OpenCV里面用到了很多图像相关的数据结构,熟练掌握它们是学习图像的基础。
1、IplImage
IplImage |
IplImage IPL 图像头 typedef struct _IplImage { int nSize; /* IplImage大小 */ int ID; /* 版本 (=0)*/ int nChannels; /* 大多数OPENCV函数支持1,2,3 或 4 个通道 */ int alphaChannel; /* 被OpenCV忽略 */ int depth; /* 像素的位深度: IPL_DEPTH_8U, IPL_DEPTH_8S, IPL_DEPTH_16U, IPL_DEPTH_16S, IPL_DEPTH_32S, IPL_DEPTH_32F and IPL_DEPTH_64F 可支持 */ char colorModel[4]; /* 被OpenCV忽略 */ char channelSeq[4]; /* 同上 */ int dataOrder; /* 0 - 交叉存取颜色通道, 1 - 分开的颜色通道. cvCreateImage只能创建交叉存取图像 */ int origin; /* 0 - 顶—左结构, 1 - 底—左结构 (Windows bitmaps 风格) */ int align; /* 图像行排列 (4 or 8). OpenCV 忽略它,使用 widthStep 代替 */ int width; /* 图像宽像素数 */ int height; /* 图像高像素数*/ struct _IplROI *roi;/* 图像感兴趣区域. 当该值非空只对该区域进行处理 */ struct _IplImage *maskROI; /* 在 OpenCV中必须置NULL */ void *imageId; /* 同上*/ struct _IplTileInfo *tileInfo; /*同上*/ int imageSize; /* 图像数据大小(在交叉存取格式下imageSize=image->height*image->widthStep),单位字节*/ char *imageData; /* 指向排列的图像数据 */ int widthStep; /* 排列的图像行大小,以字节为单位 */ int BorderMode[4]; /* 边际结束模式, 被OpenCV忽略 */ int BorderConst[4]; /* 同上 */ char *imageDataOrigin; /* 指针指向一个不同的图像数据结构(不是必须排列的),是为了纠正图像内存分配准备的 */ } IplImage; IplImage结构来自于 Intel Image Processing Library(是其本身所具有的)。OpenCV 只支持其中的一个子集: alphaChannel 在OpenCV中被忽略。 colorModel 和channelSeq 被OpenCV忽略。OpenCV颜色转换的唯一函数 cvCvtColor把原图像的颜色空间的目标图像的颜色空间作为一个参数。 dataOrder 必须是IPL_DATA_ORDER_PIXEL (颜色通道是交叉存取),然而平面图像的被选择通道可以被处理,就像COI(感兴趣的通道)被设置过一样。 align 是被OpenCV忽略的,而用 widthStep 去访问后继的图像行。 不支持maskROI 。处理MASK的函数把他当作一个分离的参数。MASK在 OpenCV 里是 8-bit,然而在 IPL他是 1-bit。 tileInfo 不支持。 BorderMode和BorderConst是不支持的。每个 OpenCV 函数处理像素的邻近的像素,通常使用单一的固定代码边际模式。 除了上述限制,OpenCV处理ROI有不同的要求。要求原图像和目标图像的尺寸或 ROI的尺寸必须(根据不同的操作,例如cvPyrDown 目标图像的宽(高)必须等于原图像的宽(高)除以2 ±1)精确匹配,而IPL处理交叉区域,如图像的大小或ROI大小可能是完全独立的。 |
2、CvMat
CvMat |
CvMat 多通道矩阵 typedef struct CvMat { int type; /* CvMat 标识 (CV_MAT_MAGIC_VAL), 元素类型和标记 */ int step; /* 以字节为单位的行数据长度*/ int* refcount; /* 数据引用计数 */ union { uchar* ptr; short* s; int* i; float* fl; double* db; } data; /* data 指针 */ #ifdef __cplusplus union { int rows; int height; }; union { int cols; int width; }; #else int rows; /* 行数 */ int cols; /* 列数*/ #endif } CvMat; |
3、CvArr
CvArr |
CvArr 不确定数组 typedef void CvArr; CvArr* 仅仅是被用于作函数的参数,用于指示函数接收的数组类型可以不止一个,如 IplImage*, CvMat* 甚至 CvSeq*. 最终的数组类型是在运行时通过分析数组头的前4 个字节判断。 |
4、CvPoint2D32f
