果蔬凍干含水率監測的MATLAB GUI設計

李曉斌，郭玉明

（山西農業大學 工學院，山西 太谷030801）

冷凍干燥技術能充分保持農產品原料的營養成分和活性物質，保持原有的天然色澤、風味和形態，復水性好，深受人們的喜愛。我國特色農產品資源豐富，品種多，質量好，價格低，若利用冷凍干燥加工技術對特色農產品進行加工開發，對農民增收和農業產業化發展有重要意義。為此，本文以Matlab GUI為工具，開發一套果蔬凍干圖像特征值提取系統，對凍干過程中物料含水率進行實時監測，及時了解凍干狀態，控制凍干工藝。

Matlab是當今應用較廣泛的科學計算軟件之一，它具有強大的矩陣計算、符號運算和數據可視化功能。同時也提供了圖形用戶界面（GUI）的設計和開發功能，界面友好，直觀易懂，用戶只需要用鼠標或鍵盤來激活相應控件，就能實現預定的功能［1，2］。

1 設計路線

以土豆在真空冷凍干燥過程中表面顏色變化的序列圖像為研究對象，利用Matlab GUI實現圖像輸入與顯示、圖像特征值提取與顯示、數據保存和含水率曲線繪制等功能，其總體技術路線如圖1所示。

2 Matlab GUI開發

2.1 界面總體設計

圖1 技術路線Fig.1 The route of design

調整布局區大小，在GUI對象選擇區布置5個按鈕（Push Button）、3個軸對象（Axes）、8個靜態文本（Static Text）、8個 LED ActiveX Control和4個按鈕組（Button Group）等對象，并擺放于合適位置［3］。其中，3個Axes控件用于顯示GUI讀入的原始圖像和圖像特征值曲線圖；4個LED ActiveX控件用于顯示圖像特征值和物料含水率，剩余1個LED ActiveX控件用于顯示系統的當前時間；8個Static Text控件用于說明ActiveX控件和相關坐標軸的名稱。界面設計結果如圖2所示。

圖2 界面設計結果Fig.2 The designing results of interface

2.2 圖像輸入與顯示

利用uigetfile函數，設置選擇的圖片類型為jpg或bmp，并將其放在一個單元數組中，即｛＇＊.jpg＇；＇＊.bmp＇｝，設 置title為 “選 擇 圖 片 文 件”；string為“讀入圖像”。用if…end結構實現 Windows環境下的圖片選擇，并用imread和imshow函數將圖片顯示于axes1中［3～5］。如圖3所示。

圖3 原始圖像Fig.3 Original image

2.3 圖像特征值提取與顯示

在對象選擇區點擊ActiveX控件，選擇4個七段數碼LED控件放于圖2所示位置，編寫如下回調函數（Callback）實現圖像特征值提取與顯示：

其中，w2為物料（土豆）含水率，它與圖像R值、G值和B值的關系模型需預先確定。

ActiveX控件的部分屬性為：

Digits：7

On Color：［255 255 255］

Back Color：［000］

R、G、B值顯示結果如圖4所示。

圖4 R、G、B值檢測結果Fig.4 Detecting results of RGB values

2.4 數據保存

用get函數得到 R、G、B和 w2（handles.activex）的value值，將［R G B w2］這四個值用xlsread函數寫入目標文件中，從而實現數據保存，便于后續數據處理和分析。

2.5 曲線圖繪制

曲線圖繪制主要是把2.4中存儲的數據用曲線或點展示出來，以便實時、直觀地表達物料含水率變化趨勢。Axes2和Axes3分別用于展示圖像R、G、B特征值和物料含水率隨時間的變化規律。二者均采用默認屬性值。在該Button的回調函數里編寫如下代碼：

利用Matlab的plot函數，就能實現系統數據的直觀展示。

2.6 系統退出

程序運行完畢后要求能及時退出系統，因此就該Button而言，其回調函數應考慮Switch…case…end結構［6］。即：

出現提示對話框后，點擊“Yes”就能退出系統，點擊“No”則返回界面，“No”是默認值。

2.7 當前時間顯示

為便于試驗時間觀察和記錄，因此設置LED ActiveX9控件顯示系統時間，其屬性值為：

另外，在界面的Opening函數內添加如下代碼：

并編寫t＿update定時器函數：

function t＿update（obj，eventdata，handles）

最終實現系統時間顯示。

2.8 mcc編譯

對于設計好的界面，需用mbuild－setup命令安裝編譯器，根據命令窗口提示安裝好后，在命令行輸入：

mcc－m huiyilunen

Matlab開始編譯，編譯完成后，在 Matlab默認的路徑下能找到獨立的exe可執行文件，最終使程序脫離 Matlab環境也可運行［3，7，8］。

3 結論與展望

（1）Matlab GUI是實現人機交互的中介，具有強大的功能，將VC＋＋引入，同Matlab一起實現混合編程，不僅可以完成許多復雜的程序模塊，而且還將大大提高程序的執行效率和靈活性。

（2）程序本身缺乏一定的自動處理能力，在后續的研究中應考慮如何實現真空凍干物料含水率的實時監測問題，使Matlab GUI為降低凍干能耗和揭示凍干規律提供必要的技術支持。

［1］秦襄培.Matlab圖像處理與界面編程寶典［M］.北京：電子工業出版社，2009：571－611.

［2］陳華，蔡光興.基于 Matlab／GUI的 RSA密碼演示系統［J］.計算機與現代化，2009（7）：60－63.

［3］羅華飛.Matlab GUI設計學習手記［M］.北京：北京航空航天大學出版社，2009：271－302.

［4］孫祥，黃曉鳴.基于 Matlab的集成化圖像處理系統［J］.科學技術與工程，2007，7（20）：5386－5388.

［5］全星慧，范武君，張華.基于 Matlab的數字圖像處理課件設計［J］.計算機與現代化，2008（7）：70－73.

［6］蔡恒恩.基于 Matlab／GUI處理噴霧圖像的研究［D］.西安：長安大學，2009：18－40.

［7］張燁.播種性能指標統計計算的 GUI界面系統開發［J］.農機化研究，2005（4）：236－237.

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