在内存中渲染 MATLAB 图

Posted 2023-02-23

【中文标题】在内存中渲染 MATLAB 图

【英文标题】：Render MATLAB figure in memory

【发布时间】：2011-05-07 11:05:11

【问题描述】：

除了使用getframe 和saveas 将图形的内容保存到光栅图像以供进一步处理之外，还有其他方法吗？

方法一：getframe

h = figure('visible', 'off');
a = axes('parent', h);

% render using `scatter3()` or other plot function.

content = frame2im(getframe(h));

这有一个严重的缺点，即在对getframe() 的调用中显示图形以执行屏幕捕获，并且在循环中执行此类渲染时会出现问题（即在每次迭代时将content 保存为视频帧） .

方法二：saveas

h = figure('visible', 'off');
a = axes('parent', h);

% render using `scatter3()` or other plot function.

saveas(h, '/path/to/file.png');
content = imread(/path/to/file.png');

这种方法具有写入磁盘的严重缺点，这在多线程应用程序中存在问题，并且比直接渲染到内存要慢。由于saveas() 显然会在调用 PNG 编码器之前渲染到内存中，所以我想要的是可能的，但我在 MATLAB 文档中找不到任何只执行渲染部分的函数。

问题：

您知道将任意axes 内容渲染为光栅图像的另一种方法吗？

【问题讨论】：

我也遇到了类似的问题，我也很好奇 MathWorks 的人为什么会这样实现 getframe()。我认为这完全是疯了。另外，您为什么要关心线程（除非您正在运行多个 matlab 进程）？你甚至可以用 matlab 生成线程吗？

我运行parallel processing toolbox。我也遇到了全局状态更改的问题，因为计算在 UI 的单独线程中运行。例如。在 MATLAB 中打开文件浏览器并导航到另一个目录会更改进程的当前目录。

MathWorks 人员的运作理念是人们想要简单的界面，而不是完全控制。有时，这会使操作“对于简单的情况很容易，而对于困难的情况则不可能”。

【参考方案1】：

我意识到这是一个旧线程，但我最近又遇到了这个问题，所以我想总结一下我的发现。我的主要来源是this page (cached)。根据它，有三种选择：

直接使用ADDFRAME 和图形句柄（不使用GETFRAME）。这正是@rescdsk 在他的回答中所显示的。

hFig = figure('Visible','off');

aviobj = avifile('file.avi');
for k=1:N
    %#plot(...)
    aviobj = addframe(aviobj, hFig);
end
aviobj = close(aviobj);

使用PRINT/SAVEAS/HGEXPORT将图形导出到图像文件，然后从磁盘读取图像。这是您在上述问题中列出的方法#2。

hFig = figure('Visible','off');
set(hFig, 'PaperPositionMode','auto', 'InvertHardCopy','off')

aviobj = avifile('file.avi');
for k=1:N
    %#plot(...)
    print(['-f' num2str(hFig)], '-zbuffer', '-r0', '-dpng', 'file.png')
    img = imread('file.png');
    aviobj = addframe(aviobj, im2frame(img));
end
aviobj = close(aviobj);

使用未记录的 HARDCOPY 函数捕获内存中的图形。

hFig = figure('Visible','off');
set(hFig, 'PaperPositionMode','auto')

aviobj = avifile('file.avi');
for k=1:N
    %#plot(...)
    img = hardcopy(hFig, '-dzbuffer', '-r0');
    aviobj = addframe(aviobj, im2frame(img));
end
aviobj = close(aviobj);

事实上，这是其他函数直接或间接使用的底层函数。通过在可能的情况下检查源代码，这里是相关函数的依赖关系的说明，其中A --> B 表示A calls B：

saveas [M-file] --> print [M-file] --> render [private M-file] --> hardcopy [P-file]
hgexport [P-file] --> print [M-file] --> ...
@avifile/addframe [M-file] --> hardcopy [P-file]

另一方面，GETFRAME 不调用 HARDCOPY，而是调用一个未记录的名为 CAPTURESCREEN 的内置函数（尽管它似乎将 PRINT 用于即将到来的HG2 system，其中有一个新的-RGBImage 打印标志）：

getframe [M-file] --> capturescreen [builtin]

注意：由于 AVIFILE 现在已弃用，您可以在 (2) 和 (3) 中将其替换为较新的 VIDEOWRITER，但不能在 (1) 中替换，因为它不支持直接传递图形句柄。

【讨论】：

感谢您的总结。请注意，方法#3 已经在 cmets 中建议@rescdsk 的答案，这就是我最终使用的方法。

真正有趣的讨论，因为我遇到了同样的问题，并且正在研究print 和getframe 代码，以了解如何在不转到剪贴板文件的情况下获取真实的栅格数据。非常感谢！

非常好，阿姆罗。我正在创建一个大于 2Gb 的 avifile，所以 VideoWriter 对我来说是必须的，而 getframe 让我发疯了，因为我的图形窗口超出了我的笔记本电脑屏幕。

