算法总体思想 4.2、人眼图像预处理算法 4.3、等角放射线 4.4、纹理点的自动记录与连接 第五章 软件的实现 5.1、算法程序简介 5.2、GUI 界面设计 5.3、系统界面执行演示 5.4、实验结果分析 第六章 团队成员及分工 第七章 总结 参考文献 附录报告书 报告书 - 1 - 第一章第一章 matlabmatlab 概述概述 1.1、matlab 简介 1

4、.1.1、matlab 介绍 MATLAB 是美国 MathWorks 公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB 和 Simulink 两大部分。 MATLAB是matrix 2）图像的显示 利用 imshow 函数显示已经导入到 matlab 工作空间的图像。 课程设计任务书 - 8 - moon=imread(moon,tif); imshow(moon); 还可以简单地指定包含图像的文件的名称，并将作为变量传递给 imshow 函数，如下面代码所示。注意，文件必须位于当前路径或 matlab 路径中。 im

5、show(moon.tif); 该语法对于扫描所有图像比较有用。但是，要注意的是，使用该语法时，图像数据不是保存在 matlab 工作空间中的。如果想把图像导入到工作空间中，必须使用 getimage 函数，他从当前 image 对象中提取图片。例如： moon=getimage; 如果显示 moon.tif 图像的图形窗口当前是激活的，则将图像数据赋给变量moon。 1.3.3、图像的类型转换 图像的四种基本类型是可以相互转换的。 有时需要对图像类型进行转换以方便某些处理，MATLAB 有实现对 RGB 图像、灰度图像、索引图像及二值图像相互转换的函数。 1）灰度图像转换为索引图像 函数：g

6、ray2ind 例如： A=imread(HSQ.jpg); X,MAP=gray2ind(A,200); subplot(121) ,imshow(A) title(灰度图像) subplot(122),imshow(X,MAP) title(索引图像)课程设计任务书 - 9 - 2）索引图像转换为灰度图像 函数：ind2gray 例如： X,MAP=imread(ESX.tif); A=ind2gray(X,MAP); subplot(121),imshow(X,MAP) title(索引图像) subplot(122),imshow(A) title(灰度图像) 3）索引图像转换为 RG

7、B 图像 函数：ind2rgb 课程设计任务书 - 10 - 例如： X,MAP=imread(ESX.tif); B=ind2rgb(X,MAP); subplot(121),imshow(X,MAP) title(索引图像) subplot(122),imshow(B) title(RGB 图像) 4）RGB 图像转换为度图像 函数：rgb2gray 例如： RGB=imread(YW.jpg); A=rgb2gray(RGB); subplot(121),imshow(RGB) title(RGB 图像) subplot(122),imshow(A) title(灰度图像) 课程设计任务

8、书 - 11 - 5）RGB 图像转换为索引图像 函数：rgb2ind RGB=imread(YW.jpg); X,MAP=rgb2ind(RGB,300); subplot(121),imshow(RGB) title( RGB 图像) subplot(122),imshow(X,MAP) title(索引图像) 6）灰度图像转换为二值图像 函数：im2bw 例如： A=imread(HSQ.jpg); B=im2bw(A,0.5); subplot(121),imshow(A) title(灰度图像) 课程设计任务书 - 12 - subplot(122),imshow(B) title(

9、二值图像) 7）索引图像转换为二值图像 函数：im2bw 例如： X,MAP=imread(ESX.tif); C=im2bw(X,MAP,0.6); subplot(121),imshow(X,MAP) title(索引图像) subplot(122),imshow(C) title(二值图像) 课程设计任务书 - 13 - 8）RGB 图像转换为二值图像 函数：im2bw 例如:： RGB=imread(YW.jpg); D=im2bw(RGB,0.5); subplot(121),imshow(RGB) title(RGB 图像) subplot(122),imshow(D) title

10、(二值图像) 1.4、GUI 介绍 1.4.1、GUI 简介 图形用户界面(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， 通常引起动作或变化。最常见的激活方式是用鼠标或其他点击设备去控制屏幕上的鼠标指针运动。按下鼠标按钮，标志着对象的选择或其它运动。 matlab 图形用户界面开发环境 （GUIDE） 提供一系列创建用户图形界面 （GUI）的工具。这些工具极大的简化了 GUI 设计和生成的过程。可以用 GUIDE 完成下面课程设计任务书 - 14 - 的任务。

