【OpenCV学习1】基本图像操作

一.加载，修改，保存图像

cv::Mat：创建一个矩阵头，用来保存图像

加载图像：

cv::imread
用于加载图像文件并转换为一个Mat对象

Mat src = imread("/home/yht/OpenCV/image/test5.png",1)

第一个参数表示图像地址与图像名，第二个参数表示加载图像类型，IMREAD_UNCHANGED(<0)加载原图
IMREAD_GRAYSCALE(0)加载成灰度图像
IMREAD_COLOR(>0)以RGB形式加载

显示图像：

（cv::namedWindow 与 cv::imshow)
namedWindow用于创建一个OpenCV窗口，由opencv自动创建与释放

namedWindow("origin",WINDOW_GUI_EXPANDED);
//前一个参数表示创建窗口名，
//后一个参数表示 显示的格式!

在这里插入图片描述

解释	参数
窗口大小可以改变	WINDOW_NORMAL
窗口大小自适应比列	WINDOW_FREERATIO
窗口大小保持比例	WINDOW_KEEPRATIO
显示色彩变成暗色	WINDOW_GUI_EXPANDED
窗口创建的时候会支持OpenGL	WINDOW_OPENGL

cv::imshow：根据窗口名称显示图像到指定窗口上去
imshow函数前没有namedWindow函数则自动执行一个，
但是该函数默认创建窗口的参数为 WINDOW_AUTOSIZE

imshow("origin",src)
//第一个参数：窗口名，第二个参数：读取图像的变量名

修改图像：

cv::cvtColor
将图像变换到不同的色彩空间

cvtColor(src , changed, CV_BGR2RGB)
//第一个参数：图像变量名(转换前）
//第二个参数：图像 变量名(转换后）
//第三个参数：变换色彩空间

常用色彩空间：
BGR
RGB
BGRA
RGBA
GRAY
XYZ (CIEXYZ)
YCrCb (luma-chroma(akaYCC))
HSV (hue saturation value)
Lab (CIELab)
Luv (CIELuv)
HLS (hue lightness saturation)
YUV

Python+OpenCV图像处理(四)-色彩空间

保存图像：

cv::imwrite

imwrite("/home/yht/OpenCV/image/test1_RGB2BGR.jpg",changed);

Mat类：

Mat类与Iplimage类

Mat对象OpenCV2.0之后引进的图像数据结构、自动分配内存、不存在内存泄漏的问题，是面向对象的数据结构。分了两个部分，头部与数据部分

IplImage是从2001年OpenCV发布之后就一直存在，是C语言风格的数据结构，需要开发者自己分配与管理内存，对大的程序使用它容易导致内存泄漏问题

Mat常用函数：

Mat::empty()
//判断矩阵是否为空

一般情况下Mat dst=src只会复制Mat对象的头和指针部分，要想实现数据拷贝，需使用以下函数：
Mat::clone() 或 Mat::copyTo()//拷贝

dst=src.clone();   
src.copyTo(dst);
//通过clone或copyTo实现完全的数据拷贝

Mat::channels() //图像通道数
Mat::size() //图像尺寸
Mat::cols
Mat::rows //获取行列数
Mat::ptr<uchar>(i)//获取矩阵第（i）行行指针

Mat::type()
//图像的类型，它是一系列的预定义的常量（宏定义），
传入的参数的命名规则为
CV_(位数）+（数据类型）+（通道数）。
CV_<bit_depth>(S|U|F)C<number_of_channels>
具体的有以下值：

参数	C1	C2	C3	C4
CV_8U	0	8	16	24
CV_8S	1	9	17	25
CV_16U	2	10	18	26
CV_16S	3	11	19	27
CV_32S	4	12	20	28
CV_32F	5	13	21	29
CV_64F	6	14	22	30

