基于MatlabGUI的服裝顏色特征提取系統(tǒng)設(shè)計(jì)

江莎莉 任瓊

摘 要： 針對(duì)傳統(tǒng)服裝顏色特征提取系統(tǒng)直觀性差，提取結(jié)果不可靠等問題，設(shè)計(jì)了基于Matlab GUI的服裝顏色特征提取系統(tǒng)。介紹了系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想，對(duì)服裝圖片進(jìn)行主成分分析變換，得到主成分分析空間的顏色特征，把測試樣本和訓(xùn)練樣本依次投影至特征空間，得到相應(yīng)的識(shí)別特征，采用K?means法對(duì)顏色進(jìn)行分類，按照空間一致原則實(shí)現(xiàn)服裝顏色特征提取。給出GUI界面設(shè)計(jì)過程，采用Matlab中的uigetfile函數(shù)輸入服裝圖片，通過get函數(shù)實(shí)現(xiàn)顏色提取結(jié)果的展示，利用write函數(shù)保存服裝顏色特征信息，給出系統(tǒng)退出代碼。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所設(shè)計(jì)系統(tǒng)能夠直觀展示服裝顏色特征，且顏色特征提取結(jié)果可靠。

關(guān)鍵詞： 服裝顏色; 特征提取; GUI界面; 系統(tǒng)設(shè)計(jì); 主成分分析; K?means法

中圖分類號(hào)： TN911.73?34; TP391.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2018）09?0096?04

Abstract： Since the traditional clothing color feature extraction system has poor intuition， and its extraction result is unreliable， a clothing color feature extraction system based on Matlab GUI is designed. The design thought of the system is introduced. The principal component analysis transform is performed for the clothing images to obtain the color feature of principal component analysis space. The test samples and training samples are projected to the feature space to get the corresponding recognition feature. The K?means method is used to classify the colors， and realize the clothing color feature extraction according to the space consistency principle. The design process of GUI interface is given. In Matlab， the uigetfile function is used to input the clothing images， the get function is used to display the color extraction results， and the write function is used to save the feature information of clothing colors. The system exit code is given. The experimental results show that the system can display the clothing color features intuitively， and its color feature extraction results are reliable.

Keywords： clothing color; feature extraction; GUI interface; system design; principal component analysis; K?means method

當(dāng)前服裝種類眾多，數(shù)量龐大，需對(duì)其進(jìn)行分類處理。色彩是服裝的關(guān)鍵信息，在對(duì)服裝圖像進(jìn)行處理時(shí)，色彩信息被廣泛應(yīng)用于服裝圖像的分類[1?2]。因此，設(shè)計(jì)一種有效的服裝顏色特征提取系統(tǒng)具有重要意義。傳統(tǒng)服裝顏色特征提取系統(tǒng)采用正交變換的形式實(shí)現(xiàn)顏色特征提取，直觀性差，提取結(jié)果不可靠，實(shí)際應(yīng)用效果不佳[3]。為此，本文設(shè)計(jì)了一種新的基于Matlab GUI的服裝顏色特征提取系統(tǒng)。

1 Matlab GUI服裝顏色特征提取系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想

Matlab GUI是一種采用圖形方式顯示的用戶界面，屬于人機(jī)信息交互工具，不但可以嵌入已存在的仿真程序中，還可以將得到的圖形化結(jié)果通過人機(jī)交互的形式直接展現(xiàn)出來，用戶只需掌握操作過程就能輕松操作界面，為研究人員提供了巨大便利[4]。

通常存在兩種Matlab GUI界面設(shè)計(jì)方法：一種是采用直接編寫Matlab文件的方法完成GUI設(shè)計(jì);另一種是通過研發(fā)環(huán)境GUIDE生成相關(guān)文件[5]。GUIDE可提供高效的集成環(huán)境，主要包括用戶控件集、菜單欄與工具欄、用戶界面編輯窗口。當(dāng)采用GUIDE構(gòu)建GUI時(shí)，可把已設(shè)計(jì)的GUI界面存儲(chǔ)成FIG資料文件，從而自動(dòng)形成相應(yīng)的Matlab文件。此文件含有GUI的初始化代碼與創(chuàng)建界面結(jié)構(gòu)時(shí)采用的控制代碼。與第一種方法相比，該方法更加直觀，同時(shí)對(duì)文件的管理以及代碼的調(diào)整也更容易，所以，采用GUIDE方法實(shí)現(xiàn)Matlab GUI界面設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過程主要包括GUI界面設(shè)計(jì)與服裝顏色特征提取程序設(shè)計(jì)兩個(gè)階段，詳細(xì)步驟如下：

1） 確定設(shè)計(jì)任務(wù);

2） 從用戶角度審視，繪制界面初始圖;

3） 打開GUIDE，根據(jù)初始圖構(gòu)建靜態(tài)界面，同時(shí)完成相關(guān)控件的屬性設(shè)定;

4） 編寫與測試相應(yīng)對(duì)象回調(diào)函數(shù)，以實(shí)現(xiàn)界面的動(dòng)態(tài)功能;

5） 打開并運(yùn)行界面，對(duì)界面整體功能進(jìn)行檢測。

在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，各步驟間通常交叉反復(fù)進(jìn)行，理想設(shè)計(jì)結(jié)果通常需要多次調(diào)試才能得到。

1.2 服裝顏色特征提取程序設(shè)計(jì)

