OpenCV学习备忘 Vol .3 CvMat矩阵基本介绍

 

参考书籍及资料

• OpenCV中文社区
• 《学习OpenCV》

内容提要

介绍CvMat矩阵数据类型的基本信息

 

CvMat:矩阵头

typedef struct CvMat{
  int type;
  int step:
  int* refcount;
  union{
      uchar* ptr;
      short* s;
      int* i;
      float* fl;
      double* db;
  }data;
union{
     int rows;
     int heights;
};
union{
   int cols;
  int width;
};
}CvMat; 

 

数据结构中大部分都使用union,虽然OpenCV是用C编写的，但其思想还是面向对象的。理解起来应该没有很大难度。说一下几个重点：

Union联合

C语言中常用的数据结构之一，类似的有struct结构体。但是不同的是，struct中的每个属性都是独立的数据，而一个union中的属性是公用一端内存地址的，而这个内存地址的长度是取决于union中最大的数据类型的。所以通常一个union中只有一个属性是有效的。

指针

CvMat的矩阵头中大量使用指针，旨在处理分散的数据，并且使得CvMat的开销变得更小，更灵活。而同样的缺点是，大部分的童鞋对于指针的理解都不太深，主要是自从Java之后都开始弱化指针的概念。

矩阵的创建

• CvMat* cvCreateMat(int rows,int cols,int type);
• CvMat* cvCreateMatHeader(int rows,int cols,int type);
• CvMat* cvInitMatHeader(CvMat* mat,int rows,int cols,int type,void* data=NULL,int step=CV_AUTOSTEP );
• CvMat* cvMat(int rows,int cols,int type,void data*=NULL);

cvInitMatHeader与cvMat都只是简单的创建了一下基本的信息，但是没有初始化数据。然后利用指针将分布的数据链接起来。

 

例 创建一个简单的CvMat

 

float vals[]={0.1,0.2,0.3,0.4};
CvMat mat;
cvInitMatHeader(&mat,2,2,CV_32FC1,vals);

 

 

 

矩阵数据的读取方式

利用CV_MAT_ELEM读取

CvMat * mat=cvCreateMat(5,5,CV_32FC1);

float element_3_2= CV_MAT_ELEM(*mat, float, 3, 2);

 

利用CV_MAT_ELEM_PTR读取

例.设置矩阵中的一个位置的值

 

CvMat * mat=cvCreateMat(5,5,CV_32FC1);
float element_3_2 = 1.0;
*( (float *)CV_MAT_ELEM_PTR(*mat,3,2) )=element_3_2;

 

利用cvPtr读取

上面的两个宏都只能支持1,2D的矩阵，如果超过2D，变为3D或者ND的时候需要使用cvPtr系列函数读取，当然cvPtr自身也支持1D和2D的矩阵。通常这系列的函数都是一样的参数列表（目标矩阵,坐标1，坐标2…,类型）;

例.使用cvPTr*D读取据矩阵

• uchar* cvPtr1D( const CvArr* arr, int idx0, int* type CV_DEFAULT(NULL));

• uchar* cvPtr3D( const CvArr* arr, int idx0, int idx1, int idx2,int* type CV_DEFAULT(NULL));

cvPtr系列是获取指针，故可以修改相关的位置的值。如果只是用于读取可以使用相同签名的cvGet*D函数

关于cvGet*D和cvPrt*D的比较

• 因为get系列都是有独立的返回值的，在某些对内存开销有限定要求的情况下，不太适合使用。推荐使用ptr系列
• 由于ptr系列返回的都是指针，故可以使用指针一些地址算术特性做一些位置偏移的操作。
• 使用step和ptr进行位置移动，因为在cvMat中每一行的长度都是4的倍数（因为计算方便）故只是简单的靠width和cols是无法正确移动到想要的位置的。如width是3但是想要移动至下一行其实还是要移动4个位置。偏移量为step/数据类型大小。如矩阵数据内容为int型，则需要移动step/4至相同列的下一行位置。

使用cvSet*D对矩阵进行赋值

其实该函数与get系列函数是对应的，只能对指定位置进行赋值操作。不做过多的解释。

 

点的数组矩阵

假设需要抽样一个3D系上的的N个点，主要有以下几种方法进行矩阵化：

1. N行,3列的CV32FC1矩阵
2. 3行,N列的CV32FC1矩阵
3. 1行,N列的CV32FC3矩阵
4. N行,1列的CV32FC3矩阵

参数中32F表示32 float,而C3表示channel 3既3通道。

N行,3列的CV32FC1矩阵

3列分别表示x,y,z坐标。则其数组的形式为

每一行表示一个点，还每个点的0,1,2表示x,y,z坐标则

point[3]={x,y,z}

pints[n]={point1,point2……};

 

3行,N列的CV32FC2矩阵

三行分别代表x,y,z坐标，而其位置代表是第几个点。

第一行即{x0,x1,x3….},第二行{y0,y1,y2….}一次类推

如果需要标示一个点则为 [0][i],[1][i],[2][i]

1行,N列的CV32FC3矩阵

其实3导通就是将每一个通道的值一次排列存在，其内存结构域 N行3列的矩阵是一样的.