其中：
bit_depth表示图像位深，位深越大，能存储的值越多，表示的颜色就越多

S= 符号整型U = 无符号整型F = 浮点型
U表示Unsigned无符号整数类型，即其内部元素的值不可以为负数，
S表示Signed有符号整数类型，其值存在负数，
F则表示浮点数类型，即矩阵的内部元素值可以为小数
(32对应单精度float类型，64对应双精度double类型）；

之后的C1~C4表示对应的通道数，即有1至4个通道。
如果矩阵的type()是C2，是不能以图像形式显示出来的，因为图像没有双通道。
如:
CV_8UC1 是指一个8位无符号整型单通道矩阵类型,
CV_32FC2是指一个32位浮点型双通道矩阵类型
CV_8UC(n)是指一个8位无符号整型n通道矩阵类型,

由于以上这些都是定义为整型一些宏定义，因此单纯输出它们并没有实际的意义。

相较于Mat::type(),
Mat::depth()
则表示除去通道数(C1,C2,C3,…)的矩阵的每个单独通道的类型,
如src.type()=CV_8UC3,则src.depth()=CV_8U

cv::Scalar(double v0,double v1,double v2,double v3,) //赋值函数
v0～v3表示通道1~4的灰度值，如果是三通道则依次为BGR。

Mat常用构造函数：

Mat(int rows ,int cols, int type)
Mat(Size size, int type)
Mat(int rows, int cols, int type, const Scalar &s)
Mat::create( int rows, int cols, int type) //创建没有初始化

dst.create(100,100,src.type())

Mat::zeros(Size size, int type) //创建0阵,相当于Scalar(0,0,0）

dst = Mat::zeros(src.size(),src.type())

Mat::ones(Size size, int type)
//相当于Scalar(1,0,0)每个像素的第一个通道为1，其余n-1个通道为0
Mat::eye( Size size, int type) //左上右下对角元素每个像素的第一个通道为1，其余为0
Mat c=(Mat::_<double>(3,3)<<0,-1,0,-1,5,-1,0,-1,0) //自定义核
Mat::convertTo(Mat InputArray, type) //图像type转换

二.图像基本操作：

三通道图像的存储方式：

矩阵的行数不变，每一列包含三个子列，分别存储RGB对应的灰度值，因此size便是[行，列×3]

获取图像像素指针：

行指针：
Mat.ptr<uchar>(i) //获取行指针，i表示第几行

uchar *current = src.ptr(row);

之所以用uchar是因为图像的灰度值在0～255之间，用无符号字符型正好够用current[col]指向行指针的列，即像素点

像素范围处理:

saturate_cast<uchar>:saturate_cast<uchar>(n)
//若n<0,返回0
//若n大于255，返回255
//若n在0～255之间,返回它本身
//功能是确保像素灰度在0～255之间

像素指针：

灰度图像：（CV_8UC1）：
img.at<uchar>(row,col)
或
img.at<uchar>(Point(x,y))
三通道图像：
img.at<Vec3b>(row,col)[i]（i=0,1,2）
其中<>参数为Vec+通道+类型：
Vec3b //uchar
Vec3i //int
Vec3f //float

实例1 图像反差操作：

void My_bitwise_not(Mat &dst, int channel) //图像反差
{
    
    
 for(int row=0;row<dst.rows;row++)
 {
    
    
  for(int col=0;col<dst.cols;col++){
    
     
   int B = dst.at<Vec3b>(row,col)[0]; //三通道像素指针(RGB)
   int G = dst.at<Vec3b>(row,col)[1];
   int R = dst.at<Vec3b>(row,col)[2]; 
   
   dst.at<Vec3b>(row,col)[0]=255-B;
   dst.at<Vec3b>(row,col)[1]=255-G;
   dst.at<Vec3b>(row,col)[2]=255-R;
  }
 }
 imshow("My_SingleChannel",dst);
 waitKey(0);
}

在这里插入图片描述
以上代码可以通过调用OpenCV图像位操作函数CV::bitwise_not()实现：

bitwise_and()是对二进制数据进行“与”操作，
即对图像（灰度图像或彩色图像均可）每个像素值进行按位二进制“与”操作
同理：
bitwise_or()是对二进制数据进行“或”操作，
bitwise_xor是对二进制数据进行“异或”操作，
bitwise_not是对二进制数据进行“非”操作

