opencv学习笔记（七）-CvMat矩阵结构以及矩阵数据访问

通道和维度

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首先说一下对矩阵维度和通道的理解：
维：体现为坐标。
通道：
对于这样一个数组矩阵：

float data[18] =    {        30, 60, 40, 60, 50, 40,        67, 88, 55, 33, 22, 97,        59, 69, 32, 46, 25, 45    };

单通道显示的话，就是这样：

所以，单通道：可以理解为：一个元素中含有1个数字。

双通道就是把数组中每两个数（如30和60）结合在一起，如：

双通道可以
所以，双通道：可以理解为：一个元素中含有2个数字。

以此类推：三通道可以；理解为一个元素中有3分数字。

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打印双通道矩阵实例：

#include "highgui.h"#include "cv.h"int main(){    float data[18] =    {        30, 60, 40, 60, 50, 40,        67, 88, 55, 33, 22, 97,        59, 69, 32, 46, 25, 45    };    CvMat mat;    cvInitMatHeader(&mat, 3, 3, CV_32FC2, data);    for (int y = 0; y < mat.rows; y++)    {        for (int x = 0; x < mat.cols; x++)        {            //CvScalar value = cvGetRealND(&mat, y, x,z);三维            CvScalar value = cvGet2D(&mat, y, x);            printf("(%f %f)", value.val[0], value.val[1]);        }        printf("\n");    }    return 0;}

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实例解释：
cvInitMatHeader()函数：用来初始化Mat结构体；
cvInitMatHeader( CvMat* arr, int rows, int cols,int type, void* data, int step )
参数解释：
arr:CvMat结构体；
rows: 行数；
cols：列数；
type: 矩阵元素类型（可以是32位浮点型（CV_32FC1）或者是无符号的8位三元组的整形数据（CV_8UC3）或者其他类型）；
这个也是改通道数的参数：如单通道（CV_32FC1）,双通道（CV_32FC2）,三通道（CV_32FC3）;
data：矩阵数组；
step: 步长，默认是： 一行数据所占的字节数（int min_step = arr->cols*pix_size）。

cvGet2D()函数：对多通道二维矩阵访问。（多通道三维：cvGet3D()，多通道多维：cvGetND()等一系列：cvGet*D函数）；

cvGetReal1D()：对单通道一维矩阵访问，（单通道三维：cvGetReal3D()，单通道多维：cvGetRealND()等一系列：cvGetReal*D函数）；*

这种访问方式比较慢因为涉及到压栈和出栈，如果矩阵较大的话耗费的时间也很多。
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下面介绍一种更有效率的访问方式，用指针访问矩阵元素：

//单通道形式访问矩阵元素int main(){    float data[18] =    {        30, 60, 40, 60, 50, 40,        67, 88, 55, 33, 22, 97,        59, 69, 32, 46, 25, 45    };    CvMat mat;    cvInitMatHeader(&mat, 3, 6, CV_32FC1, data);    int y = 2, x = 3;    for (y = 0; y < mat.rows; y++)    {        float* p_float = (float*)(mat.data.ptr + y*mat.step);        //mat.data.ptr：矩阵数组第一个数字。        //mat.step：步长（矩阵一行数字所占的字节数）。        for (x = 0; x < mat.cols; x++)        {            float value = *(p_float + x);            printf("(%f)", value);        }        printf("\n");    }    return 0;}

//二通道矩阵数据读取int main(){    float data[18] =    {        30, 60, 40, 60, 50, 40,        67, 88, 55, 33, 22, 97,        59, 69, 32, 46, 25, 45    };    CvMat mat;    cvInitMatHeader(&mat, 3, 3, CV_32FC2, data);    int y = 2, x = 3;    int nchannel = 2;    for (y = 0; y < mat.rows; y++)    {        float* p_float = (float*)(mat.data.ptr + y*mat.step);        for (x = 0; x < mat.cols; x++)        {            float value[2];            value[0] = *(p_float + x*nchannel);            value[1] = *(p_float + x*nchannel + 1);            //这里加1是加一个float型的步长。            printf("(%f %f)", value[0],value[1]);        }        printf("\n");    }    return 0;}

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CvMat矩阵结构

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typedef struct CvMat{    int type;    int step;    /* for internal use only */    int* refcount;    int hdr_refcount;    union    {        uchar* ptr;        short* s;        int* i;        float* fl;        double* db;    } data;#ifdef __cplusplus    union    {        int rows;        int height;    };    union    {        int cols;        int width;    };#else    int rows;    int cols;#endif}CvMat;

