前言

在计算器内存中，数字图像是以矩阵的形式保存的，矩阵信息中包含了所有像素点的强度值，如何获取并储存这些像素值可根据实际场景应用来确定。在计算机处理中所有图像信息都将转化为数值信息矩阵。
OpenCV作为计算机视觉处理库，其主要目的就是通过处理和操作这些矩阵信息来获得更加高级的信息。在处理图像前，我们需要先了解一下OpenCV中最基础的库类Mat以及其相关操作。

Mat 类

Q：什么是 Mat 类？

A：Mat类由矩阵头和指向存储所有像素值的矩阵的指针构成。Mat类表示一个n维的密集数值单通道或多通道数据，它可以用于储存实数或负数值的向量和矩阵，灰度或彩色图像，体素，向量场，点云，张量，直方图等。
矩阵头包含矩阵的尺寸、存储方法、地址和引用次数。矩阵头是一个常数，绝大数情况下，矩阵头的大小远小于矩阵数据量的大小。
Mat类如下所示：

class CV_EXPORTS Mat {
    
    
	public :
		int flags;			//标志位
		int dims;			//数组的维数 >= 2 
		int rows,cols;		//行和列的数量 
		uchar *data;  		//指向数据的指针
		int * refcount;  	//指针的引用计数器，当阵列指向用户分配的数据时指针为 NULL 
};

Mat 类的构造方式

构造mat类相当于构造了一个矩阵（数组），一般需要四个基本要素，行数（高），列数（宽），通道数以及数据类型。
Mat 类常见的的构造方式如下：

1. Mat :: Mat()
  //无参数构造方法
1. Mat :: Mat(int rows,int cols,int type)
  //创建行数为 rows，列数为 cols，类型为type 的图像
1. Mat :: Mat(Size size, int type)
  //创建大小为 size，类型为 type 的图像
1. Mat :: Mat(int rows,int cols,int type,const Scalar& s);
  //创建行数为 rows，列数为 cols，类型为type 的图像,并将所有元素初始化为 s
1. Mat :: Mat(Size size, int type,const Scalar& s)
  //创建大小为 size，类型为 type 的图像，并将所有元素初始化为 s
1. Mat :: Mat(const Mat& m)
  //将 m 赋值给新的对象，m 和新对象共用图像数据。

Mat 基本操作

OpenCV中提供了很多Mat类的成员函数应用方法，具体可以看看下面的案例。

单通道 Mat 的基本操作

我们以下面这个 3 行 2 列的二维矩阵m为例，详细的介绍Mat的成员
$\left\{ \begin{matrix} 1 & 2 \\ 3 & 4 \\ 5 & 6 \end{matrix} \right\}$

使用成员变量 rows 和 cols 获取矩阵的行数和列数

通过成员变量 rows 和 cols 获取矩阵的行数和列数，详细代码如下：

int main(int argc,char*argv[]) {
    
    
	//构造矩阵
	Mat m = (Mat_<int>(3,2) << 1, 2, 3, 4, 5, 6);
	//矩阵的行数
	cout << "行数：" << m.rows << endl;
	//矩阵的列数 
	cout << "列数：" << m.cols << endl;
	return 0; 
}

使用成员函数 size() 来获取矩阵的尺寸

通过成员函数 size() 来直接获取矩阵的尺寸，详细代码如下：

int main(int argc,char*argv[]) {
    
    
	//构造矩阵
	Mat m = (Mat_<int>(3,2) << 1, 2, 3, 4, 5, 6);
	//矩阵的尺寸
	Size size = m.size();
	cout << "尺寸：" << size << endl; 
	return 0; 
}

使用成员函数 channels() 得到矩阵的通道

通过成员函数 channels() 得到矩阵的通道数，详细代码如下：

int main(int argc,char*argv[]) {
    
    
	//构造矩阵
	Mat m = (Mat_<int>(3,2) << 1, 2, 3, 4, 5, 6);
	//通道数
	cout << "通道数：" << m.channels() << endl; 
	return 0; 
}

使用成员函数 total() 得到矩阵面积

使用成员函数 total() 得到矩阵的行数乘以列数，也就是面积，详细代码如下：

int main(int argc,char*argv[]) {
    
    
	//构造矩阵
	Mat m = (Mat_<int>(3,2) << 1, 2, 3, 4, 5, 6);
	//面积
	cout << "面积：" << m.total() << endl; 
	return 0; 
}

利用成员函数 at 访问 Mat 对象中的值

访问 Mat对象中的值，最好用的方法就是直接通过成员函数 at实现。

#include<opencv2/core/core.hpp>
using namespace cv;
#include<iostream>
using namespace std; 
int main(int argc,char*argv[]) {
    
    
	//构造矩阵
	Mat m = (Mat_<int>(3,2) << 1, 2, 3, 4, 5, 6);
	//通过循环打印 m 中的每一个值
	for(int r = 0; r < m.rows; r++) {
    
    
		for(int c = 0; c < m.cols; c++) {
    
    
			cout << m.at<int>(r,c) << ",";
		}
		cout << endl;
	} 
	return 0; 
}

利用成员函数 ptr 访问 Mat 对象中的值

Mat中每一行的每个元素都是挨着放的，通过成员函数ptr可以获得指向每一行首地址的指针，从而访问m中的值。

#include<opencv2/core/core.hpp>
using namespace cv;
#include<iostream>
using namespace std; 
int main(int argc,char*argv[]) {
    
    
	//构造矩阵
	Mat m = (Mat_<int>(3,2) << 1, 2, 3, 4, 5, 6);
	//通过循环打印 m 中的每一个值
	for(int r = 0; r < m.rows; r++) {
    
    
		const int * ptr = m.ptr<int>(r);
		for(int c = 0; c < m.cols; c++) {
    
    
			cout << ptr[c] << ",";
		}
		cout << endl;
	} 
	return 0; 
}

【OpenCv】c++ 入门认识 Mat 类，单通道 Mat 的基本操作

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