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OpenCV中矩陣的定義(Learning OpenCV第三章) OpenCV是Intel?開源計算機視覺庫,。它由一系列 C 函數(shù)和少量 C++ 類構成，實現(xiàn)了圖像處理和計算機視覺方面的很多通用算法,。
關于OpenCV的基本使用,，大家可以去看網(wǎng)站http://www.。我這里是學習一本書Learning OpenCV時,所進行的資料整理,。
當使用OpenCV時,，你會經(jīng)常使用IplImage類型，該類型是OpenCV的基礎圖像類型,。圖像可能是灰度圖,，彩色圖，四通道圖(RGB+Alpha)等,，而每個通道可能是整數(shù)或浮點數(shù)類型,。OpenCV提供了對圖像的大量處理操作函數(shù)。
在我們討論IplImage之前,，我們需要看另一個數(shù)據(jù)類型：CvMat,即OpenCV的矩陣類型,。盡管OpenCV是用C語言實現(xiàn)的，但是CvMat和IplImage的關系其實就類似于C++中的類的繼承關系,。IplImage類繼承自CvMat類,。所以，我們最好先了解一下IplImage的基類CvMat類的情況,，然后再看更復雜的IplImage類,。而CvArr類，是CvMat類的抽象基類,。正因為CvArr類是基類,，所以當我們看到OpenCV的函數(shù)參數(shù)為CvArr*類型的參數(shù)時，我們可以代入CvMat*或者IplImage*類型的實參。
CvMat矩陣數(shù)據(jù)結構
當我們學習CvMat之前,，我們必須知道兩個事情,，首先OpenCV中是沒有"vector(向量)"數(shù)據(jù)類型的，當我們需要一個"vector"時,，我們就使用一個三行一列的矩陣,。其次,，OpenCV中矩陣的概念比線性代數(shù)中矩陣的概念更抽象和復雜一些一些,。例如，創(chuàng)建矩陣的函數(shù)：CvMat* cvCreateMat(int rows,int cols,int type),其中type代表預定義的數(shù)據(jù)類型,，即矩陣中每一個元素的數(shù)據(jù)類型,，該類型的形式是:CV_<bit數(shù)>(S|U|F)C<通道數(shù)>,例如，數(shù)據(jù)類型可能是CV32FC1,即32bit的浮點數(shù),，或CV_8UC3,8bit的無符號整數(shù),，或CV_8UC3,無符號8bit整數(shù),3通道,等等。我們會發(fā)現(xiàn),，cvMat里,，矩陣中行和列上的每一個元素，不必是一個單獨的數(shù)字,，可能是一系列數(shù)字(有幾個通道就有幾個數(shù)字),。每一個元素可以代表多個值，就允許了我們在矩陣中包含一個RGB的圖像,。
從內部的結構上看,，CvMat相當?shù)暮唵危覀兛梢酝ㄟ^代碼看一下該數(shù)據(jù)結構的原型(代碼在.../opencv/cxcore/include/cxtypes.h)：
其中包含了width,height,type,step(是一行元素的長度,，與width類似,，但以字節(jié)計算)，以及指向數(shù)據(jù)的指針.你可以通過CvMat數(shù)據(jù)類型的變量直接接觸該類型內部的成員,，例如,，CvMat* matrix ，就可以用matrix->height,matrix->width來獲得矩陣的尺寸,。又或者通過OpenCV的函
數(shù)來獲得,。例如，可以用cvGetSize(CvMat*)來獲得CvSize對象,，這代表該矩陣的長和寬,。
typedef struct CvMat
{
int type;
int step; /* for internal use only */
int* refcount;
int hdr_refcount; union
{
uchar* ptr;
short* s;
int* i;
float* fl;
double* db;
} data; #ifdef __cplusplus
union
{
int rows;
int height;
}; union
{
int cols;
int width;
};
#else
int rows;