与其直接调用hardcopy，不如直接调用getFrameForFigure( figHandle )。 getFrameForFigure( figHandle ) 是addframe 中的一个子函数，它似乎为输入hardcopy 进行了设置。 getFrameForFigure( figHandle ) 也没有记录。如果你想使用它，你必须打开源代码到addframe，复制它，将它粘贴到一个新的m文件中，并将m文件粘贴到你的路径上。

@Amro 如果我们需要在给定的帧中插入legend 或title 怎么办？在videoWriter class

的上下文中

【参考方案2】：

如果您使用 avifile 创建一个 avi 文件，然后使用 addframe 向其中添加帧，MATLAB 不会像使用 getframe 那样打开额外的可见图形。

avi = avifile('/path/to/output');
figure_handle = figure('visible', 'off');

% ...
for something = 1:1000
    cla
    % (draw stuff...)
    avi = addframe(avi, figure_handle);
end

【讨论】：

抱歉之前的回答，我不明白多余的数字是从哪里来的。现在明白了！

哇，我不知道addframe 接受了图形处理！但是，这并不能回答我的问题，因为它不会将图形渲染为光栅图像：我需要在输出到视频之前对图像进行后处理。

啊，太糟糕了。我正在查看addframe 的源代码，并且似乎没有以有用的方式存储中间数据。在addframe 的getFrameForFigure 子函数中，看起来有一个名为hardcopy 的未记录函数可以检索图形的内容，但当然它是未记录的+可能会更改...

@rescdsk：虽然这不能完全回答我最初的问题，但它是最可行的选择。我重写了我的代码以使用 subplot 并重新安排我的内容，以便我可以使用您提出的解决方案。

@rescdsk：我查看了addframe() 的getFrameForFigure()，这正是我想要的，所以我将采用这种方法.此外，在 MathWorks 的网站上有对 hardcopy 的引用：mathworks.com/support/solutions/archived/1-15KWU.html。这对我来说已经足够了。

【参考方案3】：

以无头模式启动 MATLAB：matlab -noFigureWindows

MATLAB 正在无头模式下运行。 图形窗口将不会显示。

然后像往常一样简单地绘制并保存数字（当然，您不会看到任何图形输出）。示例：

surf(peaks);
print output.eps     %# SAVEAS works as well
close

我在运行 R2010a 的 Windows 机器上测试了上述内容。我现在无法访问 Unix 机器，但我过去回答了 similar question，当时它工作得很好（您需要在启动 MATLAB 之前取消设置 $DISPLAY 变量）

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编辑

如果您想保留正常的工作区，另一种选择是在后台启动一个新的 MATLAB 实例，该实例将生成并保存绘图 (source)。

在当前 MATLAB 会话的命令提示符下运行此命令（都在同一行）：

!start /B /MIN matlab -noFigureWindows 
                      -automation 
                      -r "cd('c:\yourpath'); myscript; quit"

这将在后台启动一个新的 MATLAB 会话（使用 COM 自动化），并执行一个名为 myscript 的脚本（一个简单的 M 文件），其中包含您的所有绘图代码：

c:\yourpath\myscript.m

surf(peaks);
saveas(gcf, 'output.eps');

【讨论】：

这很酷，我不知道无头模式。但是，这不是我想要的，因为我通常在运行输出作业之前使用其他数字检查我的数据。

我认为这对于使用 getframe() 会很有用，但我不确定它是否会起作用。文档说“确保 getframe 要捕获的窗口存在于当前活动的桌面上”。等我有几分钟的时间，我会进行测试。

你是对的 GETFRAME，如果你在上述条件下运行它，它会抱怨Figure window not valid during getframe。不过，PRINT/SAVEAS 工作得很好。

+1。我从没想过从 Matlab 中启动 Matlab。您可能可以将其用作穷人的并行处理功能。

@Amro：你的整个解决方案是基于试图让getframe() 在不弹出数字的情况下工作，所以如果它不能做到这一点，那么它并不能真正解决我的问题。所以现在，不是通过我的硬盘驱动器进行昂贵的渲染，而是通过我的硬盘驱动器进行昂贵的渲染，我必须启动一个额外的进程。

【参考方案4】：

avifile 已被弃用，这就是您使用 VideoWriter 的方式：

hFig = figure('Visible','off');
set(hFig, 'PaperPositionMode','auto')

aviobj = VideoWriter('file','Archival');
for k=1:N
    %#plot(...)
    img = hardcopy(hFig, '-dzbuffer', '-r0');
    writeVideo(aviobj, im2frame(img));
end
close(aviobj);