OpenCv2 学习笔记(4) OpenCv基本的数据类型

Mat的详细讲述安排在下一节，本节将简要介绍其他最常用的几个数据类型，包括Point_、Point3_、Size_、Rect_、Matx、Vec、Scalar_等，分别为二维点、三维点、尺寸、矩形、小矩阵、小向量、标量等模板类。

1、Point_

可以理解为二维点，包括下面的int、float和double3三种类型的二维点。

typedef Point_<int> Point2i;

typedef Point2i Point;

typedef Point_<float> Point2f;

typedef Point_<double> Point2d;

类定义如下：

class Point_

template<typename _Tp> class CV_EXPORTS Point_

public:

    typedef _Tp value_type;

    // various constructors

    Point_();

    Point_(_Tp _x, _Tp _y);

    Point_(const Point_& pt);

    Point_(const CvPoint& pt);

    Point_(const CvPoint2D32f& pt);

    Point_(const Size_<_Tp>& sz);

    Point_(const Vec<_Tp, 2>& v);

    Point_& operator = (const Point_& pt);

    //! conversion to another data type

    template<typename _Tp2> operator Point_<_Tp2>() const;

    //! conversion to the old-style C structures

    operator CvPoint() const;

    operator CvPoint2D32f() const;

    operator Vec<_Tp, 2>() const;

    //! dot product

    _Tp dot(const Point_& pt) const;

    //! dot product computed in double-precision arithmetics

    double ddot(const Point_& pt) const;

    //! cross-product

    double cross(const Point_& pt) const;

    //! checks whether the point is inside the specified rectangle

    bool inside(const Rect_<_Tp>& r) const;

    _Tp x, y; //< the point coordinates

可以有其他的的二维数据结构构造，如老版本中的CvPoint、CvPoint2D32f，以及后续的Size和Vec<_Tp,2>，另外还有成员函数，点乘dot()、叉乘cross()，检查点是否在矩形内部inside()。

点与点、点与数值可以进行直接运算，如下：

pt1 = pt2 + pt3;

pt1 = pt2 - pt3;

pt1 = pt2 * a;

pt1 = a * pt2;

pt1 += pt2;

pt1 -= pt2;

pt1 *= a;

double value = norm(pt); // L2 norm

pt1 == pt2;

pt1 != pt2;

Point2f a(0.3f, 0.f), b(0.f, 0.4f);

Point pt = (a + b)*10.f;

cout << pt.x << ", " << pt.y << endl;  // 3，4

2、Point3_

Point3_和Point2_类似，是三维点，同样有三种数据类型，

typedef Point3_<int> Point3i;

typedef Point3_<float> Point3f;

typedef Point3_<double> Point3d;

详细定义如下：

class Point3_

template<typename _Tp> class CV_EXPORTS Point3_

public:

    typedef _Tp value_type;

    // various constructors

    Point3_();

    Point3_(_Tp _x, _Tp _y, _Tp _z);

    Point3_(const Point3_& pt);

    explicit Point3_(const Point_<_Tp>& pt);

    Point3_(const CvPoint3D32f& pt);

    Point3_(const Vec<_Tp, 3>& v);

    Point3_& operator = (const Point3_& pt);

    //! conversion to another data type

    template<typename _Tp2> operator Point3_<_Tp2>() const;

    //! conversion to the old-style CvPoint...

    operator CvPoint3D32f() const;

    //! conversion to cv::Vec<>

    operator Vec<_Tp, 3>() const;

    //! dot product

    _Tp dot(const Point3_& pt) const;

    //! dot product computed in double-precision arithmetics

    double ddot(const Point3_& pt) const;

    //! cross product of the 2 3D points

    Point3_ cross(const Point3_& pt) const;

    _Tp x, y, z; //< the point coordinates

};

3、Size_

二维尺寸，用来描述矩阵大小、矩形区域大小、宽高等。类型有，

typedef Size_<int> Size2i;

typedef Size2i Size;

typedef Size_<float> Size2f;

具体定义如下

class Size_

template<typename _Tp> class CV_EXPORTS Size_

public:

    typedef _Tp value_type;

