Curso Matlab aplicado ao processamento de imagens - Aula 2

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Nesta aula vamos aprender a criar interfaces simples para scripts.

O Matlab possui uma ferramenta para simplificar a criação de GUIs, o GUIDE. Neste curso, vamos criar uma interface simples, com dois eixos de plot, um campo de entrada de dados, dois botões de radio e um botão de apertar. No primeiro eixo vamos plotar um seno, e no segundo vamos plotar um cosseno ou uma tangente, dependendo do botão de radio marcado. A frequência da senoide será inicialmente 0, mas poderá ser alterada através do campo de dado.


Projeto da interface a ser criada


Criação da interface

Para iniciar a criação da interface, escolha a pasta que você quer que os arquivos estejam salvos e digite na janela de comandos:

>> guide

Na janela quick start que apareceu, escolha Blank GUI e pressione OK.


Início da ferramenta GUIDE


A janela que se abre é o editor de interfaces. É aí que os botões são dispostos na janela. Para adicionar uma componente, basta clicar no botão na parte esquerda e arrastá-lo para a parte central, na posição desejada. Cada componenteadicionada possui atributos, que podem ser visualizados através de um duplo clique:


Atributos do botão


Inicie com a criação de 3 painéis, como dispostos na figura:


Painéis


Inclua 2 axes nos painéis superior esquerdo e direito:


Axes


Por fim, inclua um campo edit text no painel inferior esquerdo dois radiobuttons na parte inferior do painel direito:


Interface construida


É possível alterar as informações escritas na interface, clicando duas vezes na componente e alterando o campo Title, no caso dos painéis, ou String para os demais. A interface concluída pode ser vista abaixo:


Interface concluída


Salve o arquivo com o nome interface, uma janela com vários códigos irá aparecer. Ao digitar na janela de comando o comando interface, a janela da interface se abrirá.


Interface


Repare que nenhuma ação é executada ao clicar nos botões ou alterar o campo de texto. Isso acontece porque apenas a interface está criada, falta atribuir ações à cada uma das componentes. É isso que faremos na próxima etapa.

Atribuir uma ação às componentes

Ao salvar a interface criada, dois arquivos são gerados pela ferramenta, um interface.fig, que é a interface em si, e interface.m que é o código que indica a ação que cada componente gera. Este arquivo é organizado como funções, das quais as mais importantes são:

  • interface: Abre a interface criada.
  • interface_OpeningFcn: Última função executada antes que a interface seja efetivamente criada. É usada para inicialização de variáveis, etc.
  • <componente>_Callback: Ação executada pelo componente ao ser pressionado.

Assim, para atribuir ações aos componentes, basta indicá-las no espaço correspondente à componente. Após escrever o código, não esqueça de salvar o arquivo. A seguir, vamos atribuir algumas ações às componentes:

Ação do botão

Inclua na função pushbutton1_Callback o código:

display('Botão pressionado')

salve, e execute a função. Repare que toda vez que o botão é pressionado, uma mensagem Botão pressionado é impressa na janela de comandos.

Plotando ao pressionar o botão

Para plotar um gráfico ao pressionar o botão, inclua na função pushbutton1_Callback o código:

plot(randn(1,10))


Plotando após pressionar o botão


Referenciando uma componente específica

Repare que o eixo em que o gráfico foi plotado não foi escolhido. Para escolher o eixo, é preciso passar para a função plot um indicador da componente a ser utilizada. Todas as componentes estão dispostas na variável handles, struct criada automaticamente pela ferramenta GUIDE. Para esta interface, a variável handles possui os seguintes campos:

handles = 

        figure1: 191.0381
       uipanel3: 27.0389
       uipanel2: 25.0389
       uipanel1: 19.0397
    pushbutton1: 192.0381
   radiobutton1: 34.0389
   radiobutton2: 33.0389
          axes2: 28.0389
          edit1: 26.0389
          axes1: 20.0389
         output: 191.0381

Os valores atribuídos à cada campo não são muito importante, são as referências que o Matlab criou ao gerar a interface. Assim, para escolher o eixo em que o plot será feito, basta passar o valor handles.axes1 ou handles.axes2.

Guardando valores entre componentes

A ação de cada componente é atribuída por uma função dentro do arquivo interface.m. Sendo funções, todas as variáveis criadas são apagadas após sua execução. Caso seja necessário guardar valores entre as ações das componentes, pode-se atribuir à variável handles outros campos, que guardarão os valores desejados.

Por exemplo, para criar um contador de apertos no botão, precisamos de uma variável que guarde o número de vezes que o botão foi pressionado. Criamos um campo chamado contador na variável handles, inicializado com 0, e atribuímos a ação de somar 1 sempre que o botão for pressionado.

