热门标签 | HotTags
当前位置:  开发笔记 > 编程语言 > 正文

[转]Matlab与C++混合编程(依赖OpenCV)

作者zouxy09@qq.com,原文Matlab与C++混合编程(依赖OpenCV)之前在运行别人论文的代码的时候,经常有遇到Matlab与C++混合编程的影子。实际上就是通过M
作者 zouxy09@qq.com,原文 Matlab与C++混合编程(依赖OpenCV)

  之前在运行别人论文的代码的时候,经常有遇到Matlab与C++混合编程的影子。实际上就是通过Matlab的Mex工具将C++的代码编译成 Matlab支持调用的可执行文件和函数接口。这样一方面可以在Matlab中利用已经编写好的函数,尽管这个函数是用C++编写的。实现了交流无国界, 没有江山一统的谁,只有四海之内皆兄弟的豪气。另一方面,取C++所长补己之短。Matlab擅长矩阵运算,但对循环操作的效率不及C++来得高效,例如 Hilbert矩阵的创建。所以对于具有大循环的运算,可以借C++之力来完成。

      看到它的魅力,之前也一直想学下,可惜机缘不对。但在昨天缘分就到了。我需要用到一个论文给出来的代码,但是它的代码是C++的,而且还依赖了 OpenCV的库,基于Linux平台。这与实验室给我定出来的平台有很大的不同,我们是得统一基于Windows + Matlab来实现的,这样组内各个同学的工作才好统一。所以没办法了,就得把这个原作者的代码编译成Matlab支持的可执行文件。

一、初级

      在使用MATLAB编译C/C++代码时,我们需要修改C/C++代码,在里面添加Matlab能支持的函数接口。这样Matlab才能调用它。然后再通过Matlab的Mex工具来编译它。下面就具体的举例子说明这两个步骤。

      假设我们有一个很简单的C++代码,实现的就是两个double型数的加法:

mexAdd.cpp

[cpp] view plain copy 技术分享技术分享
  1. #include   
  2. using namespace std;  
  3.   
  4. double add(double x, double y)  
  5. {  
  6.     return x + y;  
  7. }  

1、修改代码文件

1)添加头文件mex.h

      在我们的c++文件开头处添加头文件:

#include"mex.h"

2)添加接口函数mexFunction()

      mexFunction的定义为:

void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[],int nrhs, const mxArray *prhs[])

{

}

       首先,这个函数是没有返回值的。它不是通过返回值把c++代码的计算结果传回Matlab的,而是通过对参数plhs的赋值。例如我们在Matlab中,调用这个add函数一般是这样:

        >> a = 0.5; b = 0.8;

        >> c = add(a, b);

        那mexFunction怎么将输入参数a和b传入给c++的add函数,然后就怎么把计算结果返回给c呢?这些粗重活全部通过mexFunction的四个参数来实现:

         nlhs: 感觉是number of left hand size parameters,也就是Matlab调用语句左边的变量个数,实际上就是需要返回给Matlab的返回值变量有多少个。例如上面c = add(a, b);就只有一个返回参数c,所以nlhs就是1;

         plhs: 感觉是pointer of left hand size parameters,也就是函数返回参数的指针。但它是一个指针数组。换句话说,它是一个数组,每个元素是个指针,每个指针指向一个数据类型为 mxArray的返回参数。例如上面c = add(a, b);就只有一个返回参数c,所以该数组只有一个指针,plhs[0]指向的结果会赋值给c。

         nrhs: 这个是number of right hand size parameters,也就是Matlab调用语句右边的变量个数。例如上面c = add(a, b),它给c++代码传入了两个参数a和b,所以nrhs为2;

         prhs:这个是pointer of right hand size parameters,和plhs类似,因为右手面有两个自变量,即该数组有两个指针,prhs[0]指向了a,prhs[1]指向了b。要注意prhs 是const的指针数组,即不能改变其指向内容。

       因为Matlab最基本的单元为array,无论是什么类型也好,如有doublearray、 cell array、struct array……所以a,b,c都是array,b = 1.1便是一个1x1的double array。而在C语言中,Matlab的array使用mxArray类型来表示。所以就不难明白为什么plhs和prhs都是指向mxArray类型 的指针数组(参考资料[1])。

