OPENCV學習筆記1-4_Mat 儲存管理

　　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（矩陣頭）和Pointer（矩陣指針）。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。矩陣頭的大小是一個常數，不會隨着圖像的大小而改變，但是保存圖像像素數據的矩陣則會隨着圖像的大小而改變，通常數據量會很大，比矩陣頭大幾個數量級。因此，OpenCV使用了引用次數，當進行圖像複製和傳遞時，不再複製整個Mat數據，而只是複製矩陣頭和指向像素矩陣的指針。

　　OpenCV中的內存分配是自動完成（不是特別指定的話），使用OpenCV的C++ 接口不需要考慮內存釋放問題。當Mat實例化後，分配內存；當對象離開作用域後，分配的內存自動釋放。

1.1  image storage method

　　在一個彩色圖像中，圖像數據緩衝區中的前三個字節對應圖像左上角像素的三個通道值，接下來的三個字節對應第一行的第二個像素，以此類推。一個寬爲W、高爲H的圖像需要一個大小由W X H X3個uchar構成的內存塊。但是，出於效率考慮，每行會填補一些額外的像素。這是因爲，如果行的長度是4或8的倍數，一些多媒體處理芯片（如Intel的MMX架構）可以更高效的處理圖像。這些額外的像素不會被顯示或者保存，填補的值將被忽略。OpenCV將填補後一行的長度指定爲關鍵字。如果圖像沒有對行進行填補，那麼圖像的有效寬度就等於圖像的真實寬度。

　　成員變量cols代表圖像的寬度（圖像的列數），rows代表圖像的高度，step代表以字節爲單位的圖像的有效寬度。即使你的圖像的元素類型不是uchar，step仍然代表着行的字節數。像素的大小可以由elemSize函數得到：對於一個三通道的short型矩陣（CV_16SC3）,elemSize返回6。圖像的通道數可以channels方法得到，灰度爲1，彩色爲3。total函數返回矩陣的像素個數。

1.2  isContinuous

　　Mat提供了一個檢測圖像是否連續的函數isContinuous()。當圖像連通時，就可以把圖像完全展開，看成是一行。

 

1.3  Deep / Shallow Copies（深拷貝和淺拷貝）

　　1. shallow copy

　　Mat實現了引用計數以及淺拷貝。引用計數的作用是隻有當所有引用內存數據的對象都被析構後，內存纔會釋放。淺拷貝是指當圖像之間進行賦值時，圖像數據並未發生複製，而是兩個對象都指向同一塊內存塊。

cv::Mat a;                                                 // creates just the header parts（創建矩陣頭）
a = cv::imread("test.jpg");                                // allocate matrix（分配矩陣內存)，讀入圖像
cv::Mat b = a;                                             // Assignment operator（賦值運算符），複製
/*
 a，b獨立矩陣頭，但是其矩陣指針指向同一個矩陣，即其中任何一個矩陣數據改變都會影響另外一個當Mat對象每被複制一次時，就會將引用計數加1，故其引用計數ref count爲2
*/

　　2. deep copy

　　Sometimes you will want to copy the matrix itself too, so OpenCV provides the clone() and copyTo() functions.

cv::Mat c = a.clone();
cv::Mat d;
a.copyTo(d);
/*上面代碼中的c，d各自擁有自己的矩陣，改變自己的矩陣數據不會相互影響。*/

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

using namespace std;
using namespace cv;

int main(int argc, char *argv[])
{
  Mat m1 = (Mat_<double>(3,3) << 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9);
  cout << "yunfung_opencv_learn_test:" <<"\n\n";
  cout << "m1_refcount=" <<  m1.u->refcount <<endl;

  Mat m2 = m1;          //  m1.u->refcount ,not add 1
  cout << "m1_refcount=" <<  m1.u->refcount <<" "<<"m2_refcount=" <<  m1.u->refcount<<endl;

  Mat m3 = m1.clone();  //  m1.u->refcount ,not add 1
  cout << "m1_refcount=" << m1.u->refcount <<endl;

  m2.release();         //if using m1.release(),no  m1.u->refcount
  cout << "m1_refcount=" <<  m1.u->refcount <<" "<<"m2_refcount=" <<  m1.u->refcount<<endl;
}