绘画系统-MATLAB版

这个学期有好几门作业都是用M写的，就比如我的数字图像处理大作业吧，基本也是做的这块内容，下面要讲的会更简单一点，增加了一些其他的功能。
其实我还是准备挣扎一下processing的
processing版移步：https://blog.csdn.net/dont_like_jiemo/article/details/85346461
以上全是废话，下面开始正经的了。

引言

什么是绘画呢？我们先来看下面一组图

从上面的几张图片我们不难看出，所谓的绘画有四个基本要点。首先我们得有材料：颜料、画布，画笔等物质要素，其次还得有作画者，人和大象都是作画者，他们有着自己“独特”的创作思想与技法，接着是交互方式：作画者是如何操作材料来完成作画的呢，人可以用画笔，数位板或者直接用鼠标，但是大象却可以用它的鼻子哦。最后是作品：也就是我们最后呈现出来的绘画作品。
基于以上几点，我来谈一下我的这个绘画系统。

总体设计方案

传统的绘画形式，设置了鼠标自由绘画，画圆，直线，曲线的功能
新型的图像处理功能，类似于PS的图像滤镜功能
拓展延伸，绘制简单三维图形

作品效果与比较

鼠绘圣诞节麋鹿

实时画直线的功能类似于我们传统的绘画，但是确定始末位置的直线，与规定位置的圆由于传统的不大一样了，更偏向于码绘的那一块。

%画直线
% --- Executes on button press in pushbutton1.
function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to pushbutton1 (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
a=str2double(get(handles.edit1,'String'));
b=str2double(get(handles.edit2,'String'));
x=str2double(get(handles.edit3,'String'));
y=str2double(get(handles.edit4,'String'));
axes(handles.axes1);
plot([a,b],[x,y],'-');
hold(handles.axes1,'on')；%画圆，可以更改圆的rgb填充色
% --- Executes on button press in pushbutton2.
function pushbutton2_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to pushbutton2 (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
r=2; theta=0:pi/100:2*pi;
x=r*cos(theta);
y=r*sin(theta);
axes(handles.axes1);
plot(x,y,'-');
hold(handles.axes1,'on')
R=str2double(get(handles.edit5,'String'));
G=str2double(get(handles.edit6,'String'));
B=str2double(get(handles.edit7,'String'));
c=[R,G,B];
fill(x,y,c)
hold(handles.axes1,'on')

sin cos tan

function pushbutton3_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to pushbutton3 (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)x=handles.x;
y=sin(x);
plot(handles.axes1,x,y);
hold(handles.axes1,'on')
% --- Executes on button press in pushbutton4.
function pushbutton4_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to pushbutton4 (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)x=handles.x;
y=cos(x);
plot(handles.axes1,x,y);
hold(handles.axes1,'on')
% --- Executes on button press in pushbutton5.
function pushbutton5_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to pushbutton5 (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
x=handles.x;
y=tan(x);
plot(handles.axes1,x,y);
hold(handles.axes1,'on')

function Untitled_4_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to Untitled_4 (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
global im;
im1=rgb2gray(im);
axes(handles.axes2);
Fa = 2; Fb = -55;
im2=im2double(im1);
im2 = Fa .* im2 + Fb / 255;
imshow(im2),title('点运算','FontWeight','Bold');
hold(handles.axes1,'on')

function Untitled_5_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to Untitled_5 (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
global im;
R=im(:,:,1);
G=im(:,:,2);
B=im(:,:,3);
r=histeq(R);
g=histeq(G);
b=histeq(B);
im1=cat(3,r,g,b);
axes(handles.axes2);
imshow(im1),title('真彩色','FontWeight','Bold');

function Untitled_6_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to Untitled_6 (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
global im;
im1=rgb2gray(im);
[M,N]=size(im1);
L=255;
im2=double(im1);
im3=floor(im2/64);
R=im3;G=im3;B=im3;
for i=1:Mfor j=1:Nswitch im3(i,j)case 0R(i,j)=0;G(i,j)=4*im2(i,j);B(i,j)=L;case 1R(i,j)=0;G(i,j)=L;B(i,j)=-4*im2(i,j)+2*L;case 2R(i,j)=4*im2(i,j)-2*L;G(i,j)=L;B(i,j)=0;case 3R(i,j)=L;G(i,j)=4*im2(i,j)+4*L;B(i,j)=0;endend
end
g(:,:,1)=R;
g(:,:,2)=G;
g(:,:,3)=B;
g=uint8(g);
axes(handles.axes2);
imshow(g),title('假彩色');

上面是四种不同风格的图像处理，真彩色，假彩色，点运算出来的黑白图，还是泛黄做旧处理，这就是PS里面的滤镜功能了，对已有的图像进行处理。比起PS家的滤镜，这里的选择就会少很多，不可置否的是，它的可用性会更高的，除非是非常有必要，大家是会更倾向于用美图秀秀这样的小白软件来家滤镜的，我这次做的这个就有点小白了，化繁为简才是真爱啊。

