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MATLAB与VC++混合编程的研究及应用摘要：介绍了三种实用易行的matlab与vc++混合编程方式，即利用matlab的mcc编译器，使用matcom软件转化m文件，使用matlab的com builder工具制作com组件。
针对具体程序分别应用三种方法来实现，对每种方法介绍了详细步骤。
对三种方法进行了分析比较，总结了各自的优缺点，实现了matlab出色的图形处理功能和数值计算能力与vc++强大编程能力的结合。
关键词：matlab；vc++；混合编程中图分类号：tp311 文献标识码：a 文章编号：1009-3044（2013）10-2353-03matlab是适合多学科，多种工作平台的功能强大的大型数值计算和系统分析软件。
matlab将数值分析、矩阵计算、信号处理和图形显示相结合，包含了大量高度集成的函数，为科学研究、工程设计及众多学科领域提供了一种简洁、高效的编程工具，在数值分析、科学计算、算法开发、建模和仿真等方面具有独特优势[1]。
但是matlab使用的是解释性语言，限制了自身的执行速度；程序的执行限制与matlab自身的运行环境，不利于应用程序的开发；gui功能较差。
vc++是强大的windows应用程序开发工具，它提供了高度集成的工具集和可视化集成的编程环境，包括了microsoft的代码优化技术，极大提高了应用程序的设计效率，还提供了复杂的资源编辑器，拥有强大的gui功能[2]。
因此，实现matlab与vc++等可视化程序设计语言的混合编程，提高程序的执行速度，美化应用程序界面，脱离matlab环境，发布独立的应用程序，同时利用matlab在数值分析、矩阵计算、信号处理和图形显示等方面的强大功能，具有重要的意义。
1 matlab与vc++混合编程方法matlab与vc++有多种接口方法，但是一些常见方法难以实现，执行效率低，如matlab engine、直接调用matlab的c/c++数学函数库等。
VC与Matlab混合编程本⽂主要介绍VC与Matlab混合编程的两种⽅法，并详细介绍了VC向Matlab传递复杂数据：结构体的⽅法，有详细代码说明。
Matlab 主要⾯对科学计算、可视化以及交互式程序设计的⾼科技计算环境，但由于Matlab开发平台上开发的程序不能脱离Matlab运⾏环境，因⽽在处理⼀些实际应⽤问题时显得灵活性不⾜，⽽VC++则在⼀定程度上能够弥补这⼀漏洞，因此，将⼆者结合共⽤，各献其长，可以为科研⼯作和⼯程开发提供更为强⼤的技术⽀持。
Matlab作为控制系统设计的⼀种通⽤⼯具，它可以很⽅便的和VC进⾏连接。
⼀般⽽⾔，Matlab与VC混合编程的实现⽅法有很多种，这⾥主要介绍以下两种：1. VC调⽤Matlab Engine的⽅式：Matlab Engine是⼀组Matlab提供的接⼝函数，⽀持C/C++语⾔，Matlab Engine采⽤C/S(客户机/服务器)模式，Matlab作为后台服务器，⽽C/C++程序作为前台客户机，向Matlab Engine传递执⾏命令和数据信息，从Matlab Engine接收执⾏结果。
⽤户可以在前台应⽤程序中调⽤这些接⼝函数，实现对Matlab Engine的控制。
采⽤这种⽅法⼏乎能利⽤Matlab全部功能，但是需要在机器上安装Matlab软件，缺点是执⾏效率较低。
下⾯简单介绍下这种⽅式的实现步骤：1.1 API接⼝介绍先来介绍⼀组Matlab提供的引擎API接⼝：(仅作简单功能介绍，详细参数说明请参考Matlab帮助)Engine* engOpen(const char* startcmd)启动Matlab引擎int engClose(Engine* ep) 关闭Matlab引擎int engEvalString(Engine* ep, const char* string)执⾏Matlab表达式mxArray* engGetArray(Engine* ep, const char* name)获取⼀个变量数组的值int engPutArray(engine* ep, const mxArray* mp)设置⼀个变量数组的值int engPutVariable(Engine *ep, const char *name, const mxArray *pm)同上mxArray *engGetVariable(Engine *ep, const char *name)获取⼀个变量int engOutputBuffer(Engine* eP，char* p，int n)获取输出字符串1.2 VC环境配置要想在VC集成环境下调⽤Matlab引擎实现VC和Matlab的混合编程，⼀般需要经过以下⼏个必要的步骤：(以下以Matlab2008a和VS2005版本为例)（1）添加include路径：将“\extern\include”(在Matlab的安装路径下)路劲添加到VC编译器的include下（2）添加lib路径：将“\extern \lib\win32\microsoft” (在Matlab的安装路径下) 路径添加到VC编译器的lib下（3）加载lib：需要加载⾄少libmx.lib、libmat.lib、libeng.lib三个库（4）include头⽂件：在要使⽤ engine 函数的地⽅包含engine.h头⽂件1.3 引擎调⽤接下来就可以在VC中调⽤Matlab引擎了，简单的⽰例代码如下：#include "engine.h"#pragma comment(lib, "libeng.lib")#pragma comment(lib, "libmx.lib")#pragma comment(lib, "libmat.lib")void TestDeno(){Engine* pEng = NULL;if (!