11、 （1）输出 GUI。使用 GUIDE 输出编辑器，通过单击和拖拉组件很容易地创建 GUI。 （2）GUI 编程。GUIDE 自动生成一个控制 GUI 如何操作的 M 文件。该 M 文件初始化 GUI 界面并包含一个 GUI 回调事件的框架。使用 M 文件编辑器，可以向回调事件中添加代码，运行相关函数。 GUIDE 实际上是一套 matlab 工具集，它主要有七部分组成：版面设计器、属性编辑器、菜单编辑器、调整工具、对象浏览、TAB 顺序编辑器和 M 文件编辑器。 1.4.2、GUI 设计 1）启动 GUIDE 2）版面编辑器 课程设计任务书 - 15 - 3）GUIDE 模板 Greate

12、new GUI 包含四种初始化了的设计模板界面：Black GUI（Default）创建一个空白的 GUI；GUI with Uicontrol 创建一个带有空间组件的 GUI；GUI with axes and menu 创建一个带有轴对象和菜单的 GUI；Model Question Dialog创建一个对话框。Open Existing GUI 打开以前设计的 GUI 来编辑。 如下图是选择 GUI with axes and menu 的情况。 课程设计任务书 - 16 - 4）设置属性 没有编辑属性之前，一般组件的属性值都是默认值。通过属性编辑器可以改变当前组件的属性值。 属性编辑器

13、 5）回调函数 回调函数就是组件或菜单被单击所发生事件的代码，广义上来讲，还包括图形对象的创建、删除、按键等一系列操作所发生的事件。 课程设计任务书 - 17 - 回调函数编辑器 第二章第二章 人眼的结构人眼的结构 2.1、眼睛的结构剖视图 课程设计任务书 - 18 - 2.2、人眼的组成及其作用 （1）巩膜：是眼球的第一层保护膜，白色、不透明、坚硬； （2）角膜：是巩膜的最前端部分，无色而透明。眼睛内的折射主要发生在角膜上； （3）脉络膜：是眼球的第二层膜，上面有供给眼睛营养的网状微血管； （4）虹膜：是脉络膜的最前端部分，含有色素细胞，决定眼的颜色； （5）瞳孔：是虹膜中间的小孔，随着外界

14、明亮程度的不同，虹膜肌肉能使瞳孔的直径在 28mm 范围内变化； （6）网膜：是眼球的第三层膜，上面布满着感光元素，即锥状细胞和杆状细胞，锥状细胞直径约 5 微米，长约 35 微米；杆状细胞直径约 2 微米，长约 60微米。它们在网膜上的分布式不均匀的。在黄斑中心凹处是锥状细胞的密集区而没有杆状细胞，由中心向外，逐渐相对变化； （7）黄斑中心凹是人眼视觉最灵敏的地方； （8）盲斑是网膜上没有感光元素的地方，不能引起光刺激； （9）晶状体在虹膜后面，是由两个不同曲率的面组成的透明体，似双凸透镜，是眼睛光学系统的成像元件，其密度和折射率都是不均匀的，由里层到外层逐渐减少，有利于提高成像质量。晶状体

15、的平均折射率为 1.40，其周围是毛状肌能改变晶状体的表面曲率，使人眼在看远近不同的物体时。 第三章第三章 课程设计任务课程设计任务及及要求要求 课程设计任务书 - 19 - 利用 MATLAB 设计实现图像处理的图形用户界面，利用图像处理工具箱实现以下的图像处理功能： 1、采用 matlab Guide 设计图像界面，可以读入并显示人眼图像，设计添加一些按钮和菜单，点击相应的按钮或菜单在图像界面上可以显示相应的功能。如读取人眼原图像、灰度图象、二值图像等。 2、读入人眼图像并将图像显示在对应的 axes 中。 3、通过对人眼图像进行一系列预处理，如人眼图像的灰度处理、二值化处理和边缘检测等，然后通过霍夫变换，进行人眼瞳孔定位，即找到瞳孔圆心和半径。 4、以瞳孔圆心为坐标原点画等角度（2/90）放射线图。 5、用鼠标在每条放射线任意位置点选，能够自动将所有坐标位置以一个变量形式来保存，并将这些点连线。 第四章第四章 虹膜虹膜图像图像预处理算法预处理算法 4.14.1、算法总体思想算法总体思想 为了方便对人眼瞳孔进行检测，首先要对图像进行预处理。为