OpenCV之IplImage详解

IplImage是OpenCV中CxCore部分基础的数据结构，用来表示图像，其中Ipl是Intel Image Processing Library的简写。

OpenCV2.1版本之前使用IplImage*数据结构来表示图像，2.1之后的版本使用图像容器Mat来存储。IplImage结构体如下所示。

typedef struct _IplImage  
    {  
        int  nSize;         /* IplImage大小 */  
        int  ID;            /* 版本 (=0)*/  
        int  nChannels;     /* 大多数OPENCV函数支持1,2,3 或 4 个通道 */  
        int  alphaChannel;  /* 被OpenCV忽略 */  
        int  depth;         /* 像素的位深度: IPL_DEPTH_8U, IPL_DEPTH_8S, IPL_DEPTH_16U, 
                               IPL_DEPTH_16S, IPL_DEPTH_32S, IPL_DEPTH_32F and IPL_DEPTH_64F 可支持 */  
        char colorModel[4]; /* 被OpenCV忽略 */  
        char channelSeq[4]; /* 同上 */  
        int  dataOrder;     /* 0 - 交叉存取颜色通道, 1 - 分开的颜色通道. 
                               cvCreateImage只能创建交叉存取图像 */  
        int  origin;        /* 0 - 顶—左结构, 
                               1 - 底—左结构 (Windows bitmaps 风格) */  
        int  align;         /* 图像行排列 (4 or 8). OpenCV 忽略它，使用 widthStep 代替 */  
        int  width;         /* 图像宽像素数 */  
        int  height;        /* 图像高像素数*/  
        struct _IplROI *roi;/* 图像感兴趣区域. 当该值非空只对该区域进行处理 */  
        struct _IplImage *maskROI; /* 在 OpenCV中必须置NULL */  
        void  *imageId;     /* 同上*/  
        struct _IplTileInfo *tileInfo; /*同上*/  
        int  imageSize;     /* 图像数据大小(在交叉存取格式下imageSize=image->height*image->widthStep），单位字节*/  
        char *imageData;  /* 指向排列的图像数据 */  
        int  widthStep;   /* 排列的图像行大小，以字节为单位 */  
        int  BorderMode[4]; /* 边际结束模式, 被OpenCV忽略 */  
        int  BorderConst[4]; /* 同上 */  
        char *imageDataOrigin; /* 指针指向一个不同的图像数据结构（不是必须排列的），是为了纠正图像内存分配准备的 */  
    }  
    IplImage;

分配与释放图像空间：

//分配图像空间
IplImage* cvCreateImage(CvSize size, int depth, int channels);

  size:  cvSize(width,height);

  depth: IPL_DEPTH_8U, IPL_DEPTH_8S, IPL_DEPTH_16U,
         IPL_DEPTH_16S, IPL_DEPTH_32S, IPL_DEPTH_32F, IPL_DEPTH_64F

  channels: 1, 2, 3 or 4.   //注意数据为交叉存取.彩色图像的数据编排为b0 g0 r0 b1 g1 r1 ...

//分配一个单通道字节图像
IplImage* img1=cvCreateImage(cvSize(640,480),IPL_DEPTH_8U,1); 

//分配一个三通道浮点图像
IplImage* img2=cvCreateImage(cvSize(640,480),IPL_DEPTH_32F,3);

//释放图像空间
IplImage* img=cvCreateImage(cvSize(640,480),IPL_DEPTH_8U,1); 
cvReleaseImage(&img);
 
//复制图像
IplImage* img1=cvCreateImage(cvSize(640,480),IPL_DEPTH_8U,1); 
IplImage* img2;
img2=cvCloneImage(img1);
 
//设定/获取兴趣区域:
void  cvSetImageROI(IplImage* image, CvRect rect);
void  cvResetImageROI(IplImage* image);
vRect cvGetImageROI(const IplImage* image);

//设定/获取兴趣通道:
void cvSetImageCOI(IplImage* image, int coi); // 0=all
int cvGetImageCOI(const IplImage* image);

读取储存图像：

//从文件中载入图像:
IplImage* img=0; 
img=cvLoadImage(fileName);
if(!img) printf("Could not load image file: %s/n",fileName);

Supported image formats: BMP, DIB, JPEG, JPG, JPE, PNG, PBM, PGM, PPM,
                           SR, RAS, TIFF, TIF
//载入图像默认转为3通道彩色图像. 如果不是，则需加flag:

img=cvLoadImage(fileName,flag);

//flag: >0 载入图像转为三通道彩色图像
        =0 载入图像转为单通道灰度图像
        <0 不转换载入图像(通道数与图像文件相同).
 
//图像存储为图像文件:
if(!cvSaveImage(outFileName,img)) printf("Could not save: %s/n",outFileName);
//输入文件格式由文件扩展名决定.

存取图像元素：

//假设需要读取在i行j列像点的第k通道. 其中, 行数i的范围为[0, height-1], 列数j的范围为[0, width-1], 通道k的范围为[0, nchannels-1].
 