    //! various constructors

    Size_();

    Size_(_Tp _width, _Tp _height);

    Size_(const Size_& sz);

    Size_(const CvSize& sz);

    Size_(const CvSize2D32f& sz);

    Size_(const Point_<_Tp>& pt);

    Size_& operator = (const Size_& sz);

    //! the area (width*height)

    _Tp area() const;

    //! conversion of another data type.

    template<typename _Tp2> operator Size_<_Tp2>() const;

    //! conversion to the old-style OpenCV types

    operator CvSize() const;

    operator CvSize2D32f() const;

    _Tp width, height; // the width and the height

};

同Point2_一样，可以通过二维数据类型CvSize、CvSize2D32f等构造，成员变量有 width和height；还能计算面积area()=height*width;

4、Rect_

二维矩形，有效类型为 typedef Rect_<int> Rect; 该数据类型由顶点x，y和尺寸width、height定义。

template<typename _Tp> class CV_EXPORTS Rect_

public:

    typedef _Tp value_type;

    //! various constructors

    Rect_();

    Rect_(_Tp _x, _Tp _y, _Tp _width, _Tp _height);

    Rect_(const Rect_& r);

    Rect_(const CvRect& r);

    Rect_(const Point_<_Tp>& org, const Size_<_Tp>& sz);

    Rect_(const Point_<_Tp>& pt1, const Point_<_Tp>& pt2);

    Rect_& operator = ( const Rect_& r );

    //! the top-left corner

    Point_<_Tp> tl() const;

    //! the bottom-right corner

    Point_<_Tp> br() const;

    //! size (width, height) of the rectangle

    Size_<_Tp> size() const;

    //! area (width*height) of the rectangle

    _Tp area() const;

    //! conversion to another data type

    template<typename _Tp2> operator Rect_<_Tp2>() const;

    //! conversion to the old-style CvRect

    operator CvRect() const;

    //! checks whether the rectangle contains the point

    bool contains(const Point_<_Tp>& pt) const;

    _Tp x, y, width, height; //< the top-left corner, as well as width and height of the rectangle

};

构造函数比较多，Rect(x,y,width,height)和Rect_( Rect )、Rect_( CvRect )结构上是一样的，4个参数；还可以用2个参数构造，顶点x，y这两个可以用Point表示，height和width可以用Point或Szie表示。

成员函数可以返回左上角tl()和右下角br()的二维点坐标，还有面积area(); 和Point对应，能够检查矩形内是是否有点contains(); 基本的运算有如下：

Rect r1(0, 0, 100, 100), r2(20, 20, 120, 120),r3;

Point p(30, 30);

Size size(50, 50);

r3 = r1 + p;     // Rect(30,30,100,100)

r3 = r1 + size;  // Rect(0,0,150,150)

r3 = r1 & r2;    // Rect(20,20,80,80)   // 可以用于从Mat中截取roi区域，而roi区域越界时的处理

r3 = r1 | r2;    // Rect(0,0,140,140)

5、Matx

小矩阵，是一个模板类，便于构造。

template<typename _Tp, int m, int n> class Matx {...};  //m行n列的矩阵，（m,n通常较小)

typedef Matx<float, 1, 2> Matx12f;

typedef Matx<double, 1, 2> Matx12d;

...

typedef Matx<float, 1, 6> Matx16f;

typedef Matx<double, 1, 6> Matx16d;

typedef Matx<float, 2, 1> Matx21f;

typedef Matx<double, 2, 1> Matx21d;

...

typedef Matx<float, 6, 1> Matx61f;

typedef Matx<double, 6, 1> Matx61d;

typedef Matx<float, 2, 2> Matx22f;

typedef Matx<double, 2, 2> Matx22d;

...

typedef Matx<float, 6, 6> Matx66f;

typedef Matx<double, 6, 6> Matx66d;