CvPoint2D32f |
CvPoint2D32f 二维坐标下的点,类型为浮点 typedef struct CvPoint2D32f { float x; /* X坐标, 通常以0为基点*/ float y; /* Y坐标, 通常以0为基点*/ } CvPoint2D32f; /* 构造函数 */ inline CvPoint2D32f cvPoint2D32f( double x, double y ); /* 从CvPoint转换来 */ inline CvPoint2D32f cvPointTo32f( CvPoint point ); |
5、CvPoint
CvPoint |
CvPoint 二维坐标系下的点,类型为整型 typedef struct CvPoint { int x; /* X坐标, 通常以0为基点 */ int y; /* y坐标, 通常以0为基点 */ } CvPoint; /* 构造函数 */ inline CvPoint cvPoint( int x, int y ); /* 从 CvPoint2D32f类型转换得来 */ inline CvPoint cvPointFrom32f( CvPoint2D32f point ) |
6、CvRect
CvRect |
CvRect 矩形框的偏移和大小 typedef struct CvRect { int x; /* 方形的最左角的x-坐标 */ int y; /* 方形的最上或者最下角的y-坐标 */ int width; /* 宽 */ int height; /* 高 */ } CvRect; /* 构造函数*/ inline CvRect cvRect( int x, int y, int width, int height ); |
7、CvHistogram
CvHistogram |
CvHistogram 多维直方图 typedef struct CvHistogram { int type; CvArr* bins; float thresh[CV_MAX_DIM][2]; /* for uniform histograms */ float** thresh2; /* for non-uniform histograms */ CvMatND mat; /* embedded matrix header for array histograms */ } CvHistogram; |
8、CvMemStorage
CvMemStorage
Growing memory storage
typedef struct CvMemStorage
{
struct CvMemBlock* bottom;/* first allocated block */
struct CvMemBlock* top; /* the current memory block - top of the stack */
struct CvMemStorage* parent; /* borrows new blocks from */
int block_size; /* block size */
int free_space; /* free space in the top block (in bytes) */
} CvMemStorage;
内存存储器是一个可用来存储诸如序列,轮廓,图形,子划分等动态增长数据结构的底层结构。它是由一系列以同等大小的内存块构成,呈列表型 ---bottom 域指的是列首,top 域指的是当前指向的块但未必是列尾.在bottom和top之间所有的块(包括bottom, 不包括top)被完全占据了空间;在 top和列尾之间所有的块(包括块尾,不包括top)则是空的;而top块本身则被占据了部分空间 -- free_space 指的是top块剩馀的空字节数。
新分配的内存缓冲区(或显式的通过 cvMemStorageAlloc 函数分配,或隐式的通过 cvSeqPush, cvGraphAddEdge等高级函数分配)总是起始于当前块(即top块)的剩馀那部分,如果剩馀那部分能满足要求(够分配的大小)。分配后,free_space 就减少了新分配的那部分内存大小,外加一些用来保存适当列型的附加大小。当top块的剩馀空间无法满足被分配的块(缓冲区)大小时,top块的下一个存储块被置为当前块(新的top块) -- free_space 被置为先前分配的整个块的大小。
如果已经不存在空的存储块(即:top块已是列尾),则必须再分配一个新的块(或从parent那继承,见 cvCreateChildMemStorage)并将该块加到列尾上去。于是,存储器(memory storage)就如同栈(Stack)那样, bottom指向栈底,(top, free_space)对指向栈顶。栈顶可通过 cvSaveMemStoragePos保存,通过 cvRestoreMemStoragePos 恢复指向, 通过 cvClearStorage 重置。
9、CvSeq
CvSeq
可动态增长元素序列(OpenCV_1.0已发生改变,详见cxtypes.h) Growable sequence of elements
#define CV_SEQUENCE_FIELDS() \
