opencv-mat

最近开始搭建好了OpenCV2的环境，准备学习一下OpenCV2的一些新知识，之前有学习旧的版本，主要用于arm板的开发，毕竟是C语言写的，但是之后想做一下界面的东西，发觉OpenCV2和QT比较搭，而且OpenCV在发展，我们也不能落后，要跟上，所以就开始着手学习一下新版本的知识。毕竟OpenCV正规的参考资料很少，要学好OpenCV只能查查文档，看看范例，慢慢积累。于是先从OpenCV提供的tutorial开始学起。

1、MAT

关于 Mat ，首先要知道的是你不必再手动地（1）为其开辟空间（2）在不需要时立即将空间释放。

基本上讲 Mat 是一个类，由两个数据部分组成：矩阵头（包含矩阵尺寸，存储方法，存储地址等信息）和一个指向存储所有像素值的矩阵（根据所选存储方法的不同矩阵可以是不同的维数）的指针。矩阵头的尺寸是常数值，但矩阵本身的尺寸会依图像的不同而不同，通常比矩阵头的尺寸大数个数量级。因此，当在程序中传递图像并创建拷贝时，大的开销是由矩阵造成的，而不是信息头。OpenCV是一个图像处理库，囊括了大量的图像处理函数，为了解决问题通常要使用库中的多个函数，因此在函数中传递图像是家常便饭。同时不要忘了我们正在讨论的是计算量很大的图像处理算法，因此，除非万不得已，我们不应该拷贝 大 的图像，因为这会降低程序速度。

为了搞定这个问题，OpenCV使用引用计数机制。其思路是让每个 Mat 对象有自己的信息头，但共享同一个矩阵。这通过让矩阵指针指向同一地址而实现。而拷贝构造函数则 只拷贝信息头和矩阵指针 ，而不拷贝矩阵。

Mat A, C; // 只创建信息头部分 A = imread(argv[1], CV_LOAD_IMAGE_COLOR); // 这里为矩阵开辟内存 Mat B(A); // 使用拷贝构造函数 C = A; // 赋值运算符

以上代码中的所有Mat对象最终都指向同一个也是唯一一个数据矩阵。虽然它们的信息头不同，但通过任何一个对象所做的改变也会影响其它对象。实际上，不同的对象只是访问相同数据的不同途径而已。这里还要提及一个比较棒的功能：你可以创建只引用部分数据的信息头。比如想要创建一个感兴趣区域（ ROI ），你只需要创建包含边界信息的信息头：

1 2	Mat D (A, Rect(10, 10, 100, 100) ); // using a rectangle Mat E = A(Range:all(), Range(1,3)); // using row and column boundaries

Rect（10,10,100,100）：创建一个矩形对象，通过使用四个整数来初始化矩形左上角的横坐标、纵坐标以及右下角的横坐标、纵坐标。

Range：确定一个连续的序列，Range：all（）表示获取整个序列，Range（1,3）表示获取第一列到第三列。

现在你也许会问，如果矩阵属于多个 Mat 对象，那么当不再需要它时谁来负责清理？简单的回答是：最后一个使用它的对象。通过引用计数机制来实现。无论什么时候有人拷贝了一个 Mat 对象的信息头，都会增加矩阵的引用次数；反之当一个头被释放之后，这个计数被减一；当计数值为零，矩阵会被清理。但某些时候你仍会想拷贝矩阵本身(不只是信息头和矩阵指针)，这时可以使用函数 clone() 或者 copyTo() 。

1 2 3

Mat F = A.clone(); Mat G; A.copyTo(G);

现在改变 F 或者 G 就不会影响 Mat 信息头所指向的矩阵。总结一下，你需要记住的是

OpenCV函数中输出图像的内存分配是自动完成的（如果不特别指定的话）。

使用OpenCV的C++接口时不需要考虑内存释放问题。

赋值运算符和拷贝构造函数（ ctor ）只拷贝信息头。

使用函数 clone() 或者 copyTo() 来拷贝一副图像的矩阵。

2、显示的创建一个MAT对象

在这里贴出代码，每一行进行解说，并且最后贴出运行结果供参考

[cpp] view
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// mat_the_basic_image_container.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。

//

#include "stdafx.h"

#include "opencv2/core/core.hpp"

#include <iostream>

using namespace std;

using namespace cv;

static void help()

{

cout

<< "\n--------------------------------------------------------------------------" << endl

<< "This program shows how to create matrices(cv::Mat) in OpenCV and its serial"

<< " out capabilities" << endl

<< "That is, cv::Mat M(...); M.create and cout << M. " << endl

<< "Shows how output can be formated to OpenCV, python, numpy, csv and C styles." << endl

<< "Usage:" << endl

<< "./cvout_sample" << endl

<< "--------------------------------------------------------------------------" << endl

<< endl;

}

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])

{

help();

Mat M(2,2, CV_8UC3, Scalar(0,0,255));

cout << "M = " << endl << " " << M << endl << endl;

// 对于二维多通道图像，首先要定义其尺寸，即行数和列数。

// 然后，需要指定存储元素的数据类型以及每个矩阵点的通道数

// Scalar（0,0,255）表示输入的像素值

M.create(4,4, CV_8UC(2));

cout << "M = "<< endl << " " << M << endl << endl;