小矩阵的好处在于，便于构造，如下：

Matx33f m(1, 2, 3,

          4, 5, 6,

          7, 8, 9);

cout << sum(Mat(m*m.t())) << endl; // 返回值为Scalar(693,0,0,0)

m.t()为矩阵m的转置，sum是所有矩阵元素之和，返回类型为Scalar。

6、Vec

小向量，派生于Matx<_Tp, n, 1>，即列向量。

template<typename _Tp, int n> class Vec : public Matx<_Tp, n, 1> {...};

typedef Vec<uchar, 2> Vec2b;

typedef Vec<uchar, 3> Vec3b;

typedef Vec<uchar, 4> Vec4b;

typedef Vec<short, 2> Vec2s;

typedef Vec<short, 3> Vec3s;

typedef Vec<short, 4> Vec4s;

typedef Vec<int, 2> Vec2i;

typedef Vec<int, 3> Vec3i;

typedef Vec<int, 4> Vec4i;

typedef Vec<float, 2> Vec2f;

typedef Vec<float, 3> Vec3f;

typedef Vec<float, 4> Vec4f;

typedef Vec<float, 6> Vec6f;

typedef Vec<double, 2> Vec2d;

typedef Vec<double, 3> Vec3d;

typedef Vec<double, 4> Vec4d;

typedef Vec<double, 6> Vec6d;

Vec对象可以和其它结构互相转化，如 Vec<T, 2> <=> Point_ ，Vec<T, 3> <=> Point3_ ，Vec<T, 4> <=> CvScalar / Scalar_。可以用“[ ]”操作符获取Vec的元素。另外，Vec经常用于描述多通道矩阵的一个像素，如 Mat m(10,10, CV_32FC3，Scalar(0,0,0) )，取(4,5)这个元素m.at<Vec2f>(4,5) ，这个像素各通道的值可以通过m.at<Vec2f>(4,5)[ i ]得到。

Vec的运算有： v1 = v2 + v3、v1 = v2 - v3、v1 = v2 * scale、v1 = scale * v2、v1 = -v2、v1 += v2 ，v1 == v2、v1 != v2， norm(v1) (欧式距离)等。

7、Scalar_

标量，由Vec<_Tp, 4>模板类派生。在矩阵运算中，特别是图像矩阵涉及到多通道的运算中，对某个像素素的取值和赋值都是多个通道同时进行，因此Vec和Scalar的优势体现明显，被广泛用于图像像素赋值。

template<typename _Tp> class CV_EXPORTS Scalar_ : public Vec<_Tp, 4>

public:

//! various constructors

    Scalar_();

    Scalar_(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2=0, _Tp v3=0);

    Scalar_(const CvScalar& s);

    Scalar_(_Tp v0);

    //! returns a scalar with all elements set to v0

    static Scalar_<_Tp> all(_Tp v0);

    //! conversion to the old-style CvScalar

    operator CvScalar() const;

    //! conversion to another data type

     template<typename T2> operator Scalar_<T2>() const;

     //! per-element product

     Scalar_<_Tp> mul(const Scalar_<_Tp>& t, double scale=1 ) const;

    // returns (v0, -v1, -v2, -v3)

    Scalar_<_Tp> conj() const;

    // returns true iff v1 == v2 == v3 == 0

    bool isReal() const;

};

typedef Scalar_<double> Scalar;

既然Scalr_是从Vec派生，那么其元素的取值也是通过“[ ]”运算符操作的，例如，在 s = sum(Mat(m*m.t())) 运算中，sum返回值s是Scalar(693,0,0,0)，是包含4个元素的向量，那么结果的取值方法为 double res= s[0]。

图像像素赋值，如 Mat(10, 10, CV_32FC2, Scalar(1,2) )，由于是2个通道，因此Scalar只需要2个数值；由于Scalar是一个4行1列的列向量，因此最多只能给4个通道的图像矩阵像素赋值。

还有一些其他的数据结构类，需要的可以通过参考手册refman.pdf查询，位于opencv安装目录的docs或者doc文件夹下。

上面讲解的数据结构也都是从参考手册引用而来，目的是要了解彼此之间的关系和其用途是使用方法，在不同对象之间要灵活运用。

OpenCv2 学习笔记(4) OpenCv基本的数据类型

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