图像分割对图像进行处理，基本全阈值，一维最大熵法，迭代
这一块偏重于MATLAB它本身的数学处理方向，通过一些函数的调用，我们可以对图像进行一些不同于传统绘画的操作，同一种操作也可以通过不同的算法来达到优劣参差的效果。传统的绘画是不会大设计到这一块，已经很偏重图像处理的内容，但我们画出来的画最终也还是可能会变成图像的，也是殊途同归的。

function Untitled_11_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to Untitled_11 (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
global im;
im1=rgb2gray(im);
count = 0;
T = mean2(im1);
done = false;
while ~done  countcount = count + 1;  g = im1 > T;  Tnext = 0.5*(mean(im1(g)) + mean(im1(~g)));  done = abs(T - Tnext) < 0.5;  T = Tnext;
end
g = im2bw(im1, T/255);
axes(handles.axes2);
imshow(g),title('基本全局阈值','FontWeight','Bold');% --------------------------------------------------------------------
function Untitled_12_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to Untitled_12 (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
global im;
im1=rgb2gray(im);
vHist=imhist(im1);
[m,n]=size(im1);
p=vHist(find(vHist>0))/(m*n);%求每一不为零的灰度值的概率
Pt=cumsum(p);%计算出选择不同t值时，A区域的概率
Ht=-cumsum(p.*log(p));%计算出选择不同t值时，A区域的熵
HL=-sum(p.*log(p));%计算出全图的熵
Yt=log(Pt.*(1-Pt)+eps)+Ht./(Pt+eps)+(HL-Ht)./(1-Pt+eps);%计算出选择不同t值时，判别函数的值
[a,th]=max(Yt);%th即为最佳阈值
segImg=(im1>th);
axes(handles.axes2);
imshow(segImg),title('一维最大熵法','FontWeight','Bold');% --------------------------------------------------------------------
function Untitled_13_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to Untitled_13 (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
global im;
a=rgb2gray(im);
h=imhist(a);
t=[];t(1)=128;max=500;
for i=1:maxs1=0;s2=0;s3=0;s4=0;for k=1:t(i)s1=s1+h(k)*k;s2=s2+h(k);endfor k=t(i)+1:256s3=s3+h(k)*k;s4=s4+h(k);endt(i+1)=floor((s1/s2+s3/s4)/2);if(abs(t(i+1)-t(i))<10^-7)break;end
end
tt=t(i+1);
b=a;
b(find(b<tt))=0;
b(find(b>=tt))=255;
axes(handles.axes2);
imshow(b);title('迭代','FontWeight','Bold');

三维画图这一块，我是去找了一些三维的代码，来作为比较增加趣味性的，本身一些传统的绘画软件里面也有蛮多的绘制三维图形的功能，但也能发现M家绘制出来的还是蛮别具一格，具有浓浓的数学气息，这或许就是他们的不同点吧。

function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to pushbutton1 (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
z=linspace(0,10,101);
x=sin(z);y=cos(z);
plot3(x,y,z,'g','LineWidth',2)
hold on
plot3(x,y,z,'p','MarkerSize',10)

function pushbutton2_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to pushbutton2 (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
%cla(handles.axes1,'reset');
cla reset
[a,b,c]=peaks(50);
mesh(a,b,c)
axis tight

function pushbutton3_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to pushbutton3 (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
%cla(handles.axes1,'reset');
xx=linspace(-1,1,50);
yy=linspace(-2,2,100);
[x,y]=meshgrid(xx,yy);
z=x.^2+2*y.^2;
surf(x,y,z);
shading interp

function pushbutton4_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to pushbutton4 (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
%cla(handles.axes1,'reset');
[a,b,c]=peaks(50);
surfl(a,b,c);
shading interp
axis tight

清除重置功能

function Untitled_2_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to Untitled_2 (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
%重置
% 重置清空图片 美滋滋
cla(handles.axes1,'reset');
cla(handles.axes2,'reset');% 重置清空动态txt的文字 美滋滋
set(handles.edit1,'string','');
set(handles.edit2,'string','');
set(handles.edit3,'string','');
set(handles.edit4,'string','');
set(handles.edit5,'string','');
set(handles.edit6,'string','');
set(handles.edit7,'string','');
set(handles.edit8,'string','');
set(handles.edit9,'string','');

快乐的时光总是如此短暂的，MATLAB版画图系统就这样完成了

总结

创作工具与载体
传统绘画工具种类繁多，传统的画笔，数位板的笔，鼠标，甚至是大象的鼻子，树枝等等都可以用来作画。传统绘画的载体从传统的层面上来说主要有画纸、器皿、布料等等，后期衍生出了数位板板绘，在电脑上鼠绘等。
非传统的绘画系统的工具是我们的鼠标、键盘的交互方式，按压，点击，拖动都可以成为一种方式，它载体从字面上来说就是各种各样的编程软件的运行界面。
创作体验与技法
传统绘画与非传统绘画的创作体验不能够说哪种更好，两者各有千秋。
这个学期的速写课使我有机会接触到画画这一块内容，在绘画的过程中我真的很开心，可以去画我想画的东西，但由于我本身的技法水平不高，出来的最终作品可能有些欠缺，但我的体验感还是很满足的，这是我自己的作品。
非传统的绘画对于人们的技法水平的要求会不是那么高，就比如我的这个绘画系统，我本身已经设定好了很多的选项，只需要你去按照我的这个指南去用，就可以出来很好看，动态直观的效果了。创作的体验感是很不错的。
呈现效果与局限性
传统作画有二维也有三维的，软件种类繁多。什么效果都可以有，主要还是静态为主。但是各种软件，各种画画的专有名词，国画，水彩画，印象派，我画个画都要给我推进一个门派的类别里，真的有点心累，可能只有我这么觉得。
非传统绘画，反正已经非传统，管它什么风格，好看就行了，就是这么直白，抓住大众的眼球，生动有趣，但往往可能会接受度参差不齐。

参考连接

[1]https://blog.csdn.net/houyanhua1/article/details/78277165
[2]https://jingyan.baidu.com/article/46650658c65361f549e5f89d.html