int flags; /* micsellaneous flags */ \
int header_size; /* size of sequence header */ \
struct CvSeq* h_prev; /* previous sequence */ \
struct CvSeq* h_next; /* next sequence */ \
struct CvSeq* v_prev; /* 2nd previous sequence */ \
struct CvSeq* v_next; /* 2nd next sequence */ \
int total; /* total number of elements */ \
int elem_size;/* size of sequence element in bytes */ \
char* block_max;/* maximal bound of the last block */ \
char* ptr; /* current write pointer */ \
int delta_elems; /* how many elements allocated when the sequence grows (sequence granularity) */ \
CvMemStorage* storage; /* where the seq is stored */ \
CvSeqBlock* free_blocks; /* free blocks list */ \
CvSeqBlock* first; /* pointer to the first sequence block */
typedef struct CvSeq
{
CV_SEQUENCE_FIELDS()
} CvSeq;
结构CvSeq是所有OpenCV动态数据结构的基础。在1.0版本中,将前六个成员剥离出来定义成一个宏. 通过不同寻常的宏定义简化了带有附加参数的结构 CvSeq 的扩展。为了扩展 CvSeq, 用户可以定义一新的数据结构或在通过宏CV_SEQUENCE_FIELDS()所包括的 CvSeq 的域后在放入用户自定义的域。
有两种类型的序列 -- 稠密序列和稀疏序列。稠密序列都派生自 CvSeq, 它们用来代表可扩展的一维数组 -- 向量,栈,队列,双端队列。数据间不存在空隙(即:连续存放)-- 如果元素从序列中间被删除或插入新的元素到序列中(不是两端),那么此元素后边的相关元素会被移动。稀疏序列都派生自 CvSet,后面会有详细的讨论。它们都是由节点所组成的序列,每一个节点要么被占用空间要么是空,由 flag 标志指定。这些序列作为无序的数据结构而被使用,如点集,图,哈希表等。
域 header_size(结构的大小) 含有序列头部节点的实际大小,此大小大于或等于 sizeof(CvSeq).当这个宏用在序列中时,应该等于 sizeof(CvSeq),若这个宏用在其他结构中,如CvContour,结构的大小应该大于sizeof(CvSeq); 域 h_prev, h_next, v_prev, v_next 可用来创建不同序列的层次结构。域 h_prev, h_next 指向同一层次结构前一个和后一个序列,而域 v_prev, v_next指向在垂直方向上的前一个和后一个序列,即:父亲和子孙。
域 first 指向第一个序列快,块结构在后面描述。
域 total 包含稠密序列的总元素数和稀疏序列被分配的节点数。
域 flags 的高16位描述(包含)特定的动态结构类型(CV_SEQ_MAGIC_VAL 表示稠密序列,CV_SET_MAGIC_VAL 表示稀疏序列),同时包含形形色色的信息。
低 CV_SEQ_ELTYPE_BITS 位包含元素类型的 ID(标示符)。大多数处理函数并不会用到元素类型,而会用到存放在 elem_size 中的元素大小 。如果序列中包含 CvMat 中的数据,那么元素的类型就与 CvMat 中的类型相匹配, 如:CV_32SC2 可以被使用为由二维空间中的点序列, CV_32FC1用为由浮点数组成的序列等。通过宏 CV_SEQ_ELTYPE(seq_header_ptr) 来获取序列中元素的类型。处理数字序列的函数判断: elem.size 等同于序列元素的大小。除了与 CvMat 相兼容的类型外,还有几个在头 cvtypes.h 中定义的额外的类型。
10、CvBox2D
CvBox2D
旋转的二维盒子
typedef struct CvBox2D
{
CvPoint2D32f center; /* 盒子的中心 */
CvSize2D32f size; /* 盒子的长和宽 */
float angle; /* 水平轴与第一个边的夹角,用弧度表示*/
}
CvBox2D;
11、CvConvexityDefect
用来描述一个简单轮廓凸性缺陷的结构体
typedef struct CvConvexityDefect
{
CvPoint* start; /* 缺陷开始的轮廓点 */
CvPoint* end; /* 缺陷结束的轮廓点 */
CvPoint* depth_point; /* 缺陷中距离凸形最远的轮廓点(谷底) */
float depth; /* 谷底距离凸形的深度*/
} CvConvexityDefect;
Picture. 手部轮廓的凸形缺陷.