       那mexFunction函数的函数体要怎么写呢?怎么样通过这个接口函数将Matlab的参数和c++代码中的相对应的参数联系起来呢?我们先把这个代码全部展现出来。

       最后的mexAdd.cpp是这样:

mexAdd.cpp

[cpp] view plain copy 技术分享技术分享
[cpp] view plain copy 技术分享技术分享Input:  
  •     a image file 
  • OutPut:  
  •     a matrix of image which can be read by Matlab 
  •  
  • **********************************************************/  
  •   
  •   
  • void exit_with_help()  
  • {  
  •     mexPrintf(  
  •     "Usage: [imageMatrix] = DenseTrack(‘imageFile.jpg‘);\n"  
  •     );  
  • }  
  •   
  • static void fake_answer(mxArray *plhs[])  
  • {  
  •     plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(0, 0, mxREAL);  
  • }  
  •   
  • void RGB2Gray(char *filename, mxArray *plhs[])  
  • {  
  •     // read the image  
  •     Mat image = imread(filename);  
  •     if(image.empty()) {  
  •         mexPrintf("can‘t open input file %s\n", filename);  
  •         fake_answer(plhs);  
  •         return;  
  •     }  
  •       
  •     // convert it to gray format  
  •     Mat gray;  
  •     if (image.channels() == 3)  
  •         cvtColor(image, gray, CV_RGB2GRAY);  
  •     else  
  •         image.copyTo(gray);  
  •       
  •     // convert the result to Matlab-supported format for returning  
  •     int rows = gray.rows;  
  •     int cols = gray.cols;  
  •     plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(rows, cols, mxREAL);  
  •     double *imgMat;  
  •     imgMat = mxGetPr(plhs[0]);  
  •     for (int i = 0; i < rows; i++)  
  •         for (int j = 0; j < cols; j++)  
  •             *(imgMat + i + j * rows) = (double)gray.at(i, j);  
  •       
  •     return;  
  • }  
  •   
  • void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[])  
  • {  
  •     if(nrhs == 1)  
  •     {  
  •         char filename[256];  
  •         mxGetString(prhs[0], filename, mxGetN(prhs[0]) + 1);  
  •         if(filename == NULL)  
  •         {  
  •             mexPrintf("Error: filename is NULL\n");  
  •             exit_with_help();  
  •             return;  
  •         }  
  •   
  •         RGB2Gray(filename, plhs);  
  •     }  
  •     else  
  •     {  
  •         exit_with_help();  
  •         fake_answer(plhs);  
  •         return;  
  •     }  
  • }  
  •        和上面的相比,里面多了几个东西。第一个就是传入参数的测试,看看Matlab传入的参数是否存在错误,还包括了些异常处理。第二个就是帮助信息。第三 个就是主要的实现函数了。只有OpenCV的读图像和灰度转换这里就不讲了,就是两个函数的调用。关键的地方还是如果把一个图像,也就是二维数组,传递给 mexFunction的参数,让它返回给Matlab。实际上,我们只要清楚一点:

            plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(2, 3,mxREAL);

            这个函数建立的矩阵的指针plhs[0]是按照列的方式来存储的。假设imgMat是它的指针,那么*(imgMat+1)就是矩阵元素[1, 0],*(imgMat+2)就是矩阵元素[0, 1],*(imgMat+4)就是矩阵元素[0, 2]。上面的代码就是按照这个方式,将图像gray中像素值赋值给参数plhs[0]相应的位置(实际上也许可以直接内存拷贝,但因为里面是指针操作,涉 及到局部变量gray的销毁问题,所以就简单的用上面的笨但稳当的方式来实现了)。

           好了,下面是make.m文件。里面需要获取你的电脑的系统版本是32还是64位的,来选择编译选项。然后添加OpenCV的相关配置。如果您需要使用 使用,请修改成您的OpenCV的相关目录。然后给出一个需要编译的文件的列表。最后分析这个列表,加上编译选项,用mex来编译列表里面的所有文件。

    [cpp] view plain copy 技术分享技术分享技术分享

    注:以上Matlab的说明都是在你的cpp文件所在目录下。

     

    四、参考资料

    [1] 如何写mexFunction函数

    [2] matlab用mex编译cpp文件

     

    [转] Matlab与C++混合编程(依赖OpenCV)


