OpenCV中Mat矩阵用法详解（包括多通道矩阵创建、矩阵运算等）

  在做项目期间，遇到过程序计算耗时长，实时性满足不了需求的问题。通过这一段时间的接触，总结了一些OpenCV中Mat类型的用法。

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目录

一、 Mat类型的创建

1.常用的有两种创建方式：

2.多通道矩阵创建：

二、Mat类型赋值和访问

1.单通道矩阵访问：

2.多通道的矩阵访问：

三、矩阵运算

1 基本概念

2 矩阵加减法

3 矩阵乘法

4 矩阵转置

5 求逆矩阵

6 计算矩阵非零元素个数

7 均值和标准差

8 求最大最小值

四、矩阵变换

1.矩阵通道分离函数

2.矩阵合并

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一、 Mat类型的创建

1.常用的有两种创建方式：

       1. Mat img(2, 4, CV_8UC3, Scalar(0, 255, 255));  

       2. Mat img=cvCreatMat(2, 4, CV_8UC3);   需要注意的是这种创建方式在用完的时候需要释放。img.release();

      其中：（2，4）表示创建的是2行4列的矩阵，CV_8UC3表示数据类型。

       常用的数据类型：

           CV_8UC1// 8位无符号单通道

           CV_8UC3// 8位无符号3通道

           CV_32FC1// 32位浮点型单通道

           CV_32FC3// 32位浮点型3通道

2.多通道矩阵创建：

      需要改变的是数据类型，例如我要创建一个100行200列300通道的矩阵，并且存储的内容是double类型的。

       Mat img=cvCreatMat(100, 200, CV_8FC(300));   其中300可以根据通道数而改变。

二、Mat类型赋值和访问

1.单通道矩阵访问：

    例如对img矩阵中第一行第一列赋值（同样也适用于访问）：

    img.at(0,0)=0.0;

2.多通道的矩阵访问：

    对矩阵第一个通道第一行第一列赋值（同样也适用于访问）：

    img.at>(行，列)[通道]=0.0；

三、矩阵运算

1 基本概念

 

 OpenCV的Mat类允许所有的矩阵运算。

 

2 矩阵加减法

 

我们可以使用"+"和"-"符号进行矩阵加减运算。

1. cv::Mat a= Mat::eye(Size(3,2), CV_32F);

2. cv::Mat b= Mat::ones(Size(3,2), CV_32F);

3. cv::Mat c= a+b;

4. cv::Mat d= a-b;

         

3 矩阵乘法

 

使用"*"号计算矩阵与标量相乘，矩阵与矩阵相乘（必须满足矩阵相乘的行列数对应规则）

Mat m1= Mat::eye(2,3, CV_32F); //使用cv命名空间可省略cv::前缀，下同

Mat m2= Mat::ones(3,2, CV_32F);

(m1+1).mul(m1+3)  //表示矩阵元素相乘（点乘）

 m1*m2            //表示矩阵相乘

 

4 矩阵转置

 

矩阵转置是将矩阵的行与列顺序对调（第i行转变为第i列）形成一个新的矩阵。OpenCV通过Mat类的t()函数实现。

Mat m1= Mat::eye(2,3, CV_32F);

Mat m1t = m1.t();// 转置

 

5 求逆矩阵

 

逆矩阵在某些算法中经常出现，在OpenCV中通过Mat类的inv()方法实现

Mat meinv = me.inv();// 求逆

单位矩阵的逆就是其本身。
 

 

6 计算矩阵非零元素个数

 

计算物体的像素或面积常需要用到计算矩阵中的非零元素个数，OpenCV中使用countNonZero()函数实现。

int nonZerosNum = countNonZero(me); // 非零元素个数

 

 

7 均值和标准差

 

OpenCV提供了矩阵均值和标准差计算功能，可以使用meanStdDev(src,mean,stddev)函数实现。

参数

• src – 输入矩阵或图像
• mean – 均值，OutputArray
• stddev – 标准差，OutputArray

// 均值方差

Mat mean;

Mat stddev;

meanStdDev(me, mean, stddev); //me为前文定义的5×5对角阵

需要说明的是，如果src是多通道图像或多维矩阵，则函数分别计算不同通道的均值与标准差，因此返回值mean和stddev为对应维度的向量。

Mat mean3;

Mat stddev3;

Mat m3(cv::Size(5,5),CV_8UC3,Scalar(255,200,100));

cout<<"m3 = "<

meanStdDev(m3, mean3, stddev3);

cout<<"mean3 = "<

cout<<"stddev3 = "<

system("pause");

 

8 求最大最小值

求输入矩阵的全局最大最小值及其位置，可使用函数：

 

void minMaxLoc(InputArray src, CV_OUT double* minVal,

CV_OUT double* maxVal=0, CV_OUT Point* minLoc=0,

CV_OUT Point* maxLoc=0, InputArray mask=noArray());

 

参数：

• src – 输入单通道矩阵（图像）.
• minVal – 指向最小值的指针， 如果未指定则使用NULL
• maxVal – 指向最大值的指针， 如果未指定则使用NULL
• minLoc – 指向最小值位置（2维情况）的指针， 如果未指定则使用NULL
• maxLoc – 指向最大值位置（2维情况）的指针， 如果未指定则使用NULL
• mask – 可选的蒙版，用于选择待处理子区域

// 求极值 最大、最小值及其位置

Mat img = imread("Lena.jpg",0);

imshow("original image",img);

double minVal=0,maxVal=0;

cv::Point minPt, maxPt;

minMaxLoc(img,&minVal,&maxVal,&minPt,&maxPt);

cout<<"min value = "<

cout<<"max value = "<

cout<<"minPt = ("<

cout<<"maxPt = ("<

cout<

cv::Rect rectMin(minPt.x-10,minPt.y-10,20,20);

cv::Rect rectMax(maxPt.x-10,maxPt.y-10,20,20);

cv::rectangle(img,rectMin,cv::Scalar(200),2);

cv::rectangle(img,rectMax,cv::Scalar(255),2);

imshow("image with min max location",img);

cv::waitKey();

 

四、矩阵变换

1.矩阵通道分离函数

 

split函数的功能是通道分离

原型

void split(const Mat& src,Mat *mvBegin)

 

void split(InputArray m, OutputArrayOfArrays mv);

用法很显然，第一个参数为要进行分离的图像矩阵，第二个参数可以是Mat数组的首地址，或者一个vector对象

std::vector channels;

1. Mat aChannels[3];

2. //src为要分离的Mat对象

3. split(src, aChannels); //利用数组分离

4. split(src, channels); //利用vector对象分离

5.  

6. imshow("B",channels[0]);

7. imshow("G",channels[1]);

8. imshow("R",channels[2]);

注意:opencv中，RGB三个通道是反过来的

 

2.矩阵合并

该函数用来合并通道

原型

版本一

void merge(const Mat* mv, size_t count, OutputArray dst);

第一个参数是图像矩阵数组，第二个参数是需要合并矩阵的个数，第三个参数是输出

版本二

void merge(const vector& mv, OutputArray dst );

第一个参数是图像矩阵向量容器，第二个参数是输出，这种方法无需说明需要合并的矩阵个数，vector对象自带说明
简单例子

std::vector channels;

1. Mat aChannels[3];

2.  

3. split(src, channels); //分离到数组

4. split(src, aChannels); //分离到vector对象

5.  

6. //do something

7. //xxxx

8.  

9. merge(channels, 3, mergeImg);

10. merge(aChannels, mergeImg);

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 上述文字及代码是本人亲手敲上去的，不对的地方请指正，希望对各位有帮助，欢迎大家跟我交流。

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