实例2 图像伪单通道输出：

void My_SingleChannel(Mat &dst, int channel) //伪单通道（channel：B0,G1,R2)
{
    
    
	for(int row=0;row<dst.rows;row++)
	{
    
    
		for(int col=0;col<dst.cols;col++){
    
     
			int B = dst.at<Vec3b>(row,col)[0]; //三通道像素指针(RGB)
			int G = dst.at<Vec3b>(row,col)[1];
			int R = dst.at<Vec3b>(row,col)[2]; 
			
			for(int i=0;i<3;i++)  //除了输出通道外全部置0
				if(i!=channel) dst.at<Vec3b>(row,col)[i]= 0; 
		}
	}
	imshow("My_SingleChannel",dst);
	waitKey(0);
}

在这里插入图片描述

实例3 转伪灰度图像：

void My_Gray(Mat &dst) //转伪灰度图像
{
    
    
	for(int row=0;row<dst.rows;row++)
	{
    
    
		for(int col=0;col<dst.cols;col++)
		{
    
     
			int B = dst.at<Vec3b>(row,col)[0]; //三通道像素指针(RGB)
			int G = dst.at<Vec3b>(row,col)[1];
			int R = dst.at<Vec3b>(row,col)[2]; 
			
			//int temp = max(B,max(G,R));  //取RGB中最大值
			int temp = min(B,min(G,R));  //取RGB中最小值
			dst.at<Vec3b>(row,col)[0]=temp; 
			dst.at<Vec3b>(row,col)[1]=temp;
			dst.at<Vec3b>(row,col)[2]=temp;
		}
	}
	imshow("My_Gray",dst);
	waitKey(0);
}

在这里插入图片描述

图像混合：

线性混合操作：
在这里插入图片描述
alpha的取值范围为0～1;
输出像素=两幅图像像素加权之和，总权值=1,保证输出范围不超过255;
宏观上体现为图像混合。
代码实现：

void Pic_Mixed(Mat src1, Mat src2, double Weight, Mat& dst) //图像混合
{
    
    	
    dst = Mat::zeros(src1.size(), src1.type());	
    double beta = 1 - Weight;	
    //Show_Pic(src1);	
    //Show_Pic(src2);	
    if (src1.size == src2.size && src1.type() == src2.type()) {
    
    
        for (int row = 0;row < src1.rows;row++) {
    
    
            for (int col = 0;col < src1.cols;col++) {
    
    
                if (src1.channels() == 1) {
    
    
            	    int Gray1 = src1.at<uchar>(row, col); //单通道
            	    int Gray2 = src2.at<uchar>(row, col);
            	    dst.at<uchar>(row, col) = saturate_cast<uchar>(Gray1 * Weight + Gray2 * beta);				
            	}				
            	else if (src1.channels() == 3) {
    
    
            	    for (int i = 0;i < 3;i++) {
    
    
            	       int B_G_R_1 = src1.at<Vec3b>(row, col)[i]; //三通道像素指针(RGB)
                       int B_G_R_2 = src2.at<Vec3b>(row, col)[i];						
                       //核心代码：
                       dst.at<Vec3b>(row, col)[i] = saturate_cast<uchar>(B_G_R_1 * Weight + B_G_R_2 * beta);
                    }				
                }			
            }		
        }		
        addWeighted(src1, Weight, src2, 1 - Weight, 0.0, dst);//OPenCV API
        imshow("output", dst);		
        waitKey(0);	
    }	
    else cout << '\n' << "wrong size!!" << endl;
}

opencv图像混合相关 API：
void cv::addWeighted(cv::InputArray src1, double alpha, cv::InputArray src2, double beta, double gamma, cv::OutputArray dst, int dtype = -1)