// 这个创建方法不能为矩阵设初值，它只是在改变尺寸时重新为矩阵数据开辟内存。

int sz[3] = {2,2,2};

Mat L(3,sz, CV_8UC(1), Scalar::all(0));

// 如何创建一个超过两维的矩阵：指定维数，然后传递一个指向一个数组的指针，这个数组包含每个维度的尺寸；其余的 // 相同

Mat E = Mat::eye(4, 4, CV_64F);

cout << "E = " << endl << " " << E << endl << endl;

Mat O = Mat::ones(2, 2, CV_32F);

cout << "O = " << endl << " " << O << endl << endl;

Mat Z = Mat::zeros(3,3, CV_8UC1);

cout << "Z = " << endl << " " << Z << endl << endl;

// MATLAB形式的初始化方式： zeros(), ones(), :eyes()

Mat C = (Mat_<double>(3,3) << 0, -1, 0, -1, 5, -1, 0, -1, 0);

cout << "C = " << endl << " " << C << endl << endl;

// 对于小矩阵你可以用逗号分隔的初始化函数:

Mat RowClone = C.row(1).clone();

cout << "RowClone = " << endl << " " << RowClone << endl << endl;

// 使用 clone() 或者 copyTo() 为一个存在的 Mat 对象创建一个新的信息头。

Mat R = Mat(3, 2, CV_8UC3);

randu(R, Scalar::all(0), Scalar::all(255));

//randu：为矩阵随机分配像素值，分配数字的范围为0-255；

cout << "R (default) = " << endl << R << endl << endl;

//默认输出

cout << "R (python) = " << endl << format(R,"python") << endl << endl;

//python输出

cout << "R (numpy) = " << endl << format(R,"numpy" ) << endl << endl;

//numpy输出

cout << "R (csv) = " << endl << format(R,"csv" ) << endl << endl;

//以逗号分隔的数值 (CSV)

cout << "R (c) = " << endl << format(R,"C" ) << endl << endl;

//以C输出

//OpenCV支持使用运算符<<来打印其它常用OpenCV数据结构

Point2f P(5, 1);

cout << "Point (2D) = " << P << endl << endl;

//2维点

Point3f P3f(2, 6, 7);

cout << "Point (3D) = " << P3f << endl << endl;

//3维点

vector<float> v;

v.push_back( (float)CV_PI); v.push_back(2); v.push_back(3.01f);

cout << "Vector of floats via Mat = " << Mat(v) << endl << endl;

//基于cv::Mat的std::vector

vector<Point2f> vPoints(20);

for (size_t i = 0; i < vPoints.size(); ++i)

vPoints[i] = Point2f((float)(i * 5), (float)(i % 7));

cout << "A vector of 2D Points = " << vPoints << endl << endl;

//std::vector点

char ch=NULL;

while(ch!='c')

{

ch=getchar();

}

//输入字符c退出程序

return 0;

}

3、运行结果

4、在这个过程中出现的类有

Scalar：

Scalar定义可存放1—4个数据的数值，其结构体如下：

[cpp] view
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template<typename_Tp> class CV_EXPORTS Scalar_: public Vec<_Tp, 4>

{

public:

//! various constructors

Scalar_();

Scalar_(_Tp v0,_Tp v1,_Tp v2=0,_Tp v3=0);

Scalar_(const CvScalar& s);

Scalar_(_Tp v0);

//! returns a scalar with all elements set to v0

static Scalar_<_Tp> all(_Tp v0);

//! conversion to the old-style CvScalar

operator CvScalar() const;

//! conversion to another data type

template<typename T2> operator Scalar_<T2>() const;

//! per-element product

Scalar_<_Tp> mul(const Scalar_<_Tp>& t, double scale=1 ) const;

// returns (v0, -v1, -v2, -v3)

Scalar_<_Tp> conj() const;

// returns true iff v1 == v2 == v3 == 0

bool isReal() const;

};

typedef Scalar_<double> Scalar;

randu：

把image弄成一个符合正太分布的随机数矩阵，结构为：

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void randu(InputOutputArray dst, InputArray low, InputArray high)

dst：输出随机数据的矩阵
low：产生随机数的下边界
high：产生随机数的上边界
dst的范围为：lowc ≤ dst(I)c < highc

vextor：

vector容器是一个模板类，可以存放任何类型的对象（但必须是同一类对象）。vector对象可以在运行时高效地添加元素，并且vector中元素是连续存储的。

函数原型：

[cpp] view
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template<typename T>

explicit vector(); // 默认构造函数，vector对象为空

explicit vector(size_type n, const T& v = T()); // 创建有n个元素的vector对象

vector(const vector& x);

vector(const_iterator first, const_iterator last);

注：vector容器内存放的所有对象都是经过初始化的。如果没有指定存储对象的初始值，那么对于内置类型将用0初始化，对于类类型将调用其默认构造函数进行初始化（如果有其它构造函数而没有默认构造函数，那么此时必须提供元素初始值才能放入容器中）。
举例：

[cpp] view
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vector<string> v1; // 创建空容器，其对象类型为string类

vector<string> v2(10); // 创建有10个具有初始值（即空串）的string类对象的容器

vector<string> v3(5, "hello"); // 创建有5个值为“hello”的string类对象的容器

vector<string> v4(v3.begin(), v3.end()); // v4是与v3相同的容器（完全复制）