Para criar o campo e inicializá-lo com zero, inserimos um código à função interface_OpeningFcn, que ficará assim:

% --- Executes just before interface is made visible.
function interface_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin)
% This function has no output args, see OutputFcn.
% hObject    handle to figure
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
% varargin   command line arguments to interface (see VARARGIN)

handles.contador = 0;     %------------------------- Criando o contador

% Choose default command line output for interface
handles.output = hObject;

% Update handles structure
guidata(hObject, handles);

O incremento do contador, e a impressão da mensagem com o número de vezes que o botão foi pressionado são incluídos na função pushbutton1_Callback:

handles.contador = handles.contador + 1;
display(['O botão foi pressionado ' num2str(handles.contador) ' vezes'])

Porém, ao executar a interface e pressionar o botão, observamos que aparece sempre a mesma mensagem:

>> interface
O botão foi pressionado 1 vezes
O botão foi pressionado 1 vezes
O botão foi pressionado 1 vezes

Isso acontece porque as funções de ação não retornam nenhum valor, ou seja, a alteração realizada na variável handle.contador se perde após a execução da função. Para salvar as variáveis, é necessário usar a função guidata(hObject, handles);. Assim, a função pushbutton1_Callback ficará:

function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to pushbutton1 (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)

handles.contador = handles.contador + 1;
display(['O botão foi pressionado ' num2str(handles.contador) ' vezes'])
guidata(hObject, handles);

Com isso, o problema está resolvido:

>> interface
O botão foi pressionado 1 vezes
O botão foi pressionado 2 vezes
O botão foi pressionado 3 vezes

Capturando o valor do campo de texto

O valor do campo de texto está armazenado na variável hObject, que como o próprio nome já diz, é um objeto. Para atribuir ou receber valores da variável hObject, usamos respectivamente as funções set(hObject,'<atributo>',<valor>) e get(hObject,'<atributo>'). Vimos anteriormente que a variável handles traz a referência para todos os componentes da interface. Em contrapartida, a variável hObject traz os atributos apenas da componente atual, que estamos atribuindo a ação. Cada componente tem seu conjunto de atributos.

Para ver os atributos disponíveis no campo de texto, incluímos na sua função de ação (edit1_Callback) o código get(hObject). Ao alterar o valor do campo, a seguinte mensagem é impressa na janela de comandos:

	BackgroundColor = [1 1 1]
	Callback = [ (1 by 1) function_handle array]
	CData = []
	Enable = on
	Extent = [0 0 24.8 1.38462]
	FontAngle = normal
	FontName = MS Sans Serif
	FontSize = [8]
	FontUnits = points
	FontWeight = normal
	ForegroundColor = [0 0 0]
	HorizontalAlignment = center
	KeyPressFcn = 
	ListboxTop = [1]
	Max = [1]
	Min = [0]
	Position = [3.6 1.76923 32.2 2.30769]
	String = Valor alterado-------------
	Style = edit
	SliderStep = [0.01 0.1]
	TooltipString = 
	Units = characters
	Value = [0]
	BeingDeleted = off
	ButtonDownFcn = 
	Children = []
	Clipping = on
	CreateFcn = [ (1 by 1) function_handle array]
	DeleteFcn = 
	BusyAction = queue
	HandleVisibility = on
	HitTest = on
	Interruptible = on
	Parent = [25.0402]
	Selected = off
	SelectionHighlight = on
	Tag = edit1
	Type = uicontrol
	UIContextMenu = []
	UserData = []
	Visible = on

Repare que o atributo String recebeu o valor digitado no campo de texto. Assim, é esse o campo que precisamos ler se quisermos receber o valor da frequência digitado pelo usuário. Para guardar o valor digitado, criamos um campo na variável handles.

Criamos o campo f na variável handles e inicializamos com zero, na função interface_OpeningFcn:

function interface_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin)
% This function has no output args, see OutputFcn.
% hObject    handle to figure
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
% varargin   command line arguments to interface (see VARARGIN)

handles.f = 0;

% Choose default command line output for interface
handles.output = hObject;

% Update handles structure
guidata(hObject, handles);

Adicionamos a ação de guardar o valor digitado no campo de texto, na função edit1_Callback. Não esquecer de salvar a alteração na variável com a função guidata(hObject, handles);:

function edit1_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to edit1 (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)

handles.f = get(hObject,'String');
guidata(hObject, handles);

Por fim, configuramos no botão a ação de mostrar na janela de comandos o valor da variável handles.f:

function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to pushbutton1 (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)

display(['Valor da variável f: ' handles.f])

Veja as mensagens exibidas, sempre que o botão é pressionado

>> interface
Valor da variável f: 4
Valor da variável f: 5
Valor da variável f: ola amiguinhos

Utilizando os radiobuttons

Cada radiobutton tem uma função de ação. O estado de um botão de ação é acessado pelo atributo Value, que se for igual a 1 indica que o botão está marcado e se for igual a 0 indica que o botão não está marcado. Dependendo de vários fatores, ao marcar um botão, é possível que um botão previamente marcado seja desmarcado ou não. Assim, uma ação interessante de ser executada quando um radiobutton for marcado é a desmarcação dos outros radiobuttons. Ou seja, na função de ação do radiobutton1, radiobutton1_Callback, escrevemos:

set(handles.radiobutton1,'Value',1)
set(handles.radiobutton2,'Value',0)

E na função de ação do radiobutton2, radiobutton2_Callback, escrevemos:

set(handles.radiobutton1,'Value',0)
set(handles.radiobutton2,'Value',1)

Repare que os atributos dos componentes também podem ser acessados a partir da referência disponível na variável handles.