int cols;
#endif }
CvMat; 以上，是該CvMat類型的數(shù)據(jù)的“頭部”,，即矩陣的定義部分,。許多OpenCV的函數(shù)，將矩陣的頭部和數(shù)據(jù)部分分開處理,。
矩陣的創(chuàng)建可以用多種方法,，最簡單的一種是CvMat* cvCreateMat(int rows,int cols,int type),該方法既設置了矩陣的頭部,，又為數(shù)據(jù)部分分配了內存空間，該函數(shù)是cvCreateMatHeader()和cvCreateData()的合并縮寫,。cvCreateMatHeader()只創(chuàng)建CvMat頭部,，但不為數(shù)據(jù)部分分配空間。而cvCreateData()則是為矩陣的數(shù)據(jù)部分分配了內存空間,。有時候,，我們只需要cvCreateMatHeader()就可以了，因為基于一些理由,，我們可能已經(jīng)為數(shù)據(jù)部分分配了空間,，或者此時分配空間還不是時候。另一個創(chuàng)建矩陣的方法cvCloneMat(CvMat*)是從一個已經(jīng)有的矩陣,，來“克隆”出一個新的矩陣來,。當我們不再需要某矩陣時，我們需要調用長cvReleaseMat(CvMat*)來釋放它,。
就象其他的OpenCV數(shù)據(jù)類型一樣,，矩陣數(shù)據(jù)類型有一個構造函數(shù)，CvMat cvMat( int rows, int cols, int type, void* data=NULL );這個函數(shù)沒有為矩陣的數(shù)據(jù)部分分配空間,，只是初始化了矩陣的頭部,，類似cvInitMatheader()。 以下是這些函數(shù)的原型： 1,，CreateMat 創(chuàng)建矩陣 CvMat* cvCreateMat( int rows, int cols, int type ); rows
矩陣行數(shù),。
cols
矩陣列數(shù)。
type
矩陣元素類型,。 通常以 CV_<比特數(shù)>(S|U|F)C<通道數(shù)>型式描述,， 例如: CV_8UC1 意思是一個8-bit 無符號單通道矩陣, CV_32SC2 意思是一個32-bit 有符號二個通道的矩陣。 函數(shù) cvCreateMat 為新的矩陣分配頭和下面的數(shù)據(jù),，并且返回一個指向新創(chuàng)建的矩陣的指針,。是下列操作的縮寫型式: CvMat* mat = cvCreateMatHeader( rows, cols, type );
cvCreateData( mat );
矩陣按行存貯。所有的行以4個字節(jié)對齊,。
2,，CreateMatHeader
創(chuàng)建新的矩陣頭 CvMat* cvCreateMatHeader( int rows, int cols, int type ); rows 矩陣行數(shù). cols
矩陣列數(shù).
type
矩陣元素類型(見 cvCreateMat). 函數(shù) cvCreateMatHeader 分配新的矩陣頭并且返回指向它的指針. 矩陣數(shù)據(jù)可被進一步的分配，使用cvCreateData 或通過 cvSetData明確的 分配數(shù)據(jù).
3,，ReleaseMat
刪除矩陣 void cvReleaseMat( CvMat** mat ); mat
雙指針指向矩陣. 函數(shù)cvReleaseMat 縮減矩陣數(shù)據(jù)參考計數(shù)并且釋放矩陣頭 : if( *mat )
cvDecRefData( *mat );
cvFree( (void**)mat ); 4,，InitMatHeader 初始化矩陣頭 CvMat* cvInitMatHeader( CvMat* mat, int rows, int cols, int type,
void* data=NULL, int step=CV_AUTOSTEP ); mat
指針指向要被初始化的矩陣頭.
rows
矩陣的行數(shù).
cols
矩陣的列數(shù).
type
矩陣元素類型.
data
可選的，將指向數(shù)據(jù)指針分配給矩陣頭.
