|
陈祖尚
摘要
：结合如何用window
API实现matlab屏幕抓取函数，介绍了在matlab中如何利用matlab与C/C++的接口，调用操作系统API，扩展matlab功能。
引言
MATLAB 产品家族是美国 MathWorks公司开发的用于概念设计,算法开发,建模仿真,实时实现的理想的集成环境。由于其完整的专业体系和先进的设计
开发思路，使得 MATLAB 在多种领域都有广阔的应用空间。
尽管MATLAB在科学研究以及工业技术开发方面有着极为广泛的应用，但是它也不是万能的。在某些场合下，MATLAB自身携带的函数及其组合并无法完全满足用户的要求，而必须通过调用操作系统的API函数来实现。MATLAB在设计时已经考虑到这点，为我们提供了mex命令，可用于将调用操作系统API函数的C程序编译成DLL文件，也就是MEX文件，使之成为MATLAB的一个扩展函数。这样，我们在MATLAB环境下编程时就可以直接调用该扩展函数，达到间接调用操作系统API函数的目的。本文将通过如何为MATLAB编写屏幕抓取函数来演示上述过程。
MEX接口
MEX是MATLAB
Executable的缩写，也就是可以在MATLAB中执行。这是MATLAB和其他主要编程语言如C/C++，FORTRAN的接口。普通的C/C++或是FORTRAN源程序，只要加上一个特殊的接口函数，就能通过MATLAB里的MEX命令编译成一种特殊的动态链接库函数，而这种函数可以在MATLAB环境下编程时直接调用，与MATLAB内嵌的函数一样。这个特殊的接口函数相当于C程序中的main函数，是程序的入口，程序的执行就是从这个入口函数开始的。其原型为
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[])
其中，参数nlhs和nrhs为输出和输入变量的数目，参数plhs和prhs为输出和输入变量指针的指针，prhs是长度为nrhs的输入变量的指针数组，plhs是长度为nlhs的输出变量的指针数组。
本质上就是利用C语言调用window
API函数来实现屏幕抓取功能，同时，必须处理好C语言与matlab接口问题和C语言中数组存储与matlab中数组存储的转化问题。
以下是C源程序，有详细的注释。
// matlab mex file to snap the screen
// compile to use>> mex screensnap.c user32.lib gdi32.lib
// usage:1, >>a=screensnap(0) %exclude the matlab window
// >>imshow(a);
// 2, >>a=screensnap(1); %include the matlab window
// >> imshow(a);
// designed by darnshong chenzushang@sina.com
// 2005,12,18
#include <windows.h>
#include <string.h>
#include "mex.h"
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[])
{
int cx,cy,recnum;
int dims[3],i,j,k;
char *pchar,*mloc;
bool bshowmatlab;//抓屏时是否屏蔽matlab主窗口
HWND hwin,hactw;
HDC dc,memdc;
RECT rect;
HBITMAP hbitm,hold;
BITMAPINFOHEADER binfoh;
if(nrhs!=1) //对输入参数进行检验
mexErrMsgTxt("Need 1 argument!\n");
if(!mxIsDouble(prhs[0]))
mexErrMsgTxt("The input argument must be a numeric!\n");
if(*(double*)(mxGetData(prhs[0]))==0)
bshowmatlab=false;
else
bshowmatlab=true;
hactw=GetForegroundWindow();//获取matlab的窗口句柄
hwin=GetDesktopWindow();//获取桌面窗口句柄
dc=GetWindowDC(hwin);//获取桌面窗口DC
GetWindowRect(hwin,&rect);//获取桌面窗口大小
cx=rect.right-rect.left;
cy=rect.bottom-rect.top;
mexPrintf("cx: %d cy: %d\n!",cx,cy);
memdc=CreateCompatibleDC(dc);//创建与桌面窗口DC相适应的内存DC
mexPrintf("Handles: %d %d %d\n!",hwin,dc,memdc);
hbitm=CreateCompatibleBitmap(dc,cx,cy);//创建相适应的位图
if(hbitm==0)
mexErrMsgTxt("Fail to create a compatible bitmap!\n");
if (!(hold=SelectObject(memdc, hbitm))) //将新建的位图选入内存DC中
mexErrMsgTxt("Compatible Bitmap Selection!\n");
// Hide the application window.
if(!bshowmatlab)
{
ShowWindow(hactw, SW_HIDE); //屏蔽matlab主窗口
Sleep(100);//延迟100ms，因为在屏蔽matlab主窗口的过程中不能抓屏
}
//Copy color data for the entire display into a
//bitmap that is selected into a compatible DC.
if (!BitBlt(memdc,0,0,cx,cy,dc,0,0,SRCCOPY)) //将桌面窗口DC拷贝到内存DC中
mexErrMsgTxt("Screen to Compat Blt Failed");
dims[0]=cy;//注意cx,cy的顺序
dims[1]=cx;
dims[2]=3;
plhs[0]=mxCreateNumericArray(3,dims,mxUINT8_CLASS,mxREAL);
//创建输出变量空间来传递图像数据
//由于是彩色图像，含RGB三分量，所以为三维数据
pchar=(char*)mxGetData(plhs[0]);
binfoh.biSize=sizeof(BITMAPINFOHEADER);
binfoh.biWidth=cx;
binfoh.biHeight=-cy;
binfoh.biPlanes=1;
binfoh.biBitCount=24;
binfoh.biCompression=BI_RGB;
binfoh.biSizeImage=0;
binfoh.biXPelsPerMeter=0;
binfoh.biYPelsPerMeter =0;
binfoh.biClrUsed=0;
binfoh.biClrImportant=0;
//配置位图信息头结构
mloc=(char*)mxMalloc(cx*cy*3);
//申请空间来存放图像数据 recnum=GetDIBits(memdc,hbitm,0,cy,mloc,(BITMAPINFO*)&binfoh,DIB_RGB_COLORS);
//将图像数据复制到mloc空间里
mexPrintf("Copyed %d lines %d\n!",recnum,hbitm);
for(k=0;k<3;k++)
for(j=0;j<cy;j++)
for(i=0;i<cx;i++)
{
pchar[i*cy+j+k*cx*cy]=mloc[(j*cx+i)*3+2-k];
//由于matlab中数据存储是先列后行的，与C程序中先行后列不一样
//图像数据在复制到输出变量时必须进行适当的处理
}
mxFree(mloc);//释放申请的内存空间
SelectObject(hbitm,hold);
DeleteDC(memdc);
ReleaseDC(hwin,dc);
DeleteObject(hbitm);
//完成之后进行必要的处理防止内存泄漏
if(!bshowmatlab)
ShowWindow(hactw, SW_SHOW);
//恢复matlab主窗口的显示
}
上述程序中以mx，mex开头的函数是matlab为方便mex文件的开发提供的函数，在mex.h文件中有声明，matlab的帮助系统中有详细的说明。
运行结果
将上述源程序保存为screensnap.c文件，在matlab命令窗口中运行:
mex screensnap.c user32.lib gdi32.lib
就可以产生一个screensnap.dll的动态链接库文件，然后该文件所在的目录加入matlab的搜索目录中，在matlab命令窗口中运行如下命令：
dat=screensnap(0);%屏蔽matlab窗口，如果不屏蔽，可用dat=screensnap(1);
imshow(dat);%显示图像
则可以得到如下的结果
小结
通过以上示例可以看出，通过matlab与C的接口，我们可以充分利用C语言的优势，根据自身的需要，利用C语言调用操作系统API进行编程，扩展和丰富matlab函数，更好的发挥matlab功能。
|