前言

笔者本科时候有幸接触了OpenCV3.2.0版本的学习，后因考研压力不得不暂时停下学习的脚步，现在考研任务结束了，未来的导师也是从事的该方向，笔者又开始了新一轮的学习。回来发现OpenCV已经出到了4.5.5版本，遂重新下载新版本并决定记录这一学习历程。由于笔者水平有限，可能有错误之处还请诸位大佬多多包涵并烦请指出，让我们一起学习，共同进步。
首先需要说明的是：我是按着毛星云前辈编写的OpenCV3编程入门进行学习的，我会尽力把星云前辈的程序转成符合OpenCV4.5.5版本的。毛星云前辈于2021年12月11日不幸过世，他是我非常敬仰的一位业内大佬，我也是看他的书才开始接触OpenCV。

一、访问图像中的像素

1.图像矩阵是如何存储在内存中的？

正如在Mat部分中学到的那样，矩阵的大小取决于所使用的颜色系统。更准确地说，它取决于使用的通道数。在灰度图像的情况下如下图所示存储（图来源于官网）：
在这里插入图片描述
对于多通道图像，列包含与通道数一样多的子列。例如， RGB颜色如下图所示存储（图来源于官网）：

请注意，通道的顺序是相反的：BGR 而不是 RGB。因为在许多情况下，内存足够大，可以以连续的方式存储行，所以行可能会一个接一个地跟随，从而创建一个长行。因为一切都在一个接一个的地方，这可能有助于加快扫描过程。

2.颜色空间的缩减

通过使用 unsigned char C 和 C++ 类型来存储矩阵项，一个像素通道可以有多达 256 个不同的值。对于三通道图像，这可能会形成太多颜色（准确地说是 1600 万）。使用如此多的色调可能会对我们的算法性能造成沉重打击。但是，有时只需使用更少的它们来获得相同的最终结果就足够了。
在这种情况下，我们通常会进行色彩空间缩减。这意味着我们将颜色空间当前值除以一个新的输入值，最终得到更少的颜色。例如，0 到 9 之间的每个值都取新值 0，10 到 19 之间的每个值取值 10，依此类推（这其实有点像采样，多少区间用一个数来表示）。
当用uchar（无符号字符 - 即 0 到 255 之间的值）值除以int值时，结果也将是char。这些值可能只是 char 值。因此，任何分数都将向下舍入。利用这一事实，uchar域中的上层运算可以表示为：
在这里插入图片描述
值得注意的是，这其中进行了除法和乘法运算。这些操作对于一个系统来说是非常麻烦的的。如果可能的话，通过使用更便简单的操作来代替它们，例如一些减法、加法或最好的情况是一个简单的赋值。因此，对于较大的图像，明智的做法是事先计算所有可能的值，并在分配期间通过使用查找表进行分配。查找表是简单的数组（具有一维或多维），对于给定的输入值变化保存最终输出值。它的优点是不需要进行计算，只需要读取结果。

3.访问图中像素的三种方法

C 风格 operator[]（指针）访问
迭代器（安全）方法
动态地址

二、ROI区域图像叠加

感兴趣区域ROI(region of interest)，从图像中选择一个图像区域，这个区域是图像分析的重点。定义ROI区域有两种方法：
(非常抱歉我没在官方文档中找到相关信息，只能按星云前辈的书籍来了)

使用矩形表示区域的Rect：
通过指定矩形的左上角坐标和矩形的长宽以定义一个矩形区域。

// 定义一个Mat类型并给定其设定ROI区域
Mat imageROI;
// 方法一
imageROI = image(Rect(500, 250, logo.cols, logo.rows));

指定感兴趣行或列的范围：
使用Range是从起始索引到终止索引的一连段连续序列。

// 方法二
imageROI = image( Range(250, 250+logoImage.rows), Range(200, 200+logoImage.cols));

三、图像混合

线性混合操作是一种二元（两个输入）的像素操作，它的公式如下所示：
在这里插入图片描述
通过改变a的值，来对两张具有相同的大小（宽度和高度）和类型图片产生时间上的叠化效果，在其中使用了添加加权和函数：addWeighted()
在OpenCV官方文档中是这么写的：
void cv::addWeighted (
InputArray src1,
double alpha,
InputArray src2,
double beta,
double gamma,
OutputArray dst,
int dtype = -1
)
第一个参数是第一个输入数组，
第二个参数是第一个数组元素的权重，
第三个参数是与第一个数组大小和通道号相同的第二个输入数组，
第四个参数是第二个数组元素的权重，
第五个参数是添加到每个总和的标量，
第六个参数是与输入数组具有相同大小和通道数的输出数组，
第七个参数是输出数组的可选深度；当两个输入数组具有相同的深度时，可以将 dtype 设置为 -1
即：
在这里插入图片描述

总结

今天学习了有关如何访问图像中的像素的三种方法，并且也学习了如何使图像混合起来。最后附上我的运行结果：
在这里插入图片描述

OpenCV4.5.5学习笔记（八）：访问图像中的像素、ROI区域图像叠加和图像混合

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