C++下OpenCV学习笔记----Mat类数据结构

C++下OpenCV学习笔记

----Mat类数据结构

一.简介

Mat不仅是非常有用的图像容器类，也是一个通用的矩阵类。

1. attention
   （1）不必再手动为Mat类开辟空间
   （2）不必在不需要时立即释放空间
2. 组成
   （1）矩阵头：包含矩阵尺寸、存储方法、存储地址等信息
   （2）一个指向存储所有像素值的矩阵的指针。其中，根据所选的存储方法的不同，矩阵可以是不同的维数。
3. 矩阵复制
   （1）浅拷贝：=和()
   引用计数机制，即让每个Mat对象拥有不同的信息头，但共享同一矩阵。通过让矩阵指针指向同一地址实现。使用拷贝构造函数时只复制信息头和矩阵指针，而不复制矩阵。
   1>代码实现

#include
using namespace cv;
int main()
{
	Mat a, c;   //仅创建信息头
	a = imread("C:\\Users\\441\\Desktop\\ZL\\夏目\\1.jpg");    //为矩阵开辟内存
	Mat b(a);   //使用拷贝构造函数
	c = a;    //使用赋值运算符
	imshow("a", a);
	imshow("b", b);
	imshow("c", c);
	waitKey(0);
	return 0;
}

        2>运行结果

         3>attention
          通过对任何一个对象作出改变也会影响其他对象。
         （2）创建只引用部分数据的信息头（以创建感兴趣区域ROI为例）
         a.使用矩阵界定
         1>代码实现

#include
using namespace cv;
int main()
{
	Mat a;   
	a = imread("C:\\Users\\441\\Desktop\\ZL\\夏目\\1.jpg");   
	Mat b(a, Rect(250, 125, 250, 150));
	imshow("a", a);
	imshow("b", b);
	waitKey(0);
	return 0;
}

         2>运行结果

         b.用行和列界定
         1>代码实现

#include
using namespace cv;
int main()
{
	Mat a;   
	a = imread("C:\\Users\\441\\Desktop\\ZL\\夏目\\1.jpg");   
	Mat b = a(Range(125, 275), Range::all());
	imshow("a", a);
	imshow("b", b);
	waitKey(0);
	return 0;
}

        2>运行结果

          （3）深拷贝
         a.完全深拷贝：clone()函数
         1>代码实现

#include
using namespace cv;
int main()
{
	Mat a;
	a = imread("C:\\Users\\441\\Desktop\\ZL\\夏目\\1.jpg");
	Mat b = a.clone();
	imshow("a", a);
	imshow("b", b);
	waitKey(0);
	return 0;
}

        2>运行结果

          3>attention
          在内存中申请新的空间，与原独立。
         b.copyTo()函数
          是否申请新的内存空间，取决于现矩阵头中的大小信息是否与原来的一致，若一致则只深拷贝并不申请新的空间，否则先申请空间后再进行拷贝。
         1>代码实现

#include
using namespace cv;
int main()
{
	Mat a, b;
	a = imread("C:\\Users\\441\\Desktop\\ZL\\夏目\\1.jpg");
	a.copyTo(b);    //a,b大小不一致，此时等同于clone()
	imshow("a", a);
	imshow("b", b);
	waitKey(0);
	return 0;
}

#include
using namespace cv;
int main()
{
	Mat a, b;
	a = imread("C:\\Users\\441\\Desktop\\ZL\\夏目\\1.jpg");
	b = a.col(250);
	a.col(270).copyTo(b);    //b与a.col(270)大小一致,将a的第270列赋值给第250列
	imshow("a", a);
	imshow("b", b);
	waitKey(0);
	return 0;
}

        2>运行结果

（猫咪老师的腿那边白了一条线）

二.显式创建Mat类的七种方法

1. 使用Mat()构造函数
   Mat(int rows, int cols, int type, const Scalar& s);

第一个和第二个参数：表示行数和列数。

第三个参数：表示存储元素的数据类型以及每个矩阵点的通道数
CV_[The number of bits per item][Signed or Unsigned][Type prefix]C[The channel number]
即：CV_[位数][带符号与否][类型前缀]C[通道数]

比较常用的数据格式

第四个参数：表示使用指定的定制化值来初始化矩阵

        1>代码实现

#include
#include
using namespace cv;
using namespace std;
int main()
{
	Mat A(2, 2, CV_8UC3, Scalar(0, 0, 255));
	cout << "A = " << endl << A << endl;
	return 0;
}

Scalar函数用法详见：Scalar函数用法

        2>运行结果

2. 在C/C++中通过构造函数进行初始化
   Mat(int ndims, const int* sizes, int type, const Scalar& s);

第一个参数：表示维度。
第二个参数：表示每个维度的尺寸。
第三和第四个参数：同1.

