01 OpenCV-Mat

01 OpenCV-Mat

二月 19, 2019

起源

OpenCV作为一个强大的开源计算机库,从早期的OpenCV1.x版本中,图像处理是通过lplimage(该名称源于另一个开源库Intel image Processing Library)结构来实现,早期的OpenCV完全是C的编程风格,lplimage结构是OpenCV矩阵运算的数据结构.到了OpenCV2.0版本,OpenCV开源库引入了面向对象的编程思想,大量的源代码用C++重新构建,Mat类(Matix矩阵的缩写),是OpenCV用于处理图像而引入的一个封装类,从功能上来讲,Mat类在lplimage结构基础上进一步增强,并且引入了C++高级特性,如果你要查看Mat定义的话可以到源代码目录下opencv/modules/core/include/opencv2/core/mat.hpp进行查看,你会发现其设计十分全面具体,基本覆盖了计算机视觉库对于图像处理的基本要求.

构造函数

OpenCV包含有许多类型的构造函数,能够很方便用户的使用:

  1. 默认构造函数(无参构造函数)

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    Mat::Mat()

  2. 使用行数 列书 图像类型 初始化的构造的函数

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    Mat::Mat(int rows, int cols, int type)

  3. 使用size类型初始化图像大小的构造函数

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    Mat::Mat(Size size, int type)

  4. 使用行数和列书设定图像大小,并且使用Scalar设置图像初始值

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    Mat::Mat(int rows, int cols, int type, const Scalar &s)

  5. 使用Size初始化图像大小,使用Scalar设置图像初始值

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    Mat::Mat(Size size, int type, const Scalar &s)

  6. 拷贝构造函数,属于浅拷贝

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    Mat::Mat(const Mat &m)

  7. 使用行数列数设置图像大小,不创建图像数据所需的内存,直接使用data所指内存,图像的步长由Setp决定

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    Mat::Mat(int rows, int cols, int type, void *data, size_t step=AUTO_STEP)

  8. 使用Size指定图像大小,不创建图像数据所需的内存,直接使用data所指的内存,图像的步长由setp决定

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    Mat::Mat(Size size, int type, void *data, size_t step=AUTO_SETP)

  9. 图像ＲＯＩ

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    Mat::Mat(const Mat &m, const Rect &roi)

  10. 图像ＲＯＩ

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    Mat::Mat(const Mat &m, const Range& rowRange, const Range& colRange)

常用的成员函数

OpenCV中有非常多的成员函数，基本能够满足大多数用户的使用，下面我们就来介绍一些常用的函数，以及他们的用法，如果想了解更加细致的解释，建议参考Opencv官方网站

Mat::Create

创建新的矩阵数据

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void Mat::create(int rows, int cols, int type)
void Mat::create(Size size, int type)
void Mat::create(int ndims, const int* sizes, inttype)

rows-新的行数
cols-新的列数
size-替代新矩阵的大小规格
sizes-指定一个新的矩阵形状的整数数组
rype-新矩阵的类型
ndims-新数组的维数

Mat::resize

重新分配图像大小

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void Mat::resize(size_t sz)
void Mat::resize(size_t sz, const Scalar &s)

sz-新的行数
s-分配新添加的元素的值

Mat::adjustROI

调整子矩阵大小及其在父矩阵中的位置

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Mat &Mat::adjustROI(int dtop, int dbottom, int dleft, int dright)

dtop-顶部子矩阵向上的平移量
dbottom-底部子矩阵边界向下的平移量
dleft-左边子矩阵边界向左的平移量
dright-右边子矩阵向右的平移量

Mat::total

返回数组元素的总数

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size_t Mat::total() const

Mat::isContinuous

判断矩阵是否连续

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bool Mat::isContinuous() const

Mat::elemSize

返回矩阵元素的大小(以字节为单位)

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size_t Mat::elemSize() const

该方法返回以字节为单位的矩阵元素通道大小，例如：
如果矩阵的类型是CV_16SC，该方法返回3*sizeof(short)或者６．

Mat::depth

返回一个矩阵的深度

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int Mat::depth() const

该方法返回矩阵元素深度（每个单独通道类型）：

符号 类型 取值范围
CV_8U 8位无符号整数 0…..255
CV_8S 8位符号整数 -128…..127
CV16_U 16位无符号整数 0….65535
CV16_S 16位符号整数 -32768….32767
CV32_S 32位符号整数 -21473648….21473647
CV32_F 32位浮点数 -FLT_MAX….FLT_MAX
CV64_F 64浮点数 -DBL_MAX….DBL_MAX