/*间接存取: (比较通用, 但效率低, 可读取任一类型图像数据)*/
 

//对单通道字节图像:
IplImage* img=cvCreateImage(cvSize(640,480),IPL_DEPTH_8U,1);
CvScalar s;
s=cvGet2D(img,i,j); // get the (i,j) pixel value
printf("intensity=%f/n",s.val[0]);
s.val[0]=111;
cvSet2D(img,i,j,s); // set the (i,j) pixel value
 
//对多通道浮点或字节图像:
IplImage* img=cvCreateImage(cvSize(640,480),IPL_DEPTH_32F,3);
CvScalar s;
s=cvGet2D(img,i,j); // get the (i,j) pixel value
printf("B=%f, G=%f, R=%f/n",s.val[0],s.val[1],s.val[2]);
s.val[0]=111;
s.val[1]=111;
s.val[2]=111;
cvSet2D(img,i,j,s); // set the (i,j) pixel value
 

/*直接存取: (效率高, 但容易出错)*/
 

//对单通道字节图像:
IplImage* img=cvCreateImage(cvSize(640,480),IPL_DEPTH_8U,1);
((uchar *)(img->imageData + i*img->widthStep))[j]=111;
 
//对多通道字节图像:
IplImage* img=cvCreateImage(cvSize(640,480),IPL_DEPTH_8U,3);
((uchar *)(img->imageData + i*img->widthStep))[j*img->nChannels + 0]=111; // B
((uchar *)(img->imageData + i*img->widthStep))[j*img->nChannels + 1]=112; // G
((uchar *)(img->imageData + i*img->widthStep))[j*img->nChannels + 2]=113; // R
 
//对多通道浮点图像:
IplImage* img=cvCreateImage(cvSize(640,480),IPL_DEPTH_32F,3);
((float *)(img->imageData + i*img->widthStep))[j*img->nChannels + 0]=111; // B
((float *)(img->imageData + i*img->widthStep))[j*img->nChannels + 1]=112; // G
((float *)(img->imageData + i*img->widthStep))[j*img->nChannels + 2]=113; // R
 

/*用指针直接存取 : (在某些情况下简单高效)*/
 

//对单通道字节图像:
IplImage* img  = cvCreateImage(cvSize(640,480),IPL_DEPTH_8U,1);
int height     = img->height;
int width      = img->width;
int step       = img->widthStep/sizeof(uchar);
uchar* data    = (uchar *)img->imageData;
data[i*step+j] = 111;
 
//对多通道字节图像:
IplImage* img  = cvCreateImage(cvSize(640,480),IPL_DEPTH_8U,3);
int height     = img->height;
int width      = img->width;
int step       = img->widthStep/sizeof(uchar);
int channels   = img->nChannels;
uchar* data    = (uchar *)img->imageData;
data[i*step+j*channels+k] = 111;
 
//对单通道浮点图像(假设用4字节调整):
IplImage* img  = cvCreateImage(cvSize(640,480),IPL_DEPTH_32F,3);
int height     = img->height;
int width      = img->width;
int step       = img->widthStep/sizeof(float);
int channels   = img->nChannels;
float * data    = (float *)img->imageData;
data[i*step+j*channels+k] = 111;
 
 
/*使用 c++ wrapper 进行直接存取: (简单高效)*/
 

//对单/多通道字节图像，多通道浮点图像定义一个 c++ wrapper:
template<class T> class Image
{
  private:
  IplImage* imgp;
  public:
  Image(IplImage* img=0) {imgp=img;}
  ~Image(){imgp=0;}
  void operator=(IplImage* img) {imgp=img;}
  inline T* operator[](const int rowIndx) {
    return ((T *)(imgp->imageData + rowIndx*imgp->widthStep));}
};

typedef struct{
  unsigned char b,g,r;
} RgbPixel;

typedef struct{
  float b,g,r;
} RgbPixelFloat;

typedef Image<RgbPixel>       RgbImage;
typedef Image<RgbPixelFloat>  RgbImageFloat;
typedef Image<unsigned char>  BwImage;
typedef Image<float>          BwImageFloat;
 
//单通道字节图像:
IplImage* img=cvCreateImage(cvSize(640,480),IPL_DEPTH_8U,1);
BwImage imgA(img);
imgA[i][j] = 111;
 
//多通道字节图像:
IplImage* img=cvCreateImage(cvSize(640,480),IPL_DEPTH_8U,3);
RgbImage  imgA(img);
imgA[i][j].b = 111;
imgA[i][j].g = 111;
imgA[i][j].r = 111;
 
//多通道浮点图像:
IplImage* img=cvCreateImage(cvSize(640,480),IPL_DEPTH_32F,3);
RgbImageFloat imgA(img);
imgA[i][j].b = 111;
imgA[i][j].g = 111;
imgA[i][j].r = 111;

从本质上讲，IplImage是一个CvMat对象,但CvMat中的data和IplImage中的imageData是有区别的，imageData指针是字节类型指针，所以指向的数据是uchar类型的。所以，在图像上进行指针运算时，你可以简单增加widthStep。

下面讲讲另一个变量ROI（感兴趣的区域）的故事，实际上它是一个IPL/IPP结构IplROI的实例。IplROI包含xOffset，yOffset，height，width和coi（感兴趣的通道）成员变量。

ROI的思想是：一旦设定ROI，通常作用于整幅图像的函数只会对ROI所表示的子图像进行操作。若果IplImage变量设置了ROI，则所有的OpenCV函数就会使用该ROI变量。

ROI在实际工作中有很重要的作用，很多情况下，使用它会提高计算机视觉代码的执行速度。如果想设置ROI，使用函数cvSetImageROI()，并为其传递一个图像指针和矩形。取消ROI，只需要为函数cvResetImageROI()，传递一个图像指针。

而CvMat需要在另一篇进行详细理解。

革命尚未成功，同志仍需努力。

OpenCV之IplImage详解

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