(pEng = engOpen(NULL))){printf("Open matlab enging fail!");return;}//call Engine plot A*sin(t)+B A=2 B=1mxArray *A = NULL;double init = 2;A = mxCreateDoubleMatrix(1, 1, mxREAL);memcpy((void*) mxGetPr(A), (void*)&init, sizeof (double));engPutVariable(pEng, "A", A);init = 1;memcpy((void*) mxGetPr(A), (void*)&init, sizeof (double));engPutVariable(pEng, "B", A);mxDestroyArray(A);Sleep(3*60*1000);engEvalString(pEng, "t=0:0.2:7;plot(t,A*sin(t)+B);");if(NULL != pEng){engClose(pEng);}}⽰例代码通过VC调⽤Matlab引擎，绘制正弦曲线，相对简单，就不再详细解释，效图如下：2. VC调⽤Matlab DLL的⽅式DLL是⼀个可执⾏的⼆进制⽂件。
Matlab与C混合编程的方法研究与实现摘要：文章探讨了MATLAB与VC++的优缺点，介绍了VC++与Matlab混合编程的几种方法。
通过二者的结合，既有效地利用了MATLAB强大的数值计算能力和众多的函数，大大减少程序设计的工作量，又继承了VC++良好的程序界面，证明是一种很好的程序设计方法。
具体说明了如何应用Matlab引擎实现混合编程以及如何利用MATCOM进行MATLAB和VC++混合编程，并将两种方法用于数字图像处理。
关键词：MATLAB；VC++；MATCOM；引擎；混合编程；图像处理一、引言1、数字图像处理简介：图像技术由高到低分为三个层次：图像处理、图像分析和图像理解。
图像处理是比较底层的操作，它主要在图像像素级上进行处理，处理的数据量非常大。
数字图像处理最基本的目的就是改善图像，主要是按需要进行适当的变换突出某些有用的信息，去除或消弱无用的信息，如改变图像的对比度，去除噪声或强调边缘的处理等，其基本方法有：直方图修正、灰度变换、图像的频域特性、图像平滑、图像锐化等。
直方图是图像的重要统计特征，是表示数字图像中每一灰度级与该灰度级出现的频率数间的统计关系。
直方图能给出该图像的大致描述，如灰度范围、灰度级的分布、整幅图像的平均亮度等，但它不能完整地描述一幅图像。
通常用横坐标表示灰度级，纵坐标表示频数。
通常一幅均匀量化的自然图像由于其灰度直方图分布集中在较窄的低值灰度区间，引起图像的细节看不清楚，为使图像变得清晰，我们可以通过变换使图像的灰度范围拉开或使灰度分布在动态范围内趋于均匀化，从而增加反差，使图像的细节清晰，达到图像增强的目的。
灰度变换是图像增强的一种重要手段，它可以使图像动态范围加大，使图像对比度扩展，图像更加清晰，特征更加明显。
灰度变换可分为线性、分段线性、非线性以及其他的灰度变换。
线性灰度变换实际上使曝光不充分的图像中黑的部分更黑，白的部分更白，从而提高对比度。
图像中的边缘或者线条部分与图像频谱中的高频成分相对应，因此采用高通滤波的方法让高频分量顺利通过，使低频分量受到抑制，就可以增强高频的成分，使图像的边缘或者线条变得清晰，实现图像的锐化。
引言小波分析世纪80年代开始发展成熟起来的一个数学分支，其应用领域十分广泛，并逐步成为信号分析的又一有力工具。
MATLAB的小波工具箱为我们提供了小波多尺度分解函数，方便了我们对小波的使用。
但是用它所编写的软件不能脱离MATLAB编程环境在W indows平台下直接运行，代码执行效率低下，运行时占较多的系统资源，不能达到某些用户的需求。
VC++是由美国Microsoft 公司开发的可视化C/C++集成编程环境，是目前功能最强大的软件开发工具之一。
被广泛应用于Win32平台的基础应用程序的开发。
它具有强大的图形界面编程能力且代码执行效率高，可生成脱离VC++环境而独立运行的应用程序。
可是VC++在数值处理分析和算法工具等方面不如MATLAB。
本文结合VC++和MATLAB 的各自优点，以VC++图形界面作为前台框架，MAT LAB作为后台进行数值运算和数据可视化，利用组件对象模型（COM）技术作为媒介，实现了一维小波多尺度分解。
1、一维小波多尺度分解原理及其MATLAB实现1.1 一维小波多尺度分解原理以此类推，直到指定级数的多尺度小波分解为止，分解过程如图1示。
图中s为原始信号，cd1，ca1分别为分解后第1层的细节序列和近似序列，cd2，ca2分别为分解后第2层的细节序列和近似序列，以此类推。
因为这种算法分解的数据结构是塔式结构，所以这种算法也常被称为塔式算法（Pyramid Algorithm）。
