分配釋放矩陣空間
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綜述:
- OpenCV有針對矩陣操作的C語言函數. 許多其他方法提供了更加方便的C++接口，其效率與OpenCV一樣.
- OpenCV將向量作爲1維矩陣處理.
- 矩陣按行存儲，每行有4字節的校整.
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分配矩陣空間:
CvMat* cvCreateMat(int rows, int cols, int type);
type: 矩陣元素類型. 格式爲CV_<bit_depth>(S|U|F)C<number_of_channels>.
例如: CV_8UC1 表示8位無符號單通道矩陣, CV_32SC2表示32位有符號雙通道矩陣.
例程:
CvMat* M = cvCreateMat(4,4,CV_32FC1); -
釋放矩陣空間:
CvMat* M = cvCreateMat(4,4,CV_32FC1);
cvReleaseMat(&M); -
複製矩陣:
CvMat* M1 = cvCreateMat(4,4,CV_32FC1);
CvMat* M2;
M2=cvCloneMat(M1); -
初始化矩陣:
double a[] = { 1, 2, 3, 4,
5, 6, 7, 8,
9, 10, 11, 12 };
CvMat Ma=cvMat(3, 4, CV_64FC1, a);另一種方法:
CvMat Ma;
cvInitMatHeader(&Ma, 3, 4, CV_64FC1, a); -
初始化矩陣爲單位陣:
CvMat* M = cvCreateMat(4,4,CV_32FC1);
cvSetIdentity(M); // 這裏似乎有問題，不成功
存取矩陣元素
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假設需要存取一個2維浮點矩陣的第(i,j)個元素.
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間接存取矩陣元素:
cvmSet(M,i,j,2.0); // Set M(i,j)
t = cvmGet(M,i,j); // Get M(i,j) -
直接存取，假設使用4-字節校正:
CvMat* M = cvCreateMat(4,4,CV_32FC1);
int n = M->cols;
float *data = M->data.fl;
data[i*n+j] = 3.0; -
直接存取，校正字節任意:
CvMat* M = cvCreateMat(4,4,CV_32FC1);
int step = M->step/sizeof(float);
float *data = M->data.fl;
(data+i*step)[j] = 3.0; -
直接存取一個初始化的矩陣元素:
double a[16];
CvMat Ma = cvMat(3, 4, CV_64FC1, a);
a[i*4+j] = 2.0; // Ma(i,j)=2.0;
矩陣/向量操作
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矩陣-矩陣操作:
CvMat *Ma, *Mb, *Mc;
cvAdd(Ma, Mb, Mc); // Ma+Mb -> Mc
cvSub(Ma, Mb, Mc); // Ma-Mb -> Mc
cvMatMul(Ma, Mb, Mc); // Ma*Mb -> Mc -
按元素的矩陣操作:
CvMat *Ma, *Mb, *Mc;
cvMul(Ma, Mb, Mc); // Ma.*Mb -> Mc
cvDiv(Ma, Mb, Mc); // Ma./Mb -> Mc
cvAddS(Ma, cvScalar(-10.0), Mc); // Ma.-10 -> Mc -
向量乘積:
double va[] = {1, 2, 3};
double vb[] = {0, 0, 1};
double vc[3];
CvMat Va=cvMat(3, 1, CV_64FC1, va);
CvMat Vb=cvMat(3, 1, CV_64FC1, vb);
CvMat Vc=cvMat(3, 1, CV_64FC1, vc);
double res=cvDotProduct(&Va,&Vb); // 點乘: Va . Vb -> res
cvCrossProduct(&Va, &Vb, &Vc); // 向量積: Va x Vb -> Vc
end{verbatim}注意 Va, Vb, Vc 在向量積中向量元素個數須相同.
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單矩陣操作:
CvMat *Ma, *Mb;
cvTranspose(Ma, Mb); // transpose(Ma) -> Mb (不能對自身進行轉置)
CvScalar t = cvTrace(Ma); // trace(Ma) -> t.val[0]
double d = cvDet(Ma); // det(Ma) -> d
cvInvert(Ma, Mb); // inv(Ma) -> Mb -
非齊次線性系統求解:
CvMat* A = cvCreateMat(3,3,CV_32FC1);
CvMat* x = cvCreateMat(3,1,CV_32FC1);
CvMat* b = cvCreateMat(3,1,CV_32FC1);
cvSolve(&A, &b, &x); // solve (Ax=b) for x -
特徵值分析(針對對稱矩陣):
CvMat* A = cvCreateMat(3,3,CV_32FC1);
CvMat* E = cvCreateMat(3,3,CV_32FC1);
CvMat* l = cvCreateMat(3,1,CV_32FC1);
cvEigenVV(&A, &E, &l); // l = A的特徵值 (降序排列)
// E = 對應的特徵向量 (每行) -
奇異值分解SVD:
CvMat* A = cvCreateMat(3,3,CV_32FC1);
CvMat* U = cvCreateMat(3,3,CV_32FC1);
CvMat* D = cvCreateMat(3,3,CV_32FC1);
CvMat* V = cvCreateMat(3,3,CV_32FC1);
cvSVD(A, D, U, V, CV_SVD_U_T|CV_SVD_V_T); // A = U D V^T標號使得 U 和 V 返回時被轉置(若沒有轉置標號，則有問題不成功!!!).