此类信息通常被称作为矩阵头。很多程序是区分矩阵头和数据体的，后者是各个data成员所指向的内存位置。
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矩阵的创建和释放：

创建一个新的矩阵,分配矩阵空间:：
CvMat* cvCreateMat(int rows, int cols,int type);

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

创建一个矩阵头,，不分配空间：
CvMat* cvCreateMatHeader(int rows,int cols,int type);

初始化已存在的CvMat结构体：

CvMat* cvInitMatHeader        (            CvMat *mat,            int row,            int clos,            int type;            voud *data = NULL;            int step = CV_AUTOSTEP       );

初始化一个矩阵，但是不分配空间：

CvMat cvMat(    int rows,    int cols,    int type,    void* data = NULL);

用一个矩阵初始化另外一个矩阵，也就是将一个矩阵的复制到另外一个矩阵上去：
CvMat* cvCloneMat(const cvMat* mat);

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

释放矩阵空间:
例：
CvMat* M = cvCreateMat(4,4,CV_32FC1);
cvReleaseMat(&M);
上面我们用介绍通道和维所用到的矩阵就是通过：
用固定数据创建一个Opencv矩阵。

矩阵数据的存取

1,这是一个简单的方法：利用宏CV_MAT_ELSEM(),这个宏（传入矩阵，待提取的元素类型，行，列4个参数）（注意：行列是从0开始算的）
利用宏读取矩阵的值（简单但慢）：

int main(){    float data[18] =    {        30, 60, 40, 60, 50, 40,        67, 88, 55, 33, 22, 97,        59, 69, 32, 46, 25, 45    };    CvMat mat;    cvInitMatHeader(&mat, 3, 6, CV_32FC1, data);    float element_3_2 = CV_MAT_ELEM(mat, float, 0, 2);    cout << element_3_2 << endl;    return 0;}

利用宏写矩阵的值：

int main(){    float data[18] =    {        30, 60, 40, 60, 50, 40,        67, 88, 55, 33, 22, 97,        59, 69, 32, 46, 25, 45    };    CvMat mat;    cvInitMatHeader(&mat, 3, 6, CV_32FC1, data);    float element = 7.7;    *((float*)CV_MAT_ELEM_PTR(mat, 2, 4)) = element;    float element_3_2 = CV_MAT_ELEM(mat, float, 2, 4);    cout << element_3_2 << endl;    return 0;}

但是这种使用宏的方法有个缺点，在每次调用宏的时候都要重新计算指针，即使宏使用起来容易，但是慢，所以不是存取矩阵的最好方法。

指针访问矩阵结构（麻烦）：

利用宏只能访问1维和2维的数组，下面列举cvPtr*D和cvGet*D等函数。
cvPtr*D可以是：cvPtr1D(一维)，cvPtr2D(二维），cvPtr3D(三维)，cvPtrND(多维)，
cvGet*D也类似有这系列函数。

uchar* cvPtr1D(    const CvArr* arr,           //访问矩阵    int          idx0,       //元素索引，也就是在数组中的坐标    int*            type = NULL//元素类型  );  uchar* cvPtr2D(    const CvArr* arr,    int          idx0,    int          idx1,    int*            type = NULL  );  uchar* cvPtr3D(    const CvArr* arr,    int          idx0,    int          idx1,    int          idx2,    int*            type = NULL  );  uchar* cvPtrND(    const CvArr* arr,    int*            idx,    int*            type                = NULL,    int          create_node      = 1,    unsigned*    precalc_hashval = NULL  );

实例：

//指针访问矩阵结构int main(){    float vals[] = { 1, 2, 3, 4 };    CvMat* rotmat = cvCreateMat(2, 2, CV_32FC1);    cvInitMatHeader        (        rotmat,        2,        2,        CV_32FC1,        vals        );    float *p = (float*)cvPtr2D(rotmat, 1, 0);    cout << *p << endl;    return 0;}cvGet*D系列函数返回的是

建立自己的指针访问（恰当的方法）:

#include "highgui.h"#include "cv.h"int main(){    float data[18] =    {        30, 60, 40, 60, 50, 40,        67, 88, 55, 33, 22, 97,        59, 69, 32, 46, 25, 45    };    CvMat mat;    cvInitMatHeader(&mat, 3, 3, CV_32FC2, data);    for (int y = 0; y < mat.rows; y++)    {        for (int x = 0; x < mat.cols; x++)        {            //CvScalar value = cvGetRealND(&mat, y, x,z);三维            CvScalar value = cvGet2D(&mat, y, x);            printf("(%f %f)", value.val[0], value.val[1]);        }        printf("\n");    }    return 0;}