参数1：src1，第一个原数组.
参数2：alpha，第一个数组元素权重
参数3：src2第二个原数组
参数4：beta，第二个数组元素权重
参数5：gamma，图1与图2作和后补充添加的数值。
参数6：dst，输出图片

addWeighted(src1, 0.6, src2, 1-0.6, 0.0, dst);

图像对比度调整（线性变换点操作）

在这里插入图片描述
输出=输入像素×权值

a>1:像素与像素间差值扩大，图像对比度增强
0<a<1:像素与像素间差值减小，图像对比度减弱

代码实现：

void Contrast(Mat src, Mat &dst, double Weight) //对比度调整(线性)
{
    
    
    dst = Mat::zeros(src.size(), src.type());
    //Show_Pic(src);
     for(int row=0;row<src.rows;row++){
    
    
         for(int col=0;col<src.cols;col++){
    
    
             if(src.channels()==1){
    
    
                 int Gray = src.at<uchar>(row,col); //单通道
                 dst.at<uchar>(row,col)=saturate_cast<uchar>(Gray*Weight);
             } 
             else if(src.channels()==3){
    
    
                 for(int i =0 ;i<3;i++){
    
    
                     int B_G_R = src.at<Vec3b>(row,col)[i]; //三通道像素指针(RGB)
                     //核心代码：
                     dst.at<Vec3b>(row,col)[i]=saturate_cast<uchar>(B_G_R*Weight-50);
                 }
             } 
         }
     }
     imshow("output",dst);
     waitKey(0);
}

在这里插入图片描述

绘制图形与文字：

CV::Point()
表示2D平面上的一个点坐标：

Point p;
p.x=a;
p.y=b;
//或：
Point p = Point(a,b);

CV::Scalar()

Scalar color = Scalar (b,g,r)  //色彩

直线绘制：

cv::line()

函数原型：
void line(InputOutputArray img, Point pt1, Point pt2, const Scalar& color, int thickness = 1, int lineType = LINE_8, int shift = 0);
参数声明：
· InputOutputArray img：输出图像
· Point pt1：线段的端点
· Point pt2：线段的第二端点
· const Scalar& color：直线颜色
· int thickness = 1：直线粗细程度
· int lineType ：直线类型
包括：
LINE_4
LINE_8
LINE_AA
LINE_MAX
使用LINE_8 CPU不需要过多的计算，运行效率会高些
·int shift = 0：点坐标的小数点位数
在这里插入图片描述

矩形绘制

cv::rectangle()
函数原型：
void rectangle(CV_IN_OUT Mat& img, Rect rec, const Scalar& color, int thickness = 1, int lineType = LINE_8, int shift = 0);
函数声明：
· CV_IN_OUT Mat& img：输出图像
· Rect rec：矩形的位置和长宽
· const Scalar& color：矩形颜色
· int thickness = 1：线宽
·int lineType = LINE_8：直线类型
·shift：点坐标的小数点位数

椭圆绘制

cv::ellipse()
函数原型：
void ellipse(InputOutputArray img, Point center, Size axes, double angle, double startAngle, double endAngle, const Scalar& color, int thickness = 1, int lineType = LINE_8, int shift = 0);
函数声明：
· img 图像
· center 椭圆心
· axes 椭圆x轴长度的一半，y轴长度的一半（半长轴）
· angle 椭圆旋转角度
· startAngle 绘制的起始角度
· endAngle 绘制的终止角度
· color 椭圆颜色
· thickness 线宽
· linetype 线型
· shift 坐标小数点位数

圆形绘制：

cv::circle()

函数原型：
void circle(InputOutputArray img, Point center, int radius, const Scalar& color, int thickness = 1, int lineType = LINE_8, int shift = 0);
函数声明：
·img 图像
· center 圆心
· radius 半径
· color 颜色
· thickness 线宽
·linetype 线型
· shift 坐标点的小数点位数

绘制填充多边形：

· void fillPoly(img,ppt,npt,1,Scalar color,lineType);
函数参数：
·img 图像
·ppt多边形的顶点集
·npt绘制的多边形顶点数目为
·要绘制的多边形数量为1
·color多边形的颜色

