OpenCV基礎篇之Mat數據結構

程序及分析

1. Mat是OpenCV最基本的數據結構，Mat即矩陣（Matrix）的縮寫，Mat數據結構主要包含2部分：Header和Pointer。Header中主要包含矩陣的大小，存儲方式，存儲地址等信息；Pointer中存儲指向像素值的指針。我們在讀取圖片的時候就是將圖片定義為Mat類型，其重載的構造函數一大堆，

   class CV_EXPORTS Mat { public: //! 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); ...... }

   要了解如何初始化Mat結構，就應該了解它的構造函數，比如程序中的第一初始化方式調用額就是

   Mat(int _rows, int _cols, int _type, const Scalar& _s);

   這個構造函數。

   IplImage*是C語言操作OpenCV的數據結構，在當時C操縱OpenCV的時候，地位等同于Mat，OpenCV為其提供了一個接口，很方便的直接將IplImage轉化為Mat，即使用構造函數

   Mat(const IplImage* img, bool copyData=false);

   上面程序中的第二種方法就是使用的這個構造函數。

2. 關于Mat數據復制：前面說過Mat包括頭和數據指針，當使用Mat的構造函數初始化的時候，會將頭和數據指針復制（注意：只是指針復制，指針指向的地址不會復制），若要將數據也復制，則必須使用copyTo或clone函數

   

3. Mat還有幾個常用的成員函數，在之后的文章中將會使用到：

   //! returns true iff the matrix data is continuous // (i.e. when there are no gaps between successive rows). // similar to CV_IS_MAT_CONT(cvmat->type) bool isContinuous() const;

   這了解上面的函數作用前，得了解下OpenCV中存儲像素的方法，如下，灰度圖（單通道）存儲按行列存儲，

   

   三通道RGB存儲方式如下，每列含有三個通道，

   

   為了加快訪問的速度，openCV往往會在內存中將像素數據連續地存儲成一行，isContinus()函數的作用就是用于判斷是否連續存儲成一行。存儲成一行有什么好處呢？給定這行的頭指針p，則只要使用p++操作就能逐個訪問數據。

   因此當判斷存放在一行的時候，可以通過數據指針++很容易遍歷圖像像素：

   long nRows = M.rows * M.channels(); // channels()也是Mat中一個常用的函數，用于獲取通道數（RGB=3，灰度=1） long nCols = M.cols; uchar *p = M.data; // 數據指針 if(M.isContinuous()) { nCols *= nRows; for (long i=0; i < nCols; i++) { *p++ = ...; // 像素賦值或讀取操作 } }

   請注意以上幾個常用的Mat成員遍歷和函數：

   M.row; // 返回圖像行數 M.nCols; // 返回圖像列數 M.channels(); //返回通道數 M.isContinuous(); // 返回bool類型表示是否連續存儲

4. 更多關于Mat的信息請參考安裝目錄下的include/opencv2/core.hpp文件

效果

左邊是矩陣的一些操作輸出結果，右邊的圖是通過IplImage *結構讀入，轉換為Mat后顯示結果。

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