本文采用主成分分析與K?means相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)服裝顏色特征提取。先對(duì)服裝圖片進(jìn)行主成分分析變換，得到主成分分析空間的顏色特征，然后把測試樣本和訓(xùn)練樣本依次投影至此特征空間，得到相應(yīng)的識(shí)別特征，采用K?means法對(duì)顏色進(jìn)行分類，最終按照空間一致原則實(shí)現(xiàn)服裝顏色特征提取[6]。先確定主成分分析法的特征子空間，其是由圖片像素點(diǎn)的R，G，B值構(gòu)成的矩陣。用[li]描述訓(xùn)練樣本，假設(shè)存在[m]個(gè)訓(xùn)練樣本，輸入訓(xùn)練樣本[li，]求出訓(xùn)練樣本的均值為：

對(duì)服裝照片進(jìn)行掃描，對(duì)測試樣本與訓(xùn)練樣本的顏色特征進(jìn)行對(duì)比，通過K?means法進(jìn)行分類處理，距離處理選用曼哈頓方法。

K?means的分類處理過程如下：

1） 挑出[N]個(gè)類的初始中心;

2） 在第[K]次迭代過程中，隨機(jī)選擇一個(gè)樣本，依次計(jì)算它與各類初始中心間的距離，把上述樣本劃分至距離最小的類別;

3） 通過均值方法對(duì)此類的中心值進(jìn)行更新，若中心值沒有改變，則迭代停止;反之，繼續(xù)迭代。

最終按照空間一致性原則將此像素劃分至某一類中，同時(shí)賦予此類顏色的中心值，實(shí)現(xiàn)服裝顏色特征提取。依據(jù)上述過程，在Matlab軟件中編程以獲取服裝顏色特征提取程序。

1.3 GUI界面設(shè)計(jì)

1.3.1 界面功能的規(guī)劃與設(shè)計(jì)

對(duì)于所設(shè)計(jì)系統(tǒng)，要求界面可以實(shí)時(shí)呈現(xiàn)服裝顏色特征，圖1描述的是GUI界面設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖。

在對(duì)GUI界面進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，采用拖動(dòng)鼠標(biāo)的方式構(gòu)建GUI程序界面。此界面主要包括彈出式菜單、滑動(dòng)條、軸對(duì)象、文本框以及靜態(tài)文本控件，它們被布置在適當(dāng)區(qū)域[7]。彈出式菜單的作用為挑選顏色分量;滑動(dòng)條的作用為挑選動(dòng)態(tài)閾域;軸對(duì)象的作用為呈現(xiàn)服裝原始圖片以及R，G，B顏色模型下每類顏色特征的直方圖曲線;文本框作用為顯示相關(guān)參數(shù);靜態(tài)文本控件作用為闡述相關(guān)坐標(biāo)軸名稱等[8]。圖2描述的是所設(shè)計(jì)的GUI界面。

1.3.2 服裝圖片輸入與展示

采用Matlab中的uigetfile函數(shù)輸入服裝圖片，選用的服裝照片格式為JGP，PCX或JPEG，把這3類格式置于相同單元數(shù)組內(nèi)，也就是

1.3.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

通過get函數(shù)獲取服裝圖片R，G，B顏色分類特征值，采用write函數(shù)將獲取的特征值寫入目標(biāo)文件，由此完成服裝顏色特征信息存儲(chǔ)，便于每次提取服裝顏色特征[9]。

1.3.4 系統(tǒng)退出

要求所設(shè)計(jì)系統(tǒng)能夠在程序結(jié)束時(shí)立刻退出系統(tǒng)。在退出按鈕控件回調(diào)函數(shù)中編寫下述代碼實(shí)現(xiàn)界面關(guān)閉。

delete（manage.colorfeature_extractionsystem）;

其中，colorfeature_extractionsystem表示界面名稱。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

本節(jié)以圖3所示服裝圖像為研究對(duì)象，通過本文系統(tǒng)對(duì)其顏色特征進(jìn)行提取，該圖像尺寸是423×389像素，所有像素均含有R，G，B顏色信息[10]。

分析圖4和圖5可知，原始服裝圖像的R，B，G顏色直方圖基本一致，RBG呈高度相關(guān)性，特征不顯著。而經(jīng)PCA處理后服裝圖像的RBG顏色直方圖有顯著差異，有助于服裝顏色特征的提取。

采用本文系統(tǒng)得到的服裝顏色特征提取結(jié)果如圖6所示。由圖6可知，本文系統(tǒng)可直觀地展示服裝顏色特征。

為了驗(yàn)證本文系統(tǒng)的可靠性，選擇120幅風(fēng)格和顏色差異大的服裝圖像作為實(shí)驗(yàn)樣本，將IOS系統(tǒng)和MPEG系統(tǒng)作為對(duì)比進(jìn)行測試。

分析表1可知，采用本文系統(tǒng)提取的服裝R顏色特征查全率為92.35%，明顯高于IOS系統(tǒng)的81.32%和MPEG系統(tǒng)的71.34%，查準(zhǔn)率也高于其他兩種系統(tǒng)。分析B、G顏色特征的提取結(jié)果也可得到相同的結(jié)論，說明通過本文系統(tǒng)對(duì)服裝顏色特征進(jìn)行提取，提取結(jié)果更加準(zhǔn)確，驗(yàn)證了本文系統(tǒng)的可靠性。

3 結(jié) 論

本文設(shè)計(jì)了一種新的基于Matlab GUI的服裝顏色特征提取系統(tǒng)。采用主成分分析與K?means相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)服裝顏色特征提取，給出GUI界面設(shè)計(jì)過程。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，所設(shè)計(jì)系統(tǒng)能夠直觀展示服裝顏色特征，且顏色特征提取結(jié)果可靠。

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