Mat::channels

返回矩阵通道的数目

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int Mat::channels() const

Mat::setp1

返回矩阵归一化迈出的一步

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size_t const Mat::setp1()

该方法返回以矩阵setp除以Mat::elemSize1().他对快速访问矩阵元素很有用

Mat::size

返回一个矩阵的大小

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Size Mat::size() const

该方法返回一个矩阵的大小：Size(cols, rows)，若据很超过二维则返回(-1, -1)

Mat::empty

如果数组没有elemens，则返回true，常用于判断图片是否被读取

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bool Mat::empty()

Mat::ptr

返回指定矩阵行的指针

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uchar *Mat::ptr(int i=0)
uconst uchar* Mat::ptr(int i=0) const
template<typename _Tp> _Tp* Mat::ptr(int i=0)
template<typename _Tp> const _Tp* Mat::ptr(int i=0) const

i-一个基于０行的索引

Mat::at

返回指定数组元素的引用

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template<typename T> T& Mat::at(int i) const
template<typename T> const T&Mat::at(int i) const
template<typename T> T& Mat::at(int i, int j) const
template<typename T> const T&Mat::at(int i, int j) const
template<typename T> T& Mat::at(Pointpt)
template<typename T> const T&Mat::at(Point pt) const
template<typename T> T&Mat::at(int i, int j, int k)
template<typename T> const T&Mat::at(int i, int j, int k) const
template<typename T> T&Mat::at(constint* idx)
template<typename T> constT&Mat::at(const int* idx) const

i-0维度索引
j-1唯独索引
k-2维度索引
pt-Point(i,j)作为指定元素的位置
idx-Mat::dims数组的索引

Mat::begin

返回矩阵迭代器，并设置为第一矩阵元

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template<typename _Tp>MatIterator_<_Tp> Mat::begin()
template<typename _Tp>MatConstIterator_<_Tp> Mat::begin() const

Mat::end

返回矩阵迭代器，并将其设置为最后元素的矩阵单元．

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template<typename _Tp>MatIterator_<_Tp> Mat::end()
template<typename _Tp>MatConstIterator_<_Tp> Mat::end() const

拓展

有时在进行面试的时候，面试官提出一些有关编程方面的问题，让我们不许使用Opencv的Mat类．通常会提出数据类型转换问题,下面我们就此开始.

Mat与数组之间互相转换

数组转Mat

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unsigned char buff[height][width];
cv::Mat img(height, width, CV_8UC1, (unsigned char*)buff);

Mat转数组

  1. 将Mat中的内容传递给数组，如果Mat中的数据是连续的，那么我们传递到一维vector我们可以这样：

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    std::vector<uchar> array(mat.total());
    if(mat.isContinuous()){
    	array = mat.data;
    }

  2. 同样的，传递到一维数组我们可以：

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    unsigned char *arry = new unsigned char[mat.total()];
    if(mat.isContinuous()){
    	array = mat.data;
    }

  3. 对于二维度vector传值:

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    uchar **array = new uchar*[mat.rows];
    for(int i = 0; i < mat.rows; ++i){
    	array[i] = new uchar[mat.cols];
    }
    for(int i = 0; i < mat.rows; ++i){
    	array[i] = mat.ptr<uchar>(i);
    }

Mat与vector互相转换

  1. Mat转vector

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    template<typename _Tp>
    vector<_Tp> convertMat2Vector(const Mat &mat)
    {
    	return (vector<_Tp>)(mat.reshape(1, 1)); //通道数不变，按行转为一行
    }

  2. vector转Mat

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    template<typename _Tp>
    cv::Mat convertVector2Mat(vector<_Tp> v, int channels, int rows)
    {
    	cv::Mat mat = cv::Mat(v);
    	cv::Mat dest = mat.reshape(channels, rows).clone();　//必须clone一份，否则出现错误
    	return dest;
    }
  1. 1. 起源
  2. 2. 构造函数
  3. 3. 常用的成员函数
    1. 3.1. Mat::Create
    2. 3.2. Mat::resize
    3. 3.3. Mat::adjustROI
    4. 3.4. Mat::total
    5. 3.5. Mat::isContinuous
    6. 3.6. Mat::elemSize
    7. 3.7. Mat::depth
    8. 3.8. Mat::channels
    9. 3.9. Mat::setp1
    10. 3.10. Mat::size
    11. 3.11. Mat::empty
    12. 3.12. Mat::ptr
    13. 3.13. Mat::at
    14. 3.14. Mat::begin
    15. 3.15. Mat::end
  4. 4. 拓展
    1. 4.1. Mat与数组之间互相转换
    2. 4.2. Mat与vector互相转换