視頻序列操作
從視頻序列中抓取一幀
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OpenCV支持從攝像頭或視頻文件(AVI)中抓取圖像.
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從攝像頭獲取初始化:
CvCapture* capture = cvCaptureFromCAM(0); // capture from video device #0 -
從視頻文件獲取初始化:
CvCapture* capture = cvCaptureFromAVI("infile.avi"); -
抓取幀:
IplImage* img = 0;
if(!cvGrabFrame(capture)){ // 抓取一幀
printf("Could not grab a frame\n\7");
exit(0);
}
img=cvRetrieveFrame(capture); // 恢復獲取的幀圖像要從多個攝像頭同時獲取圖像, 首先從每個攝像頭抓取一幀. 在抓取動作都結束後再恢復幀圖像.
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釋放抓取源:
cvReleaseCapture(&capture);注意由設備抓取的圖像是由capture函數自動分配和釋放的. 不要試圖自己釋放它.
獲取/設定幀信息
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獲取設備特性:
cvQueryFrame(capture); // this call is necessary to get correct
// capture properties
int frameH = (int) cvGetCaptureProperty(capture, CV_CAP_PROP_FRAME_HEIGHT);
int frameW = (int) cvGetCaptureProperty(capture, CV_CAP_PROP_FRAME_WIDTH);
int fps = (int) cvGetCaptureProperty(capture, CV_CAP_PROP_FPS);
int numFrames = (int) cvGetCaptureProperty(capture, CV_CAP_PROP_FRAME_COUNT);所有幀數似乎只與視頻文件有關. 用攝像頭時不對，奇怪!!!.
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獲取幀信息:
float posMsec = cvGetCaptureProperty(capture, CV_CAP_PROP_POS_MSEC);
int posFrames = (int) cvGetCaptureProperty(capture, CV_CAP_PROP_POS_FRAMES);
float posRatio = cvGetCaptureProperty(capture, CV_CAP_PROP_POS_AVI_RATIO);獲取所抓取幀在視頻序列中的位置, 從首幀開始按[毫秒]算. 或者從首幀開始從0標號, 獲取所抓取幀的標號. 或者取相對位置，首幀爲0，末幀爲1, 只對視頻文件有效.
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設定所抓取的第一幀標號:
// 從視頻文件相對位置0.9處開始抓取
cvSetCaptureProperty(capture, CV_CAP_PROP_POS_AVI_RATIO, (double)0.9);只對從視頻文件抓取有效. 不過似乎也不成功!!!
存儲視頻文件
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初始化視頻存儲器:
CvVideoWriter *writer = 0;
int isColor = 1;
int fps = 25; // or 30
int frameW = 640; // 744 for firewire cameras
int frameH = 480; // 480 for firewire cameras
writer=cvCreateVideoWriter("out.avi",CV_FOURCC('P','I','M','1'),
fps,cvSize(frameW,frameH),isColor);其他有效編碼:
CV_FOURCC('P','I','M','1') = MPEG-1 codec
CV_FOURCC('M','J','P','G') = motion-jpeg codec (does not work well)
CV_FOURCC('M', 'P', '4', '2') = MPEG-4.2 codec
CV_FOURCC('D', 'I', 'V', '3') = MPEG-4.3 codec
CV_FOURCC('D', 'I', 'V', 'X') = MPEG-4 codec
CV_FOURCC('U', '2', '6', '3') = H263 codec
CV_FOURCC('I', '2', '6', '3') = H263I codec
CV_FOURCC('F', 'L', 'V', '1') = FLV1 codec若把視頻編碼設爲-1則將打開一個編碼選擇窗口(windows系統下).
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存儲視頻文件:
IplImage* img = 0;
int nFrames = 50;
for(i=0;i<nFrames;i++){
cvGrabFrame(capture); // 抓取幀
img=cvRetrieveFrame(capture); // 恢復圖像
cvWriteFrame(writer,img); // 將幀添加入視頻文件
}若想在抓取中查看抓取圖像, 可在循環中加入下列代碼:
cvShowImage("mainWin", img);
key=cvWaitKey(20); // wait 20 ms若沒有20[毫秒]延遲，將無法正確顯示視頻序列.
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釋放視頻存儲器:
cvReleaseVideoWriter(&writer);