1.2 一维小波多尺度分解及重构的MATLAB实现MATLAB 小波工具箱提供了以下几个实现一维小波分解和重构的函数[3]：[C,L] = WAVEDEC(X,N,’wname’)，多尺度一维小波分解函数。
其中C为分解结构变量，L为个分解结构以及原始信号长度变量，X为原始信号，N为分解层度，’wna me’为小波类型。
X = WAVEREC(C,L,’wname’)，多尺度一维小波重构函数。
其中C，L为多尺度一维小波分解函数WAVEDEC的计算结果。
Visual C# 与Matlab 混合编程由于Visual C# 与Matlab 混合编程的资料并不多，本文通过一个实例来阐述Visual C# 与Matlab 混合编程的方法。
一、混合编程的 4 种方式1. 通过从Matlab的*m文件中生成C语言版本的DLL1) 在Matlab中写好m文件；2) 使用Matlab的编译器，编译为C#能识别的DLL文件；3) 建立C#工程，在工程中引用上一步生成的文件；2. C#调用Matlab工作区计算并返回结果主要使用engOpen, engClose, engPutVariable, engEvalString, engGetVariable 函数进行操作。
大致过程如下:MatlabCSharp.engPutVariable(ep, "ml_a", mx_a);MatlabCSharp.engPutVariable(ep, "ml_b", mx_b);MatlabCSharp.engEvalString( ep, "ml_c = ml_a + ml_b ;" ); mx_c = MatlabCSharp.engGetVariable(ep, "ml_c" );3. 使用Matlab DeployTool 生成COM 组件1) 单击菜单New Deployment Project -> MATLAB Builder NE -> Generic COM Component2) 添加相应的M 文件3) 保存，编译4) 新建C#工程，引用生成的DLL文件。
4. 使用Matlab DeployTool 生成.Net 组件1) 单击菜单New Deployment Project -> MATLAB Builder NE -> .Net Component2) 添加相应的M 文件3) 保存，编译4) 新建C# 工程，引用生成的DLL 文件。
MATLAB与VC混合编程相关配置的设置MATLAB与VC的混合编程中，需要对电脑的“环境变量”和VC的“环境配置”进行设置，然后才可以进行程序的调用。
（1）电脑中“环境变量”的设置：对于win10系统控制面板→系统→高级系统设置→环境变量→系统变量→path中添加D:\softwares\MATLAB\ bin\win64，该路径是MATLAB中dll文件的路径，在path 中添加该路径的目的是让VC在运营时能够读取dll文件。
否则VC在运行时可能会出现“计算机丢失**.dll文件”的情况。
对于win7系统的“环境变量”设置，同样是在path中进行的。
(2)VC的环境配置首先需要建立一个新项目，如MyAdd.cpp。
项目→MyAdd属性→VC++目录→包含目录→D:\softwares\MATLAB \extern\include；项目→MyAdd属性→VC++目录→库目录→D:\softwares\MATLAB\installation document\extern\lib\win64\microsoft。
C/C++→常规→附加包含目录→D:\softwares\MATLAB \extern\include；C/C++→常规→调试信息格式→程序数据库（/Zi）；链接器→常规→启用增量链接→是（/INCREMENTAL）;链接器→常规→附加库目录→D:\softwares\MATLAB\ extern\lib\win64\microsoft；链接器→输入→附加依赖项→libMyAdd.lib,mclmcrrt.lib,libmx.lib,libmat.lib,mclmcr.lib。
其中在输入时这些lib之间用回车换行。
上述步骤的工作界面如下所示：需要注意：在进行VC与MATLAB混合编程的过程中，用到的环境是32位还是64位，在这里需要是相同的编程环境才可以相互调用，如：上图中如果是x32，则需要点击“配置管理器”进行重新设置。
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Matlab 与 VC 混合编程 1：一、采用 Matcom1、目标1. 测试在 VC 中调用 MatrixC++库，生成矩阵并显示 2. 测试 VC 中调用.m 文件2、步骤2.1 目标 1<1>建立 VC 工程，添加库 v4501v.lib，有两种方法：?向工程中添加文件 v4501v.lib 在 Setting/link 中添加库 v4501v.lib（这样写的前题是 VC 路径设置正确，即在 Options/Directories 中设置，否则请注明详细路径）二者选其一就可以了。