文字绘制：

cv::putText()

函数原型：
void putText(cv::InputOutputArray img, const cv::String &text, cv::Point org, int fontFace, double fontScale, cv::Scalar color, int thickness = 1, int lineType = 8, bool bottomLeftOrigin = false)
函数参数：
参数1：Mat& img，待写字的图片
参数2：，const string& text，待写入的文本
参数3： Point org，第一个字符左下角坐标
参数4：int fontFace，字体类型
参数5：double fontScale，字体大小
参数6：Scalar color，字体颜色
参数7：int thickness，字体粗细，我们下面代码使用的是4号
参数8：int lineType，线型

OpenCV支持的文字字体包括以下几种：

Identifier
cv::FONT_HERSHEY_SIMPLEX
cv::FONT_HERSHEY_PLAIN
cv::FONT_HERSHEY_DUPLEX
cv::FONT_HERSHEY_COMPLEX
cv::FONT_HERSHEY_TRIPLEX
cv::FONT_HERSHEY_COMPLEX_SMALL
cv::FONT_HERSHEY_SCRIPT_SIMPLEX
cv::FONT_HERSHEY_SCRIPT_COMPLEX

OpenCV随机数

RNG可以产生3种随机数
RNG(int seed) 使用种子seed产生一个64位随机整数，默认-1
RNG::uniform( ) 产生一个均匀分布的随机数
RNG::gaussian( ) 产生一个高斯分布的随机数

RNG::uniform(a, b) 返回一个[a,b)范围的均匀分布的随机数，a,b的数据类型要一致，而且必须是int、float、double中的一种，默认是int。

RNG::gaussian( σ) 返回一个均值为0，标准差为σ的随机数。
如果要产生均值为λ，标准差为σ的随机数，可以λ+ RNG::gaussian( σ)

高斯分布可视化：
在这里插入图片描述

图像绘制代码实现：

void MyShapeDraw(Mat &src, int param) //画图
{
    
    
    int x,y,z,w,h,A,B,C;Scalar color;
    Point p1,p2;
    Size s;
    Rect rect;
    
    switch(param){
    
    
        case 1:
            cout<<"输入端点1:\n";
            cin>>x>>y;
            p1=Point(x,y);
            cout<<"输入端点2:\n";
            cin>>x>>y;p2=Point(x,y);
            cout<<"输入色彩：\n";
            cin>>x>>y>>z;
            color=Scalar(x,y,z);
            line(src, p1,p2, color,1,LINE_8);
            break;
        case 2:
            cout<<"输入端点:\n";
            cin>>x>>y;
            cout<<"输入宽高:\n";
            cin>>w>>h;
            rect=Rect(x, y, w, h);
            cout<<"输入色彩：\n";
            cin>>x>>y>>z;
            color=Scalar(x,y,z);
            rectangle(src, rect ,color,1,LINE_8); 
            break; 
        case 3:
            cout<<"输入椭圆心：\n";
            cin>>x>>y;p1=Point(x,y);
            cout<<"输入半长轴x,y：\n";
            cin>>x>>y;
            s=Size(x,y);
            cout<<"输入旋转角和绘制起始角和终止角C,A,B：\n";
            cin>>C>>A>>B;cout<<"输入色彩：\n";
            cin>>x>>y>>z;color=Scalar(x,y,z);
            ellipse(src, p1, s,C,A,B,color,1,LINE_8); 
        case 4:
            cout<<"输入圆心\n";
            cin>>x>>y;p1= Point(x,y);
            cout<<"输出半径\n";
            cin>>C;
            cout<<"输入色彩：\n";
            cin>>x>>y>>z;
            color=Scalar(x,y,z);
            circle(src, p1, C, color, 1,LINE_8);
            break;
        case 5:
        {
    
