在内存中渲染 MATLAB 图

Question

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？

Answer 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：

1. 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);
   

2. 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);
   

3. 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。

Answer 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

Answer 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');

Answer 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);