opencv(Java)的矩阵创建与基础操作

opencv(Java)的矩阵创建与操作

转自: /article/3456419.html

（1）创建矩阵

OpenCV Java中矩阵就是一个类 Mat，和它扩展出来的MatOfDouble之类的类。通常创建一个矩阵对象的方法是：

Mat A = new Mat(3, 4, CvType.CV_64FC1);

或者分两步：

Mat A = new Mat();

A.create(3,4,CvType.CV_64FC1);

矩阵使用完毕不用了，要记得销毁：

A.release();

另外还有些特殊矩阵的创建方法，这个文档里倒是有，大家可以看看。这些方法一般是静态方法，可以通过类来调用。例如：

A = Mat.eye(3,3, CvType.CV_64FC1);

A = Mat.zero(3,3,CvType.CV_64FC1);

诸如MatOfDouble之类的矩阵，还支持将矩阵转换为List或者从List（array）转换成矩阵。所以可以直接这样创建矩阵：

MatOfDouble A = new MatOfDouble(1,2,3,4,5,6,7,8,9);

或者

MatOfDouble A = new MatOfDouble();

A.fromArray(1,2,3,4,5,6,7,8,9);

注意，这样得到的矩阵实际上是一个列向量，也就是9*1的矩阵。如果想得到一个3*3的矩阵，可以用reshape，

A.reshape(1,3);

reshape这个方法的参数是很坑爹的，我好长时间都以为参数是行和列，后来翻文档才发现，第一个参数是通道数，第二参数是行数。不怪别人，是我自己想当然了。

另外，Mat还有一个方法是获得矩阵尺寸的，size()。该方法也十分坑爹，返回值居然是列*行。比方说上面那个矩阵A,

System.out.println(A.size().toString());

结果是1x9。

(2) 对矩阵进行操作是很简单的，因为OpenCV有专门的方法，其他的不说了，有一个特别要命，主要是Java开发人员特别要小心的，就是矩阵的乘法。对于C++开发者而言，矩阵乘法可以直接用*搞定，例如A=B*C。Java语言是不支持运算符重载的，因此也就不可能用这么简单的形式实现，只能用方法实现。

不过你找javadoc的时候会发现，Mat类里也提供了multi的方法，哈哈……且慢欢喜，这个不是我们说的矩阵乘法，而是矩阵对应元素的乘法，真正的矩阵乘法在Core类里，需要用Core.gemm()的形式调用。我写了一个简单那的函数实现了简单的矩阵乘法：

/**

* 计算矩阵A和B的乘，得到新的矩阵C。即 C=A*B；

* 注意：A,B,C调用前必需要初始化完毕。

* @param A 被乘矩阵

* @param B 乘矩阵

* @param C 结果矩阵

* @return 矩阵C

*/

public Mat matMul(Mat A, Mat B, Mat C)

{

Core.gemm(A, B, 1.0, Mat.zeros(A.size(), A.type()), 0.0, C);

return C;

}

这个方法是有文档的，不说啥了，目前还没有找到其他更好的方法。注意Mat类里还有dot()方法和cross()方法，都是给向量准备的，一个点乘，一个叉乘，其中叉乘还只能是三元素的向量。

(3) Java矩阵类的粗浅解析

我的理解Java矩阵实际上是两个部分。一个部分是Java的矩阵说明，包括尺寸，通道数，数据类型等；另一部分是实际存储数据的区域，在Java中这部分应该是用JNI调用其C++版本里的功能实现的，所以需要create和release。因此在做矩阵复制，赋值，转换等的各种操作的时候，有的时候是完整的创建了一个新的对象，有的时候只是创建了一个Java头，数据仍然存储在原来的地方没动，所以就有可能我们创建了好多个Mat对象，而实际存储的区域可能没那么多，会有多个Mat对象引用同一块数据存储区域。release方法实际上内部也有一个类似计数的变量，每次调用release的时候就会将这个变量减一，用这种方法来保证在合适的时候释放内存。所以这么说适时的调用release还是很重要的。但实际上什么时候应该release确实是个难题。我感觉一个标准是，谁new的对象，谁就负责release。在函数内部创建的矩阵对象，当做返回值的，必须要告诉调用者去release。

（4）矩阵元素的读取和存储

Java里读取矩阵的元素和改变某位置元素的值非常麻烦。对于C++而言，A(0,0)就可以直接取出（0,0）的值，同时也可以直接赋值。Java专门有这么两个方法，就是put()和get()。例如：

double[] x = A.get(0, 0)

这个操作可以获得（0,0）位置上的元素的值。为什么是返回的数组呢？因为OpenCV的矩阵可以是多维的，也就是在（0,0）位置上的值可以有多个通道（典型的例子是图像，其元素可能是3个值的数组（R,G,B)或者4个值的数组），所以返回值是数组。对于单通道的数据类型的矩阵而言，x[0]就是它的值。

A.put(0, 0, 1.0)

这个操作将（0,0）的值设置为1.0。当然本之上也应该是一个数组的，因为这里Java定义为可变数量参数，所以也可以只输入一个1.0。

但是这样的操作太麻烦了，大家可以想象一下最简单的常用的4*3矩阵如果这么赋起值来，那出错的概率是杠杠的。

还有一个办法就是把矩阵先转换为数组，然后进行操作，操作完毕后再转换会矩阵。也就是用数组作为中转，因为Java中操作数组还是很容易的。

Mat没有提供一个专为数组的方法，只能自己写一个了。其实也很简单，还是用的上面的两个方法。

double[] value = new double[9];

A.get(0,0, value); //从（0,0）位置开始读取数据来填充数组，一直到数组满或者矩阵结尾

或者

double[] value = new double[]{1,2,3,4,5,6,7,8,9};

A.put(0,0,value); //从（0,0）位置开始填充数组里的数据，一直到数组结束

很方便吧。注意计算好数组的大小。用这种方法也可以修改矩阵的部分数据。