step
排列后的數(shù)據(jù)的整個行寬,，默認狀態(tài)下,，使用STEP的最小可能值。也就是說默認情況下假定矩陣的行與行之間無隙. 函數(shù) cvInitMatHeader 初始化已經(jīng)分配了的 CvMat 結構. 它可以被OpenCV矩陣函數(shù)用于處理原始數(shù)據(jù)。 例如, 下面的代碼計算通用數(shù)組格式存貯的數(shù)據(jù)的矩陣乘積. 計算兩個矩陣的積 double a[] = { 1, 2, 3, 4,
5, 6, 7, 8,
9, 10, 11, 12 }; double b[] = { 1, 5, 9,
2, 6, 10,
3, 7, 11,
4, 8, 12 }; double c[9];
CvMat Ma, Mb, Mc ; cvInitMatHeader( &Ma, 3, 4, CV_64FC1, a );
cvInitMatHeader( &Mb, 4, 3, CV_64FC1, b );
cvInitMatHeader( &Mc, 3, 3, CV_64FC1, c ); cvMatMulAdd( &Ma, &Mb, 0, &Mc );
// c 數(shù)組存貯 a(3x4) 和 b(4x3) 矩陣的積
5,，Mat
初始化矩陣的頭 CvMat cvMat( int rows, int cols, int type, void* data=NULL ); rows
矩陣行數(shù)
cols
列數(shù).
type
元素類型(見CreateMat).
data
可選的分配給矩陣頭的數(shù)據(jù)指針 . 函數(shù) cvMat 是個一快速內連函數(shù),，替代函數(shù) cvInitMatHeader. 也就是說它相當于: CvMat mat;
cvInitMatHeader( &mat, rows, cols, type, data, CV_AUTOSTEP ); 6，CloneMat 創(chuàng)建矩陣拷貝 CvMat* cvCloneMat( const CvMat* mat ); mat
輸入矩陣. 函數(shù) cvCloneMat 創(chuàng)建輸入矩陣的一個拷貝并且返回該矩陣的指針. 以下的例子中,，我們讓矩陣的數(shù)據(jù)部分指向了已經(jīng)分配好了的數(shù)據(jù)： float vals[] = { 0.866025, -0.500000, 0.500000, 0.866025};
CvMat rotmat;
cvInitMatHeader(
&rotmat,
2,
2,
CV_32FC1,
vals
);
當我們定義好了矩陣,，我們可以通過一些函數(shù)查看矩陣的屬性，例如：cvGetElemType(const cvArr* arr),cvGetDims(const CvArr* arr,int* sizes=NULL),cvGetDimSize(const CvArr* arr,index) 7.GetElemType 返回數(shù)組元素類型 int cvGetElemType( const CvArr* arr ); arr
輸入數(shù)組. 函數(shù) GetElemType 返回數(shù)組元素類型就像在cvCreateMat 中討論的一樣: CV_8UC1 ... CV_64FC4
8.GetDims, GetDimSize
返回數(shù)組維數(shù)和他們的大小或者特殊維的大小 int cvGetDims( const CvArr* arr, int* sizes=NULL );
int cvGetDimSize( const CvArr* arr, int index ); arr
輸入數(shù)組.
sizes
可選的輸出數(shù)組維尺寸向量,，對于2D數(shù)組第一位是數(shù)組行數(shù)（高）,，第二位是數(shù)組列數(shù)（寬）
index
以0為基準的維索引下標（對于矩陣0意味著行數(shù)，1意味著列數(shù),，對于圖象0意味著高,，1意味著寬,。 函數(shù) cvGetDims 返回維數(shù)和他們的大小,。如果是 IplImage 或 CvMat 總是返回2，不管圖像/矩陣行數(shù),。函數(shù) cvGetDimSize 返回特定的維大?。烤S的元素數(shù)）。 以下是一個例子：
#pragma comment( lib, "cxcore.lib" )
#include "cv.h"
#include <stdio.h>
void main()
{
CvMat rotmat;
int sizes[2];
float array[] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14};
//注意,，此句更改為 cvInitMatHeader(&rotmat,3,5,CV_32FC1,NULL);時,，cvGetDimSize不能起作用
cvInitMatHeader(&rotmat,3,5,CV_32FC1,array);
int type = cvGetElemType(&rotmat);
cvGetDims(&rotmat,sizes);
printf("type=%d\n",type);
printf("height=%d,width=%d\n",sizes[0],sizes[1]);
printf("height=%d,width=%d\n",cvGetDimSize(&rotmat, 0),cvGetDimSize(&rotmat, 1));
}
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