    
            Point Pts[1][4];
            int WINDOW_SIZE=src.rows;
            Pts[0][0] = Point(10,20);
            Pts[0][1] = Point(20,30);
            Pts[0][2] = Point(30,90);
            Pts[0][3] = Point(90,160); 
            cout<<"输入色彩：\n";
            cin>>x>>y>>z;
            color=Scalar(x,y,z);
            const Point* ppt[1]={
    
    Pts[0]};
            int npt[]={
    
    4};
            fillPoly(src,ppt,npt,1,color,LINE_8);
            break;
        }
        case 6:
        {
    
     
            char Text[Maxsize];
            cout<<"输入文字\n";
            cin>>Text;
            cout<<"输入文字左端点：\n";
            cin>>x>>y;
            p1=Point(x,y);
            cout<<"输入色彩：\n";
            cin>>x>>y>>z;
            color=Scalar(x,y,z);
            putText(src, Text, p1,CV_FONT_HERSHEY_COMPLEX, 2.0, color, 2, LINE_AA);
            break;
        }
        case 7:
        {
    
    
            for(int i = 0;i<10000;i++){
    
    
                RNG rng(getTickCount());
                p1.x=(rng.uniform(0,src.cols));
                p2.x=(rng.uniform(0,src.cols));
                p1.y=(rng.uniform(0,src.rows));
                p2.y=(rng.uniform(0,src.rows)); color=Scalar(rng.uniform(0,255),rng.uniform(0,255),rng.uniform(0,255));
                line(src, p1, p2, color, 1, LINE_8);
                //imshow("output",src);
                //waitKey(20);
                cout<<' '<<rng.gaussian(20);
            }
        } 
        case 8: //高斯分布
        {
    
    
            int Sigma;
            cout<<"输入标准差σ\n";
            cin>>Sigma;
            for(int i=0;i<100000;i++){
    
    
                if(src.channels()==1){
    
    
                    RNG rng(getTickCount());//单通道
                    int row = src.rows/2+rng.gaussian(Sigma);
                    int col = src.cols/2+rng.gaussian(Sigma);
                    src.at<uchar>(row,col)=rng.uniform(0,255);
                } 
                else if(src.channels()==3){
    
    
                    RNG rng(getTickCount());
                    int row = src.rows/2+rng.gaussian(Sigma);
                    int col = src.cols/2+rng.gaussian(Sigma);
                    for(int i =0;i<3;i++){
    
    
                        int B_G_R = src.at<Vec3b>(row,col)[i]; //三通道像素指针(RGB)
                        src.at<Vec3b>(row,col)[i]=rng.uniform(0,255);
                        imshow("Gaussian Distribution",src);
                        waitKey(1);
                    }
                } 
            }
        } 
    } 
}

图像掩膜（mask）操作之实现图像对比度调整：

个人对掩膜操作的理解：通过一个掩膜矩阵，来重新计算图像中每一个像素的值，而掩膜矩阵就相当于一个权重表，向我们告知周围某些像素对当前像素的影响力度。
(感觉和卷积操作有点类似，掩膜矩阵相当于一个卷积核）

提升图像对比度的掩膜矩阵：
[[0,-1,0]
[-1,5,-1]
[0,-1,5]]
在这里插入图片描述

计算公式：

I (i , j)=5 * I (i , j) - [ I ( i-1 , j) + I (i+1 , j) + I (I , j-1) + I(i , j+1) ]
即：掩膜操作后中心像素值=5×掩膜操作前心像素值-相邻四边像素值

个人通俗的理解：如果周围像素点的灰度值总体高于(亮)中心像素点,则让中心像素点的灰度值再低一些(暗淡一些);如果周围像素点的灰度值总体低于(暗)中心像素点,则让中心像素点的灰度值再高一些(明亮一些);宏观上便是图像对比度提高。

