C++调用Matlab引擎 图像读写与处理 （知识+代码篇）

准备知识 之 Matlab Engine

执行命令

/* Execute matlab statement */
int engEvalString(Engine* ep, const char* string);

让engine执行string中的命令，命令格式为matlab命令。

在这里主要用到的有：

x = imread(filename)
figure
imshow(x)
imwrite(x, filename)

功能依次为
读入filename中的内容到x中
打开一个图形窗口
显示读入的图像x
将x写入到filename中

注意：1) 表示filename的字符串中两边是单引号
	2) 为了避免转义字符的影响，最好在路径中都用双斜杠'\'
例如：'F:\picture\background\0.png'

例

	engEvalString(ep, "x = imread('F:\picture\background\0.png')");
	engEvalString(ep, "figure");
	engEvalString(ep, "imshow(x)");
	engEvalString(ep, "imwrite(x, 'F:\picture\background\1.png')");

变量交互

get

/* Get a variable with the specified name from MATLAB's workspace */
mxArray *engGetVariable(Engine *ep, const char *name);

获取name变量中的内容到数组中。

在这里主要用在从文件中读取图像后。

例：

	engEvalString(ep, "x = imread('F:\picture\background\0.png')");
	mxArray* pic = engGetVariable(ep, "x");

put

/* Put a variable into MATLAB's workspace with the specified name */
int engPutVariable(Engine *ep, const char *var_name, const mxArray *ap);

将数组ap中的内容放到变量中以待后续调用engine执行命令。

在这里主要用在准备将图像数据写入到文件中前。

例

	engPutVariable(ep, "y", pic);
	engEvalString(ep, "imwrite(y, 'F:\picture\background\1.png')");

打开关闭

/* Start matlab process */
Engine *engOpen(const char *startcmd);

/* Close down matlab server */
int engClose(Engine *ep);

作为准备工作和结束工作。

准备知识 之 图像

数据及数据类型

mxArray*：从engine中获得的图像数据类型

mwSize：图像的维度数及每一维度的大小的数据类型

uint8_t：存放图像信息的矩阵的数据类型

函数及具体使用

图像的基本参数

//	获取数组的维数
size_t mxGetNumberOfDimensions_730(const mxArray *pa);
//	获取数组每一维的大小
const size_t *mxGetDimensions_730(const mxArray *pa);

假设我们不知道存放图片的数组是三维的，那么通用写法为：

	mwSize dims = mxGetNumberOfDimensions(pic);
	mwSize* dim = new mwSize[dims];
	memcpy(dim, mxGetDimensions(pic), dims * sizeof(mwSize));

即可获得这个数组的维数以及每一维的大小。

而事实上我们是知道这个数组是三维哒~

并且最后一维大小为3，存放的就是RGB值。

所以只需要如下这样这样

例

	mwSize row, col;
	memcpy(&row, mxGetDimensions(pic), sizeof(mwSize));
	memcpy(&col, mxGetDimensions(pic) + 1, sizeof(mwSize));

即可获得图像的行和列

图像的内容数据

数据类型

首先一个问题是，存放图像内容数据的那个矩阵，是什么数据类型呢？

//	获取数组中数据的类型
mxClassID mxGetClassID(const mxArray *pa);

再查看mxClassID的定义：

typedef enum {
    mxUNKNOWN_CLASS = 0,
    mxCELL_CLASS,
    mxSTRUCT_CLASS,
    mxLOGICAL_CLASS,
    mxCHAR_CLASS,
    mxVOID_CLASS,
    mxDOUBLE_CLASS,
    mxSINGLE_CLASS,
    mxINT8_CLASS,
    mxUINT8_CLASS,
	…………………………………………
} mxClassID;

调用mxGetClassID的返回值为9，由上述定义可知，是uint8_t类型的。

存储方式

ATTENTION

数据并不是我们想当然的按val[row][col][3]这样的三维数组存储的！

在matlab里面，你可以看到它的显示依次是val(:,:,1), val(:,:,2), val(:,:,3)

什么意思呢？就是先是R分量，再是G分量，最后是B分量。

——来自在玄学到怀疑人生之后，认真的比对了我读出来的RGB和它显示的值的差别之后，终于找到了真理之门的钥匙的，我
——不用感谢我，我的名字叫救命怀(溜

首地址

现在万事俱备，只欠东风，只需要知道数组的起始地址，图像内容就尽在掌握之中了。

//	获取指向数组起始位置的指针
void *mxGetData(const mxArray *pa);

例

// 将图像中的数据读入到一个RGB**数组中

	uint8_t* p = (uint8_t*)mxGetData(pic);
	for (int i = 0; i < row; ++i) for (int j = 0; j < col; ++j) pix[i][j].r = *(p++);
	for (int i = 0; i < row; ++i) for (int j = 0; j < col; ++j) pix[i][j].g = *(p++);
	for (int i = 0; i < row; ++i) for (int j = 0; j < col; ++j) pix[i][j].b = *(p++);

自然，有了首地址，修改图像内容也是易如反掌了

完整代码

说完整代码什么的...其实就是一个把上面几个功能简单地拼到一起的小的演示程序_(:з」∠)_

能跑，有效果，对于这样一篇文章来说就足够了(吧

基础的东西有了，于其上的拓展也应该很好操作了

注释就不写了，上面一步一步说过来感觉已经挺完整了_(:з」∠)_

/*
AUTHOR: kahlua
DATE: 2017.12.7
ENVIRONMENT: VS 2015 x64
*/

#include <iostream>
#include "engine.h"
#include <stdio.h>
using namespace std;
struct RGB {
	uint8_t r;
	uint8_t g;
	uint8_t b;
	void print() { cout << (int)r << " " << (int)g << " " << (int)b << endl; }
};
int main() {
	Engine* ep = engOpen(NULL);
	if (!ep) {
		cout << "Unable to start Matlab engine!
";
		return -1;
	}

	engEvalString(ep, "x = imread('F:\picture\background\0.png')");
	engEvalString(ep, "figure");
	engEvalString(ep, "imshow(x)");

	mxArray* pic = engGetVariable(ep, "x");

	if (!pic) {
		cout << "No such picture!
";
		return -1;
	}

	mwSize row, col;
	memcpy(&row, mxGetDimensions(pic), sizeof(mwSize));
	memcpy(&col, mxGetDimensions(pic) + 1, sizeof(mwSize));
	cout << row << " " << col << endl;

	RGB** pix = new RGB*[row];
	for (int i = 0; i < row; ++i) pix[i] = new RGB[col];

	uint8_t* p = (uint8_t*)mxGetData(pic);
	for (int i = 0; i < row; ++i) for (int j = 0; j < col; ++j) pix[i][j].r = *(p++);
	for (int i = 0; i < row; ++i) for (int j = 0; j < col; ++j) pix[i][j].g = *(p++);
	for (int i = 0; i < row; ++i) for (int j = 0; j < col; ++j) pix[i][j].b = *(p++);

	engPutVariable(ep, "y", pic);
	engEvalString(ep, "imwrite(y, 'F:\picture\background\1.png')");

	return 0;
}