    推荐阅读
    • 本文介绍了使用Java实现大数乘法的分治算法,包括输入数据的处理、普通大数乘法的结果和Karatsuba大数乘法的结果。通过改变long类型可以适应不同范围的大数乘法计算。 ... [详细]
    • 本文介绍了lua语言中闭包的特性及其在模式匹配、日期处理、编译和模块化等方面的应用。lua中的闭包是严格遵循词法定界的第一类值,函数可以作为变量自由传递,也可以作为参数传递给其他函数。这些特性使得lua语言具有极大的灵活性,为程序开发带来了便利。 ... [详细]
    • 本文介绍了C#中数据集DataSet对象的使用及相关方法详解,包括DataSet对象的概述、与数据关系对象的互联、Rows集合和Columns集合的组成,以及DataSet对象常用的方法之一——Merge方法的使用。通过本文的阅读,读者可以了解到DataSet对象在C#中的重要性和使用方法。 ... [详细]
    • 在说Hibernate映射前,我们先来了解下对象关系映射ORM。ORM的实现思想就是将关系数据库中表的数据映射成对象,以对象的形式展现。这样开发人员就可以把对数据库的操作转化为对 ... [详细]
    • 1,关于死锁的理解死锁,我们可以简单的理解为是两个线程同时使用同一资源,两个线程又得不到相应的资源而造成永无相互等待的情况。 2,模拟死锁背景介绍:我们创建一个朋友 ... [详细]
    • 动态规划算法的基本步骤及最长递增子序列问题详解
      本文详细介绍了动态规划算法的基本步骤,包括划分阶段、选择状态、决策和状态转移方程,并以最长递增子序列问题为例进行了详细解析。动态规划算法的有效性依赖于问题本身所具有的最优子结构性质和子问题重叠性质。通过将子问题的解保存在一个表中,在以后尽可能多地利用这些子问题的解,从而提高算法的效率。 ... [详细]
    • 本文介绍了指针的概念以及在函数调用时使用指针作为参数的情况。指针存放的是变量的地址,通过指针可以修改指针所指的变量的值。然而,如果想要修改指针的指向,就需要使用指针的引用。文章还通过一个简单的示例代码解释了指针的引用的使用方法,并思考了在修改指针的指向后,取指针的输出结果。 ... [详细]
    • 基于layUI的图片上传前预览功能的2种实现方式
      本文介绍了基于layUI的图片上传前预览功能的两种实现方式:一种是使用blob+FileReader,另一种是使用layUI自带的参数。通过选择文件后点击文件名,在页面中间弹窗内预览图片。其中,layUI自带的参数实现了图片预览功能。该功能依赖于layUI的上传模块,并使用了blob和FileReader来读取本地文件并获取图像的base64编码。点击文件名时会执行See()函数。摘要长度为169字。 ... [详细]
    • Webpack5内置处理图片资源的配置方法
      本文介绍了在Webpack5中处理图片资源的配置方法。在Webpack4中,我们需要使用file-loader和url-loader来处理图片资源,但是在Webpack5中,这两个Loader的功能已经被内置到Webpack中,我们只需要简单配置即可实现图片资源的处理。本文还介绍了一些常用的配置方法,如匹配不同类型的图片文件、设置输出路径等。通过本文的学习,读者可以快速掌握Webpack5处理图片资源的方法。 ... [详细]
    • HDU 2372 El Dorado(DP)的最长上升子序列长度求解方法
      本文介绍了解决HDU 2372 El Dorado问题的一种动态规划方法,通过循环k的方式求解最长上升子序列的长度。具体实现过程包括初始化dp数组、读取数列、计算最长上升子序列长度等步骤。 ... [详细]
    • 本文讨论了Alink回归预测的不完善问题,指出目前主要针对Python做案例,对其他语言支持不足。同时介绍了pom.xml文件的基本结构和使用方法,以及Maven的相关知识。最后,对Alink回归预测的未来发展提出了期待。 ... [详细]
    • 本文讨论了如何优化解决hdu 1003 java题目的动态规划方法,通过分析加法规则和最大和的性质,提出了一种优化的思路。具体方法是,当从1加到n为负时,即sum(1,n)sum(n,s),可以继续加法计算。同时,还考虑了两种特殊情况:都是负数的情况和有0的情况。最后,通过使用Scanner类来获取输入数据。 ... [详细]
    • 本文介绍了在SpringBoot中集成thymeleaf前端模版的配置步骤,包括在application.properties配置文件中添加thymeleaf的配置信息,引入thymeleaf的jar包,以及创建PageController并添加index方法。 ... [详细]
    • 后台获取视图对应的字符串
      1.帮助类后台获取视图对应的字符串publicclassViewHelper{将View输出为字符串(注:不会执行对应的ac ... [详细]
    • 高质量SQL书写的30条建议
      本文提供了30条关于优化SQL的建议,包括避免使用select *,使用具体字段,以及使用limit 1等。这些建议是基于实际开发经验总结出来的,旨在帮助读者优化SQL查询。 ... [详细]
    author-avatar
    南北风味街
    这个家伙很懒,什么也没留下!
    PHP1.CN | 中国最专业的PHP中文社区 | DevBox开发工具箱 | json解析格式化 |PHP资讯 | PHP教程 | 数据库技术 | 服务器技术 | 前端开发技术 | PHP框架 | 开发工具 | 在线工具
    Copyright © 1998 - 2020 PHP1.CN. All Rights Reserved | 京公网安备 11010802041100号 | 京ICP备19059560号-4 | PHP1.CN 第一PHP社区 版权所有