Mat類的介紹與圖像的讀寫

Mat類的介紹與圖像的讀寫

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1. Mat類的介紹

opencv2.x採用全行的圖像數據結構Mat。Mat結構不需要我們爲其手動開闢空間，也不需要立即釋放存儲空間，Mat類能夠自動管理內存。Mat類由矩陣頭和指向存儲所有像素值的矩陣真的指針構成。Mat類表示一個n維的密集數值單通道或多通道數組，它可用於存儲實數或負數值的向量和矩陣/灰度或彩色圖像/體素/向量場/點雲/張量/直方圖等。

Mat類代碼如下：

class CV_EXPORTS Mat
{
public:
	// 標誌位
	int flags;
	// 數組的維數
	int dims;
	// 行數和列數
	int rows, cols;
	// 指向實際存儲數據的指針
	uchar* data;
	// 指針的引用計數器，當陣列指向用戶分配的數據時，指針爲零
	int* refcount;
}

矩陣的頭是一個固定大小的結構，而它所指向的數據存儲於data指針指向的內存空間。

2. Mat類的構造函數與使用

Mat::Mat()	無參構造函數
Mat::Mat(int rows, cols)	創建行數爲rows，列數爲cols，類型爲type的圖像
Mat::Mat(Size size, int type)	創建大小爲size，類型爲type的圖像
Mat::Mat(int rows, int cols, int type, const Scaler& s)	創建行數爲rows，列數爲cols，類型爲type的圖像，並將圖像所有元素初始化爲s
Mat::Mat(Size size, int type, const Scaler& s)	創建大小爲size，類型爲type的圖像，並將所有元素初始化爲s
Mat::Mat(const Mat& m)	將m複製給新創建的對象，此處並不會對象相數據進行復制，二者公用圖像數據，即二者的data指針指向同一個地方

這裏的type是用來指定圖像的數據類型和同道數，常用的type由下表列出

type類型	含義
CV_8UC1	單通道圖像，每個像素爲8位無符號數
CV_16SC1	單通道圖像，每個像素點爲16位有符號數
CV_64FC3	3通道圖像，每個像素點數據類型爲64位浮點數

Mat使用舉例

#include <iostream>
#include <opencv2/imgproc/imgproc.hpp>
#include <opencv2/highgui/highgui.hpp>

using namespace std;

int main()
{
    cv::Mat image1;
    cv::Mat image2(6, 6, CV_8UC1);
    cv::Mat image3(cv::Size(7, 7), CV_8UC3);
    cv::Mat image4(8, 8, CV_32FC2, cv::Scalar(1, 3));
    cv::Mat image5(cv::Size(9, 9), CV_8UC3, cv::Scalar(1,2,3));
    cv::Mat image6(image2);

    std::cout << "image1" << endl;
    std::cout << image1 << std::endl;
    std::cout << "image2" << endl;
    std::cout << image2 << std::endl;
    std::cout << "image3" << endl;
    std::cout << image3 << std::endl;
    std::cout << "image4" << endl;
    std::cout << image4 << std::endl;
    std::cout << "image5" << endl;
    std::cout << image5 << std::endl;
    std::cout << "image6" << endl;
    std::cout << image6 << std::endl;

    return 0;
}

3. Mat的一些常用成員函數

函數	功能
Mat::row	創建一個具有指定了矩陣頭中函數的參數的矩陣
Mat::col	創建一個具有指定了矩陣頭中列數的參數的矩陣
Mat::rowRange	爲指定的行span創建了一個新的矩陣頭，可取指定行區間元素
Mat::colRange	爲指定的列span創建一個矩陣頭，可取指定的列區間元素
Mat::clone	創建一個數組及其基礎數據的完整副本
Mat::copyTo	把矩陣複製到另一個矩陣中
Mat::convertTo	在縮放或不縮放的情況下轉換成另一種數據類型
Mat::channels	返回矩陣的通道數
Mat::empty	如果數組中沒有元素，則返回真
Mat::at	返回對指定數據元素的引用

舉例：

#include <iostream>
#include <opencv2/imgproc/imgproc.hpp>
#include <opencv2/highgui/highgui.hpp>

using namespace std;
using namespace cv;

int main()
{
    Mat Image1( 10, 8, CV_8UC1, Scalar(5) );
    cout << "Image1 row: " << Image1.rows << endl;
    cout << "Image1 col: " << Image1.cols << endl;

    cout << Image1.rowRange(1, 3) << endl;
    cout << Image1.colRange(2, 4) << endl;

    Mat Image2( 8, 8, CV_32FC2, Scalar(1, 5) );
    Image2.create( 10, 10, CV_8UC3 );
    cout << "Image2 channels: " << Image2.channels() << endl;
    Image2.convertTo( Image2, CV_32F );
    cout << "Image2 depth: " << Image2.depth() << endl;

    Mat Image3 = Mat::zeros( Image2.rows, Image2.cols, CV_8UC1 );
    Image1.row(4) = Image1.row(5) * 2;
    cout << Image1 << endl;

    Mat Image4 = Image1.col(4);
    cout << Image4 << endl;

    Image1.col(1).copyTo(Image4);
    cout << Image4 << endl;

    return 0;
}

4. 圖像的讀寫與顯示

opencv提供了類似MATLAB中相類似的imread/imwrite/imshow等函數，具體情況如下

Mat imread( const string& filename, int flags=1 )

imread用於讀取圖像
filename: 圖像名
flags：表示讀取圖像的顏色類型，默認參數爲1，函數返回3通道圖像。參數flags有如下幾種常用設置方式：

flags	含義
CV_LOAD_IMAGE_ANYDEPTY	返回圖像真正的位寬（16bit或者32bit），否則返回8bit
CV_LOAD_IMAGE_COLOR	返回單色圖像
CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE	返回通道圖像
<0	不對圖像進行通道轉換
0	返回單通道圖像
>0	強制返回3通道圖像

bool imwrite( const string& filename, InputArray img, const vector<int>& params=vector<int>() )

filename：寫入文件的格式及文件擴展名
img：表示待寫入的圖像數據
params：表示文件格式的一些信息

讀寫圖像舉例

#include <iostream>
#include <opencv2/core/core.hpp>
#include <opencv2/highgui/highgui.hpp>
#include <opencv2/imgproc/imgproc.hpp>

using namespace std;
using namespace cv;

int main()
{
    // 讀取圖像數據
    Mat src_image = imread("./android.jpg");

    // 判斷是否讀取成功
    if ( src_image.empty() )
    {
        return -1;
    }

    Mat src_gray;

    // rgb2gray
    cvtColor(src_image, src_gray, COLOR_RGB2GRAY);

    imwrite("src_gray.png", src_gray);
    imshow("src_gray", src_gray);

    Mat blur_dst_image;

    // 圖像均值濾波
    blur( src_gray, blur_dst_image, Size(5, 5), Point(-1, -1) );
    imshow("blur_dst_image", blur_dst_image);

    // 均值濾波後的圖像寫如到本地硬盤
    imwrite("blur_dst_image.png", blur_dst_image);
    waitKey(0);

    return 0;
}