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  • 【转】 MATLAB界面程序实例学习

    下面请跟我一步一步做一个图像处理的程序,如果您坚持做完这个实例,我想MATLAB界面编程对您而言,就没有什么难度了。当然,我这里说的是,您首先要有一定的MATLAB编程基础。还有,我的MATLAB版本是2008a。在2008a以前的版本中没有工具栏编辑器,如果需要工具栏要手动写程序,这个我就不多讲了。好了,废话少说,跟我来吧!

    在MATLAB的命令窗口(Command Window)中运行guide命令,来打开GUIDE界面,如下:

    然后,选择空模板(Blang GUI),点击OK,即可打开GUIDE的设计界面,如下:

    点击工具栏上的菜单编辑器(Menu Editor),打开菜单编辑器,如下:

    在Menu Bar中新建一个菜单项,名字为“文件”,其他设置请看下图:

    在“文件”菜单下添加菜单项:“打开”,“保存”,“退出”。见下图:



    如果需要在菜单项“退出”上面添加一个分割线的话,选中“Separator above this item”就行了。
    保存我的界面为pjimage.fig. 保存完毕之后,会自动打开pjimage.m文件,而我们所有的程序都是要写在这个M文件里面的。在编程中,我们的每一个鼠标动作都对应一个Callback函数。那么我们的菜单项也是如此的。
    在界面上,单击鼠标右键选择“Property Inspector”,即可打开属性窗口。当我们点击不同的控件时,其对应的属性都会在这里显示,我们可以进行修改。最主要的属性莫过于Tag属性和String属性。
    设置当前Figure窗口的Tag属性为:figure_pjimage,窗口的标题(Name属性)为:图像处理实例。如下:

    然后,点击工具栏的保存按钮。之后,点击工具栏的运行按钮(Run Figure)。注意,工具栏的图标都会有提示的,像运行按钮的提示就是Run Figure. 我们会看到如下的界面:

    那说明,我们保存的.fig文件的目录不是当前目录,但是没关系啊,我们只要点击“Change Directory”来改变当前目录。当然,如果你想把当前目录添加到MATLAB路径也可以,那就点击“Add to Path”就OK了。我在这里推荐点击“Change Directory”,因为没有什么太大必要把其添加到MATLAB路径中,一般是工具箱需要添加或者我们的函数或程序写完了,而在MATLAB的命令窗口找不到我们的函数的时候,我们可以将函数或程序所在的目录添加到MATLAB路径。
    总之吧,点那个按钮,要看个人的爱好了。不管点击两个按钮的那一个按钮,都会正确的运行程序的。
    我们的程序运行时的样子,是这样的:

    文件下面的菜单项和快捷键我们都能看到,但是我们没有写程序,所以就算点也没有什么响应。还有如果不想设置快捷键,可以在Menu Editor中设置,只要把其选择为Ctrl+none就行了,如下:

    这样的话,保存项就没有了快捷键了。我们可以通过上面的按钮“View”来查看该菜单项的响应函数,也就是Callback函数。也可以在pjimage.m中看,比如保存的Tag属性是m_file_save,那么它对应的Callback函数的名字就是m_file_save_Callback。依次类推了。
    下面我们来写打开菜单项的函数,要打开一个图片,当然要用打开对话框了。在界面编程中,打开对话框的函数是uigetfile. 关于它的详细的说明用help uigetfile命令查看。下面是打开菜单的响应函数:
    function m_file_open_Callback(hObject, eventdata, handles)
    [filename, pathname] = uigetfile( ...
           {'*.bmp;*.jpg;*.png;*.jpeg', 'Image Files (*.bmp, *.jpg, *.png, *.jpeg)'; ...
            '*.*',                   'All Files (*.*)'}, ...
            'Pick an image');
    保存.m文件,并运行程序。点击“文件”下的“打开”,会打开如下的打开对话框:

    选择一个文件之后,程序中的filename就是你选择的文件的文件名,pathname就是该文件所在的目录的路径。比如:filename =5.jpg,pathname =C:\Documents and Settings\Administrator\My Documents\。
    那么获得路径之后,我们要怎么样才能读入和显示一个图片呢?读入图片可以用imread函数,而显示可以在一个坐标轴上。那么我们需要在界面上画上一个坐标轴,为了对比,我们画两个坐标轴,一个显示处理前,一个显示处理后的。并且将处理前的坐标轴的Tag属性改为axes_src,处理后的坐标轴的Tag属性为axes_dst。更改之后,保存。如下:

    然后在m_file_open_Callback程序原来的基础上,再添加如下的程序:
    axes(handles.axes_src);%用axes命令设定当前操作的坐标轴是axes_src
    fpath=[pathname filename];%将文件名和目录名组合成一个完整的路径
    imshow(imread(fpath));%用imread读入图片,并用imshow在axes_src上显示
    运行程序,通过“打开”菜单项,打开一个图片。效果如下:

    那么如何来保存一副图片?用imwrite命令。但imwrite命令的第一个参数就是你读入的图片数据,也就是imread的返回值。这样的话,我们就要将m_file_open_Callback中的程序做一点小小的改动。将最后一句(imshow(imread(fpath))),更改为两句,如下:img_src=imread(fpath);imshow(img_src);
    不仅如此,我们的保存菜单的Callback函数,如何去获得打开菜单的Callback函数下的img_src变量呢?这里就要将img_src来作为一个共享的数据。许多界面编程的朋友,喜欢用global声明。我个人不喜欢这样用,因为有更好的方法。那就是用setappdata和getappdata两个函数。我们可以为界面上面的任何一个具有Tag属性的空间添加应用程序数据。当然我比较喜欢将这些共享的应用程序数据统一添加到Figure窗口上,因为这样容易记,如果一个控件一个,感觉不容易记。
    你在.m文件中会发现除了各个菜单项的Callback函数以外,还有两个函数:pjimage_OpeningFcn和pjimage_OutputFcn.而pjimage_OpeningFcn就相当于界面的初始化函数,而pjimage_OutputFcn则是界面的输出函数,也就是当你不运行fig,而调用.m文件时的返回值。
    所以,我们要在pjimage_OpeningFcn中添加如下的程序,来共享这个img_src矩阵。代码如下:
    setappdata(handles.figure_pjimage,’img_src’,0);
    然后,在m_file_open_Callback函数的最后写上如下程序:
    setappdata(handles.figure_pjimage,’img_src’,img_src);
    那么,我们在m_file_save_Callback函数中就可以像这样的来提取img_src,如下:
    img_src=getappdata(handles.figure_pjimage,’img_src’);
    那么保存的时候,自然会用到保存对话框了。要用保存对话框,就要用到uiputfile函数了,具体的请用help uiputfile查看。
    那么,保存菜单项下的程序(m_file_save_Callback),可以这样写:
    [filename, pathname] = uiputfile({'*.bmp','BMP files';'*.jpg;','JPG files'}, 'Pick an Image');
    if isequal(filename,0) || isequal(pathname,0)
        return;%如果点了“取消”
    else
        fpath=fullfile(pathname, filename);%获得全路径的另一种方法
    end
    img_src=getappdata(handles.figure_pjimage,'img_src');%取得打开图片的数据
    imwrite(img_src,fpath);%保存图片
    下面是退出菜单项的程序的。要退出界面,只要用close函数就行了,但是通常都会有提示的。比如你如果进行了处理图片,而又没有保存处理后的图片,那么在关闭的时候就应该给出提示,询问是否进行保存。不过,在这里,我们先不做这个工作,等后面有需要的时候再写吧。因此,这里的退出菜单项的程序就是一句,如下:
    close(handles.figure_pjimage);
    其实,用delete函数也是可以的,就是:delete(handles.figure_pjimage);看你的心情了。
    但是运行程序的时候,你会发现,当你打开图片的时候,如果点“取消”按钮,那么在MATLAB的命令窗口会弹出错误,那是因为我们没有处理取消的情况。下面我们来处理下这个问题,只要把m_file_open_Callback下面的程序更改为如下程序即可:
    [filename, pathname] = uigetfile( ...
        {'*.bmp;*.jpg;*.png;*.jpeg', 'Image Files (*.bmp, *.jpg, *.png, *.jpeg)'; ...
        '*.*',                   'All Files (*.*)'}, ...
        'Pick an image');
    if isequal(filename,0) || isequal(pathname,0),
        return;
    end
    axes(handles.axes_src);
    fpath=[pathname filename];
    img_src=imread(fpath);
    imshow(img_src);
    setappdata(handles.figure_pjimage,'img_src',img_src);
    下面我们来做一个图像二值化的一个图像处理。用上面的方法添加一个“图像处理”菜单,如下:

    在其下面添加一个“图像二值化”的菜单项,如下:

    然后,点击“OK”关闭菜单编辑器,并保存整个界面。如果我们的.m文件中没有对应的Callback时,我们可以点击上图中的“View”按钮来生成一个Callback函数。图像二值化,有一个阈值的设置,那么我们可以新建一个界面,在这个界面上放一个滑动条来设置图像二值化的阈值。同时,有一个文本,显示当前滑动条的值。那么我们新建一个空白界面,在它上面画一个Static Text和Slider控件,然后用工具栏的对齐工具(Align Objects),来对其这两个空间。如下:

    然后,将这个界面保存为im2bw_args.fig。整个设计如下:

    你可以设置Static Text的FontSize属性为10,这样字体会更大一点。设置Static Text的Tag属性为txt_display,设置滚动条的Tag属性为slider_val。为了能够在滚动条滚动时,Static Text显示滚动条的值,需要在滚动条的Callback中写下如下程序,你可以在滚动条上点击右键,选择“View Callbacks”下的“Callback”直接进入滚动条的Callback函数(slider_val_Callback)。
    val=get(hObject,'Value');
    set(handles.txt_display,'String',num2str(val));
    保存,运行程序,就可以滑动滚动条,而Static Text就会显示相应的值。在figure上双击打开figure(有方块的底层窗口)的属性窗口,将其Tag属性设置为“figure_im2bw”,将其Name属性设置为“设置图像二值化阈值”。然后,保存界面。运行时,如下:

    那么,我们想的是,当滑动条滑动时,将二值化的图像显示在pjimage.fig中的axes_dst坐标轴上的。那么怎么办呢?首先,要做的是,当点击pjimage.fig菜单“图像处理”下的“图像二值化”的时候,会打开im2bw_args.fig。这个时候就是我们要调用im2bw_args.m的时候了。当我们调用它的时候,会返回一个句柄,而这个句柄就是指向打开的im2bw_args.fig的。关于更详细的,你可以参看im2bw_args.m文件的最前面的注释,其中有这样写:
    % H = IM2BW_ARGS returns the handle to a new IM2BW_ARGS or the handle to
    % the existing singleton*.
    那就说明,我们可以如上的方式打开im2bw_args.fig。所以在“图像二值化”的Callback函数(m_image_2bw_Callback)下,写上如下的程序:
    h=im2bw_args;
    然后,保存pjimage.fig.还有就是,最好将im2bw_args.fig和pjimage.fig保存在一个目录下面。然后,运行pjimage.fig,可以看到,当点击“图像二值化”的时候会打开im2bw_args.fig,同时滑动条滑动时也会显示响应的值。
    下面来说说如何在滑动条滑动时,将滑动后的二值化图像显示到pjimage的axes_dst坐标轴中。
    首先,我们要获得pjimage的figure的句柄,这个可以通过findobj函数来完成,之后将返回值用guihandles来转换成一个句柄。之后,就可以用这个转化后的句柄来引用pjimage.fig中的任何一个控件了。所以,我们在im2bw_args.fig下的滑动条的Callback函数中添加如下函数:
    h_pjimage=getappdata(handles.figure_im2bw,'h_pjimage');
    axes(h_pjimage.axes_dst);
    img_src=getappdata(h_pjimage.figure_pjimage,'img_src');
    bw=im2bw(img_src,val);
    imshow(bw);
    然后,在im2bw_args_OpeningFcn中添加:
    h_pjimage=findobj('Tag','figure_pjimage');
    h_pjimage=guihandles(h_pjimage);
    setappdata(handles.figure_im2bw,'h_pjimage',h_pjimage);
    然后,保存,运行。效果如下:

    但是,如果在我们没有打开图片的情况下,要是点击了“图像二值化”会出现什么问题呢?可以看到显示的图像是全黑的,完全没有意义。所以,我们可以在没有点击“打开”菜单项的时候,使“图像处理”菜单不可用。
    那么在pjimage.m的OpeningFcn中,添加如下程序:
    set(handles.m_image,'Enable','off');
    在“打开”菜单项的Callback函数的最后,添加如下程序:
    set(handles.m_image,'Enable','on');
    这样的话,只要你不点“打开”,就不能用“图像处理”菜单中的命令,效果如下:

    点击“打开”之后,就能使用了。
    下面,我们来说说前面的问题,就是询问是否保存图片的问题。首先,我们要设置两个标志:一个是图片是否被处理过了,二是图片是否被保存了。那么我们在pjimage_OpeningFcn中,添加如下的两个应用程序数据。
    setappdata(handles.figure_pjimage,'bSave',false);
    setappdata(handles.figure_pjimage,'bChanged',false);
    然后在“图像二值化”菜单项的Callback函数中,改变bChanged的值为true,即添加如下程序:
    setappdata(handles.figure_pjimage,'bChanged',true);
    由于我们要保存的是坐标轴axes_dst中的图像,而我们“文件”下的“保存”,实质上保存的是坐标轴axes_src中的图像,那怎么办呢?只好再添加一个“保存”菜单项了。这次,我们在坐标轴axes_dst中添加右键菜单。
    打开工具栏的菜单编辑器,选择Context Menu(上下文菜单),如下:

    然后,新建一个Context Menu,其Tag属性为:axes_dst_menu,如下:

    然后为其添加菜单项:“保存”,其Tag属性为axes_dst_menu_save.如上图。然后,在坐标轴axes_dst上右键,选择“Property Inspector”。将该坐标轴的UIContextMenu属性更改为axes_dst_menu. 如下图:
    然后,保存,运行。在axes_dst上点右键就能看到“保存”菜单了。下面来写其函数。
    [filename, pathname] = uiputfile({'*.bmp','BMP files';'*.jpg;','JPG files'}, 'Pick an Image');
    if isequal(filename,0) || isequal(pathname,0)
        return;
    else
        fpath=fullfile(pathname, filename);
    end
    img_dst=getimage(handles.axes_dst);
    imwrite(img_dst,fpath);
    setappdata(handles.figure_pjimage,’bSave’,true);
    但是你会发现,没有读入图片之前,在axes_dst点右键是有菜单的,一旦二值化之后,再次点右键就没有菜单了。
    但是,当我们把右键菜单axes_dst_menu,添加到figure窗口(在没有控件的地方,双击,即可打开figure的属性窗口)的UIContextMenu的时候,就不会出现上面的问题,而且一切运行正常。因为,当你添加到axes_dst之后,一旦坐标轴的内容改变,就会将右键菜单附加到父对象上。因此,如果一定需要在坐标轴上显示右键菜单,就要通过程序创建了。如何创建,咱们先不说,先说说把坐标轴axes_dst保存完毕,退出程序的时候的处理。
    将原来的m_file_exit_Callback更改为如下程序:
    bChanged=getappdata(handles.figure_pjimage,'bChanged');%获得是否更改
    bSave=getappdata(handles.figure_pjimage,'bSave');%获得是否保存
    if bChanged==true && bSave==false,%更改了,而没保存时
        btnName=questdlg('您已经更改了图片,但没有保存。要保存吗?','提示','保存','不保存','保存');%用提问对话框
        switch btnName,
            case '保存',   %执行axes_dst_menu_save_Callback的功能        feval(@axes_dst_menu_save_Callback,handles.axes_dst_menu_save,eventdata,handles);
            case '不保存',%什么也不做
        end
    end
    h=findobj('Tag','figure_im2bw');%查找是否打开设置图像二值化参数窗口
    if ~isempty(h),%找到的话,则关闭
        close(h);
    end
    close(findobj('Tag','figure_pjimage'));%关闭主窗口
    下面来为程序添加一个工具栏,单击工具栏上那个的Toolbar Editor,打开如下:

    选择“Predefined Tools”下的Open,点击“Add”。再次选择“Save”,点击“Add”。并将Open按钮的Tag属性更改为tbl_open,Save按钮的Tag属性更改为tbl_save,如下:

    点“View”,来找到Open按钮的Callback,在它的下面来调用菜单中的打开菜单项的Callback,需要在Open按钮的Callback下写下如下程序:
    feval(@m_file_open_Callback,handles.m_file_open,eventdata,handles);
    用同样的方法,找到Save按钮的Callback,并在它的下面写上保存程序,但是,我们要判断一下是不是第一次保存,如果是,则用保存对话框;如果不是,我们直接保存在第一次保存的路径中就可以了。那么,我们还是需要设置几个应用程序数据的,第一个就是记录是否是第一次保存,第二个是记录第一次保存的路径。这样的话,我们在pjimage_OpeningFcn中添加如下的代码:
    setappdata(handles.figure_pjimage,'fstSave',true);
    setappdata(handles.figure_pjimage,'fstPath',0);
    然后,在Save按钮的Callback下,写下如下的程序:
    fstSave=getappdata(handles.figure_pjimage,'fstSave');
    if(fstSave==true)
        [filename, pathname] = uiputfile({'*.bmp','BMP files';'*.jpg;','JPG files'}, 'Pick an Image');
        if isequal(filename,0) || isequal(pathname,0)
            return;
        else
            fpath=fullfile(pathname, filename);
        end
        img_dst=getimage(handles.axes_dst);
        imwrite(img_dst,fpath);
        setappdata(handles.figure_pjimage,'fstPath',fpath);
        setappdata(handles.figure_pjimage,'bSave',true);
        setappdata(handles.figure_pjimage,'fstSave',false);
    else
        img_dst=getimage(handles.axes_dst);
        fpath=getappdata(handles.figure_pjimage,'fstPath');
        imwrite(img_dst,fpath);
    end
    并且,我们还需要在没有打开图片之前的“文件”下的“保存”和工具栏的“Save”按钮都不可用,只有点击“文件”下的“打开”或工具栏下的“打开”的时候,它们才可用。那么需要在pjimage_OpeningFcn中添加如下代码:
    set(handles.tbl_save,'Enable','off');
    set(handles.m_file_save,'Enable','off');
    并且在m_file_open_Callback下,添加如下代码:
    set(handles.tbl_save,'Enable','on');
    set(handles.m_file_save,'Enable','on');
    这样一个小程序,算是完成了。
    如果您能按照上面的步骤做完这个小小的程序的话,那么界面编程中的问题你已经掌握的差不多了。那么,让我们来总结下你通过上面的小程序都掌握了什么?
    一、打开对话框的使用,就是uigetfile函数的使用。需要注意的是,获得要打开的文件的路径时,我们的两种方法:一种是fpath=[pathname filename];另一种是fpath=fullfile(path,filename)。那么fullfile是Matlab为我们提供的一个函数。判断用户点击了“确定”还是“取消”按钮,可以看返回的filename和pathname是不是为0。
    二、读入图片,就是imread函数的使用。imread函数读取图片成功之后,会返回读取图片的像素矩阵,如果像素矩阵是三维的,就代表这个图片有三个通道。就像RGB图片,有R通道、G通道和B通道一样。第一个像素就是每一维的矩阵的第一个值。
    三、设置共享数据,就是setappdata和getappdata的使用。他们的第一个参数都是一个控件的句柄,第二个参数是你要设置或读取的应用程序数据的名字。如果是setappdata,那么第三个参数是你要设置的值。
    四、保存图片,就是imwrite函数的使用。其第一个参数是图片的像素矩阵,也就是imread的返回值,第二个参数就是图片的完整路径,包括文件名。
    五、保存对话框的使用,就是uiputfile函数。使用方法和uigetfile比较相似。
    六、输入对话框的使用,就是inputdlg。注意,他的返回值是一个Cell类型的数据,也就是要通过{}来访问他的内部,而不是矩阵常用的()。
    七、菜单编辑器的使用,包括菜单栏和右键菜单。
    八、工具栏编辑器的使用。
    九、在一个函数的Callback函数下,调用另一个函数。用feval函数,其第一个参数是一个函数句柄,后面是传递给该函数的参数。在界面编程中,hObject就是当前对象的句柄,比如pbtn_exit_Callback是一个Tag属性为pbtn_exit的按钮的Callback,那么在这个Callback里,hObject就等价于handles.pbtn_exit。至于eventdata是系统自动管理的,我们不用去更改。而handles则是一个结构体变量,通过控件的Tag属性,可以引用到控件的句柄。
    十、两个GUI界面之间如何操作。通过findobj来查找另一个GUI,然后用guihandles将其转换为可用的GUI句柄。然后,就和在自己的.m文件里面使用一样,通过点操作来引用另一个GUI的控件,包括读取其应用程序数据。
    十一、可以通过getimage函数来获取一个坐标轴中当前正在显示的图片的数据。
    十二、通过axes函数来切换当前的坐标轴,也就是要在哪个坐标轴上画图。
    十三、获取滑动条的值。
    十四、设置静态文本的值。
    十五、set和get的使用,这两个是最为常用的,用来设置或获取一个控件的某个属性。

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