代码实现：

#include<opencv2/opencv.hpp>
#include<iostream>

using namespace std;
using namespace cv; 

int main()
{
    
    
    Mat src, dst;
    src = imread("/home/yht/OpenCV/image/test1.jpg",1);
    
    if(!src.data){
    
     //和src.empty()差不多
        cout<<"not found!"<<endl;
        return -1;
    } 
    else{
    
    
        imshow("origin",src);
        } 
    int cols = (src.cols-1)*src.channels(); 
    //获取图像的列数
    int offsetx = src.channels(); 
    //获取图像通道数
    int rows = src.rows; 
    //获取图像的行数
    //新建与原图大小相同的空阵，存储掩膜操作结果
    dst = Mat::zeros(src.size(),src.type()); 
    //图像大小和类型与原图一致 
    for(int row = 1;row<rows-1;row++){
    
     
        //从1开始的原因是保证3×3掩膜核不会超出图像边界 
        uchar *previous = src.ptr(row-1);//上一行指针
        uchar *current = src.ptr(row);//当前行指针
        uchar *next = src.ptr(row+1);//下一行指针
        uchar *output = dst.ptr(row); //指向新矩阵，存储结果 
        
        for(int col=offsetx;col<cols;col++){
    
     //列从3(除去第一列的RGB)开始，原因一样
            //output[col] = 5*current[col]-(current[col-offsetx]+current[col+offsetx]+previous[col]+next[col]); 
            //output[col]或current[col]表示当前行指针指向指定列，即当前像素点
            //添加saturate_cast<uchar>保证RGB范围在0～255之间：
            //掩膜操作公式代码实现：
            output[col] = saturate_cast<uchar>(5*current[col]-(current[col-offsetx]+current[col+offsetx]+previous[col]+next[col]));
            }
        } 
            
    //以上操作可以替换为：
    /*
    Mat kernel = (Mat_<char>(3,3)<<0,-1,0,-1,5,-1,0,-1,0); 
    //定义掩膜
    filter2D(src,dst,-1,kernel); 
    //直接调用cv::filter2D函数进行掩膜操作
    */ 
    imshow("output",dst); 
    waitKey(0);
}

实现效果：
在这里插入图片描述
事实上，我们可以调用OpenCV自带的API接口cv::filter2D函数实现掩膜操作：

Mat kernel = (Mat_<char>(3,3)<<0,-1,0,-1,5,-1,0,-1,0); //定义掩膜
filter2D(src,dst,src.depth(),kernel); //直接调用cv::filter2D函数进行掩膜操作

其中src是处理前矩阵，dst是处理后，都是Mat类变量。
src.depth表示位图深度，有32,24,8等（uchar就是8），若为空或-1则表示和输入图像一致

filter2D函数参数：

void filter2D
(
InputArray src,
OutputArray dst,
int depth,
InputArray kernel,
Point anchor=Point(-1,-1),
double delta=0,
int borderType=BORDER_DEFAULT
)；

参数说明：（一般只写前5个参数）
InputArray src: 输入图像
OutputArray dst: 输出图像，和输入图像具有相同的尺寸和通道数量
int depth: 目标图像深度，如果没写将生成与原图像深度相同的图像。当depth输入值为-1时，目标图像和原图像深度保持一致。
InputArray kernel: 卷积核（或者是相关核）,一个单通道浮点型矩阵。如果想在图像不同的通道使用不同的kernel，可以先将图像通道事先分开。
Point anchor: 内核的基准点(anchor)，其默认值为(-1,-1)说明位于kernel的中心位置。基准点即kernel中与进行处理的像素点重合的点。
double delta: 在储存目标图像前可选的添加到像素的值，默认值为0int
borderType: 像素向外逼近的方法，默认值是BORDER_DEFAULT,即对全部边界进行计算。

参考博客：OpenCV学习5：掩膜mask操作

本人还将掩膜操作的参数进行了更改，也发现了一些有趣的结果：

将中心矩阵5改为4时：中心像素点的灰度值便和中心与四周的差异有关，(呈现的是亮到暗转变的分界线），若想呈现暗到亮转变的分界线，只需对掩膜矩阵取反。
在这里插入图片描述

学习记录blog，欢迎交流！若有理解不到位的地方，还望多多谅解