        1>代码实现

#include
#include
using namespace cv;
using namespace std;
int main()
{
	int size[3] = {3,3,3};
	Mat A(2, size, CV_8UC3, Scalar(0, 0, 255));
	cout << "A = " << endl << A << endl;
	return 0;
}

        2>运行结果

        3>attention
        第一个参数需要小于等于2。如果大于2，会报错：

3. 为已存在的IplImage(IPLIMAGE)指针创建信息头
   1>代码实现

#include
#include
using namespace cv;
using namespace std;
int main()
{
	IplImage* img = cvLoadImage("C:\\Users\\441\\Desktop\\ZL\\夏目\\1.jpg", 1);
	Mat A = cvarrToMat(img);   //转换IplImage*->Mat
	cout << "A = " << endl << A << endl;
	return 0;
}

        2>运行结果
只是部分=_=

4. 利用create()函数
   void Mat::create(int _rows, int _cols, int _type);

        1>代码实现

#include
#include
using namespace cv;
using namespace std;
int main()
{
	Mat A;
	A.create(3, 3, CV_8UC2);
	cout << "A = " << endl << A << endl;
	return 0;
}

        2>运行结果

        3>attention
        此创建方法不能为矩阵设初值，只是在改变尺寸时重新为矩阵数据开辟内存而已。

5. 采用Matlab式的初始化方法
   zeros()，ones()，eye()

        1>代码实现

#include
#include
using namespace cv;
using namespace std;
int main()
{
	Mat E = Mat::eye(4, 4, CV_64F);
	cout << "E = " << endl << E << endl;
	Mat O = Mat::ones(2, 2, CV_32F);
	cout << "O = " << endl << O << endl;
	Mat Z = Mat::zeros(3, 3, CV_32F);
	cout << "Z = " << endl << Z << endl;
	return 0;
}

        2>运行结果

6. 对小矩阵使用逗号分隔符式初始化函数
   1>代码实现

#include
#include
using namespace cv;
using namespace std;
int main()
{
	Mat A = (Mat_<double>(3, 3) << 0, -1, 0, -1, 7, -1, 0, -1, 0);
	cout << "A = " << endl << A << endl;
	return 0;
}

        2>运行结果

7. 为已存在的对象创建新信息头
   clone()，copyTo()

        1>代码实现

#include
#include
using namespace cv;
using namespace std;
int main()
{
	Mat A = (Mat_<double>(3, 3) << 0, -1, 0, -1, 7, -1, 0, -1, 0);
	Mat RowClone = A.row(1).clone();
	cout << "RowClone = " << endl << RowClone << endl;
	return 0;
}

        2>运行结果

三.构造函数Mat::Mat

Mat共有24个构造函数，包括一个默认构造函数和23个重载的构造函数。函数列表如下：

//! default constructor
Mat();

//! constructs 2D matrix of the specified size and type
// (_type is CV_8UC1, CV_64FC3, CV_32SC(12) etc.)
Mat(int rows, int cols, int type);
Mat(Size size, int type);

//! constucts 2D matrix and fills it with the specified value _s.
Mat(int rows, int cols, int type, const Scalar& s);
Mat(Size size, int type, const Scalar& s);

//! constructs n-dimensional matrix
Mat(int ndims, const int* sizes, int type);
Mat(int ndims, const int* sizes, int type, const Scalar& s);

//! copy constructor
Mat(const Mat& m);

//! constructor for matrix headers pointing to user-allocated data
Mat(int rows, int cols, int type, void* data, size_t step=AUTO_STEP);
Mat(Size size, int type, void* data, size_t step=AUTO_STEP);
Mat(int ndims, const int* sizes, int type, void* data, const size_t* steps=0);

//! creates a matrix header for a part of the bigger matrix
Mat(const Mat& m, const Range& rowRange, const Range& colRange=Range::all());
Mat(const Mat& m, const Rect& roi);
Mat(const Mat& m, const Range* ranges);

//! converts old-style CvMat to the new matrix; the data is not copied by default
Mat(const CvMat* m, bool copyData=false);

//! converts old-style CvMatND to the new matrix; the data is not copied by default
Mat(const CvMatND* m, bool copyData=false);

//! converts old-style IplImage to the new matrix; the data is not copied by default
Mat(const IplImage* img, bool copyData=false);

//! builds matrix from std::vector with or without copying the data
template explicit Mat(const vector<_Tp>& vec, bool copyData=false);

//! builds matrix from cv::Vec; the data is copied by default
template explicit Mat(const Vec<_Tp, n>& vec, bool copyData=true);

//! builds matrix from cv::Matx; the data is copied by default
template explicit Mat(const Matx<_Tp, m, n>& mtx, bool copyData=true);

//! builds matrix from a 2D point
template explicit Mat(const Point_<_Tp>& pt, bool copyData=true);

//! builds matrix from a 3D point
template explicit Mat(const Point3_<_Tp>& pt, bool copyData=true);

//! builds matrix from comma initializer
template explicit Mat(const MatCommaInitializer_<_Tp>& commaInitializer);

//! download data from GpuMat
explicit Mat(const gpu::GpuMat& m);

//! destructor - calls release()
~Mat();

四.Mat类成员函数