OpenCV----矩阵操作

来源:互联网 发布:网络攻击电影 编辑:程序博客网 时间:2024/05/17 04:23

分配释放矩阵空间

  • 综述:
    • OpenCV有针对矩阵操作的C语言函数. 许多其他方法提供了更加方便的C++接口,其效率与OpenCV一样.
    • OpenCV将向量作为1维矩阵处理.
    • 矩阵按行存储,每行有4字节的校整.
  • 分配矩阵空间:

CvMat* cvCreateMat(int rows, int cols, int type);

  type:
矩阵元素类型. 格式为CV_<bit_depth>(S|U|F)C<number_of_channels>. 
 
例如: CV_8UC1 表示8位无符号单通道矩阵, CV_32SC2表示32位有符号双通道矩阵.

 
例程:
  CvMat* M = cvCreateMat(4,4,CV_32FC1);

  • 释放矩阵空间:

CvMat* M = cvCreateMat(4,4,CV_32FC1);
cvReleaseMat(&M);

  • 复制矩阵:

CvMat* M1 = cvCreateMat(4,4,CV_32FC1);
CvMat* M2;
M2=cvCloneMat(M1);

  • 初始化矩阵:

double a[] = { 1,  2,  3,  4,
               5,  6,  7,  8,
               9, 10, 11, 12 };

CvMat Ma=cvMat(3, 4, CV_64FC1, a);

另一种方法:

CvMat Ma;
cvInitMatHeader(&Ma, 3, 4, CV_64FC1, a);

  • 初始化矩阵为单位阵:

CvMat* M = cvCreateMat(4,4,CV_32FC1);
cvSetIdentity(M); //
这里似乎有问题,不成功

存取矩阵元素

  • 假设需要存取一个2维浮点矩阵的第(i,j)个元素.
  • 间接存取矩阵元素:

cvmSet(M,i,j,2.0); // Set M(i,j)
t = cvmGet(M,i,j); // Get M(i,j)

  • 直接存取,假设使用4-字节校正:

CvMat* M    = cvCreateMat(4,4,CV_32FC1);
int n       = M->cols;
float *data = M->data.fl;

data[i*n+j] = 3.0;

  • 直接存取,校正字节任意:

CvMat* M    = cvCreateMat(4,4,CV_32FC1);
int   step  = M->step/sizeof(float);
float *data = M->data.fl;

(data+i*step)[j] = 3.0;

  • 直接存取一个初始化的矩阵元素:

double a[16];
CvMat Ma = cvMat(3, 4, CV_64FC1, a);
a[i*4+j] = 2.0; // Ma(i,j)=2.0;

矩阵/向量操作

  • 矩阵-矩阵操作:

CvMat *Ma, *Mb, *Mc;
cvAdd(Ma, Mb, Mc);      // Ma+Mb   -> Mc
cvSub(Ma, Mb, Mc);      // Ma-Mb   -> Mc
cvMatMul(Ma, Mb, Mc);   // Ma*Mb   -> Mc

  • 按元素的矩阵操作:

CvMat *Ma, *Mb, *Mc;
cvMul(Ma, Mb, Mc);      // Ma.*Mb  -> Mc
cvDiv(Ma, Mb, Mc);      // Ma./Mb  -> Mc
cvAddS(Ma, cvScalar(-10.0), Mc); // Ma.-10 -> Mc

  • 向量乘积:

double va[] = {1, 2, 3};
double vb[] = {0, 0, 1};
double vc[3];

CvMat Va=cvMat(3, 1, CV_64FC1, va);
CvMat Vb=cvMat(3, 1, CV_64FC1, vb);
CvMat Vc=cvMat(3, 1, CV_64FC1, vc);

double res=cvDotProduct(&Va,&Vb); //
点乘:   Va . Vb -> res
cvCrossProduct(&Va, &Vb, &Vc);    //
向量积: Va x Vb -> Vc
end{verbatim}

注意 Va, Vb, Vc 在向量积中向量元素个数须相同.

 

  • 单矩阵操作:

CvMat *Ma, *Mb;
cvTranspose(Ma, Mb);      // transpose(Ma) -> Mb (
不能对自身进行转置)
CvScalar t = cvTrace(Ma); // trace(Ma) -> t.val[0]
double d = cvDet(Ma);     // det(Ma) -> d
cvInvert(Ma, Mb);         // inv(Ma) -> Mb

  • 非齐次线性系统求解:

CvMat* A  = cvCreateMat(3,3,CV_32FC1);
CvMat* x  = cvCreateMat(3,1,CV_32FC1);
CvMat* b  = cvCreateMat(3,1,CV_32FC1);
cvSolve(&A, &b, &x);    // solve (Ax=b) for x

  • 特征值分析(针对对称矩阵):

CvMat* A  = cvCreateMat(3,3,CV_32FC1);
CvMat* E  = cvCreateMat(3,3,CV_32FC1);
CvMat* l  = cvCreateMat(3,1,CV_32FC1);
cvEigenVV(&A, &E, &l);  // l = A
的特征值 (降序排列)
                        // E =
对应的特征向量 (每行)

  • 奇异值分解SVD:

CvMat* A  = cvCreateMat(3,3,CV_32FC1);
CvMat* U  = cvCreateMat(3,3,CV_32FC1);
CvMat* D  = cvCreateMat(3,3,CV_32FC1);
CvMat* V  = cvCreateMat(3,3,CV_32FC1);
cvSVD(A, D, U, V, CV_SVD_U_T|CV_SVD_V_T); // A = U D V^T

标号使得 V 返回时被转置(若没有转置标号,则有问题不成功!!!).