É interessante também guardar o radiobutton escolhido. Para isso, criamos uma variável chamada estado, como um campo da variável handles. Esta variável terá os valores 1 ou 2, dependendo do radiobutton escolhido. Além disso, pode ser necessário inserir um estado inicial dos radiobuttons, evitando que todos fiquem desmarcados. Assim, para trabalhar com os radiobuttons fazemos:

- Adicionamos na função interface_OpeningFcn a criação da variável estado e a rotina de inserção do seu estado inicial:

function interface_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin)
% This function has no output args, see OutputFcn.
% hObject    handle to figure
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
% varargin   command line arguments to interface (see VARARGIN)

% Diz que o botão selecionado é o 1
handles.estado = 1;
% Inicializa o estado dos botões
set(handles.radiobutton1,'Value',1)
set(handles.radiobutton2,'Value',0)

% Choose default command line output for interface
handles.output = hObject;

% Update handles structure
guidata(hObject, handles);

- Dizemos que, ao selecionar um radiobutton o outro deve ser desmarcado, e guardamos o estado dos botões:

function radiobutton1_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to radiobutton1 (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)

% Diz que o botão selecionado é o 1
handles.estado = 1;
set(handles.radiobutton1,'Value',1)
set(handles.radiobutton2,'Value',0)

% Update handles structure
guidata(hObject, handles);
function radiobutton2_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to radiobutton2 (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)

% Diz que o botão selecionado é o 2
handles.estado = 2;
set(handles.radiobutton1,'Value',0)
set(handles.radiobutton2,'Value',1)

% Update handles structure
guidata(hObject, handles);

- Inserimos uma função de display como ação do botão:

function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to pushbutton1 (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)

display(['Radiobutton selecionado: ' num2str(handles.estado)])

Repare que foi necessário converter o número para string. Ao executar a interface, observamos o resultado esperado:

>> interface
Radiobutton selecionado: 1
Radiobutton selecionado: 2
Radiobutton selecionado: 2

Completando a interface

Para completar a interface, seguimos os passos:

- Na função interface_OpeningFcn, inserimos um estado inicial para os botões, geramos um estado inicial para a frequência dos sinais, geramos o eixo do tempo no qual os sinais estarão definidos e fazemos os plots com os valores padrão:

function interface_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin)
% This function has no output args, see OutputFcn.
% hObject    handle to figure
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
% varargin   command line arguments to interface (see VARARGIN)

% ------------------------------------------------------
% Diz que o botão selecionado é o 1
handles.estado = 1;
% Inicializa o estado dos botões
set(handles.radiobutton1,'Value',1)
set(handles.radiobutton2,'Value',0)

% Inicializa os valores dos sinais
handles.f = 0;
handles.t = 0:0.001:1;

% Faz os plots com os valores padrão
plot(handles.axes1,sin(2*pi*handles.f*handles.t))
plot(handles.axes2,cos(2*pi*handles.f*handles.t))
% ------------------------------------------------------

% Choose default command line output for interface
handles.output = hObject;

% Update handles structure
guidata(hObject, handles);

- Na função radiobutton1_Callback, incluímos os códigos para o comportamento adequado:

function radiobutton1_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to radiobutton1 (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)

% Diz que o botão selecionado é o 1
handles.estado = 1;
set(handles.radiobutton1,'Value',1)
set(handles.radiobutton2,'Value',0)
% Update handles structure
guidata(hObject, handles);

- O mesmo para a função radiobutton2_Callback

function radiobutton2_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to radiobutton2 (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)

% Diz que o botão selecionado é o 1
handles.estado = 2;
set(handles.radiobutton1,'Value',0)
set(handles.radiobutton2,'Value',1)

% Update handles structure
guidata(hObject, handles);

- Na função edit1_Callback, armazenamos o valor digitado no campo de texto na variável f

function edit1_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to edit1 (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)

% Pega o valor digitado
handles.f = str2double(get(hObject,'String'));

% Update handles structure
guidata(hObject, handles);

- Por fim, na função pushbutton1_Callback, plotamos o seno com o valor atual de frequência e selecionamos o segundo plot baseados no radiobutton escolhido:

function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to pushbutton1 (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)

% Faz os plots com os valores padrão
plot(handles.axes1,sin(2*pi*handles.f*handles.t))

if handles.estado == 1
    plot(handles.axes2,cos(2*pi*handles.f*handles.t))
elseif handles.estado == 2
    plot(handles.axes2,tan(2*pi*handles.f*handles.t))
end


A interface completa está disponível abaixo:





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