<2> 添加头文件 #include "matlib.h" （这样写的前题是 VC 路径设置正确，即在 Options/Directories 中设置，否则请注明详细路径）建议：最好在工程中把文件 matlib.h 添加进来，方便查看函数详细说明 <3>现在就可以调用 Matrix中的C++函数了，例子如下：// Init matcom initM(MATCOM_VERSION); winaxes(AfxGetMainWnd()->GetSafeHwnd()); Mm a,b; a = (BR(1),2,3,semi,4,5,6,semi,7,8,9); a = transpose(a); b = (BR(1),2,3,semi,4,5,6,semi,7,8,9); m_1.Format("%3f %3f %3f \r\n%3f %3f %3f \r\n%3f %3f %3f \r\n",a.r(1,1),a.r(1,2),a.r(1,3),a.r(2,1),a.r(2,2),a.r(2,3),a.r(3,1),a.r(3,2),a. r(3,3));//m_1 是一个 CEdit 控件 UpdateData(FALSE); exitM();2.2 目标 2<1>首先用 Matlab 调试成功以下两个有依赖关系的.m 文件文件 1：equation.m function y = equation(a,b) y = a * b; 文件 2：CallE.m % function name function [o1,o2] = CallE(x) if (nargin ~= 1) error('arguments must be inputed!'); endif (x == 1) a = reshape(1:9,3,3); elseif (x == 2) a = reshape(11:19,3,3); else error('input error'); end b = magic(3); o1 = equation(a,b); o2 = o1 + 1; <2>将以上两个文件放在同一个目录下，启动 MatCom 编译运行 CallE.m， >> CallE(2) 则在同一目录下生成一个 DEBUG（或者是 Release，在 MatCom 的菜单项 Configuration 中选择）目录下可以找到相应的.cpp 及.h 文件，把它们全部拷贝到 VC 工程目录下，也可以自己建一个文件夹 <3>在 VC 项目中添加这些文件，并在头部添加相应.h 的引用，如下： #include "./matlib/equation.h" #include "./matlib/calle.h" <4>添加调用函数的代码，如下： Mm a,b,c; a = BR(2); 表示输入参数到输出参数的间隔，《MatrixLIB user's 详见calle(a,i_o,b,c); //i_o 是一个间隔符，Guide》m_2.Format("%3f %3f %3f \r\n%3f %3f %3f \r\n%3f \r\n",b.r(1,1),b.r(1,2),b.r(1,3),b.r(2,1),b.r(2,2),b.r(2,3),b.r(3,1),b.r(3,2),b. r(3,3)); %3f %3fUpdateData(FALSE);3、遇到的问题及解决方案<1>当在 VC 工程中添加由 Matcom 转换的 cpp 及 h 文件后，注：如果在编译中出现下列错误：fatal error C1010: unexpected end of file while looking for precompiled headerdirective 解决：进行下列设置：工程->设置-> C/C++ 选择 precompiled headers 选解决：择第一或第二项：自动选择预补偿页眉,如图：<2>使用Matcom 后，生成Debug 版没问题，而生成Release 时链接出错，nafxcw.lib(afxmem.obj) : error LNK2005: "void __cdecl operator delete(void *)" (??3@YAXPAX@Z) already defined in LIBCMT.lib(delete.obj) 解决：解决：将"Project 属性" -> "C/C++" -> "代码生成(codegeneration)" -> "运行时库(run-time library)" 项下修改应用程序的默认标准库版本，我修改成 Debug Multithreads 就可以了，原因是安装Matcom 时库为调试版<3>在其它机器上运行出错解决：解决：将 ago4501.dll v4501v.dll glu32.dll opengl32.dll 附带发布即可 <4>关闭程序后进程没有退出解决：解决：添加语句winaxes(m_hWnd);参考文献1、何东健等.《数字图像处理》.西安电子科技大学出版社.20032、邓科.浅析 VC 与matlab 接口编程(一). VC 知识库,41 期3、邓科.浅析 VC 与 matlab 接口编程(二). VC 知识库,42 期4、Matcom 参考手册Matlab 与 VC 混合编程 2：二、通过 Matlab 引擎与 VC 混合编程--飞狼编程宝典--明明知道选择你是一个错误，却为何那么地坚持这个错误……基于 Matlab 引擎的混合编程方式无法脱离 Matlab 环境，却为何还要使用它？根据本人的实践，对于一般应用，如矩阵运算，图像操作等，使用 Matcom 就已经足够，而且能够脱离 Matlab 那个巨大的环境而独立运行，但是，对于很多好用的 Matlab 工具箱，我们却无法直接在 VC 中调用。
