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CvMat矩阵数据结构是OpenCV的基础数据类型,对于图像处理这种密级型运算,经常需要访问,修改,设置其元素的值。OpenCV提供了很多优良的函数,能够很简单的实现上述功能。在《学习OpenCV》一书中,作者分别就简单的方法,麻烦的方法,和恰当的方法对相关函数进行了讲解,讲得比较清晰。本文主要讲解通过指针高效访问CvMat元素的方法z及平时容易忽视的一些小问题。
1.关于元素数据类型
CvMat中数据类型由几个部分构成CV_<bit_depth>(S|U|F)channels,S表示有符号的,U表示无符号的,F表示浮点数;比如CV_32F1,表示32位1通道浮点数;CV_8U3,表示8位无符号3通道整形;数据类型重要的原因在于
A.它决定了CvMat数据的分布,比如,若元素类型CV_8UC1(常用于灰度图像),那么CvMat的数据排列是每行按照ggggggg(g表示一个像素的灰度值)的格式排列;若元素类型为CV_8UC3,则可以表示彩色图像,其行排列成为bgrbgrbgr(分别表示蓝绿红三个通道值,三个通道值表征1个像素)的形式;
B.在访问其数据类型时,如何正确转换成对应的数据类型指针;后面的例子会说到;
2.访问CvMat中的元素
简单的通过CV_MAT_ELEM宏,cvGetRealXD()函数即可实现,但是图像处理是计算密集型操作,这些函数虽然简单易用,但是效率比较低。因此最常用的是采用指针来访问CvMat中的元素。
CvMat结构中data结构对于指针访问其元素非常重要.
其data成员为
union{
uchar* ptr;
short* s;
int* i;
float* fl;
double* db;
}data;
由于是联合体,因此在访问时,指针可以在这几种类型的指针之间转换。当然这还归功于CvMat中每行的字节长度是固定的,成员step记录了CvMat每行的字节数。下面的代码说明如何高效访问矩阵元素。
CvMat*mat=cvCreateMat(5,3,CV_32FC1);//建立一个5行3列的矩阵,元素类型为32位单通道浮点数;数据类型对于后面使用指针访问矩阵元素非常重要。
cvZero(mat);
int row,col;
//下面的代码给矩阵的每个元素赋值
for(row=0;row<mat->height;row++)
{
float*pData=(float*)(mat->data.ptr+row*mat->step);//获取第row行的行首指针,因为数据类型为浮点型,因此,通过data.ptr与step获得的字节指针需要转换为float*这样的指针
for(col=0;col<mat->width;col++)
{
*pData=(row+col);
pData++;//因为,指针后移一位,也即是指向下一个浮点数
}
}
//下面的3段代码功能是一样的,都是在控制台显示各个元素的值
///code1
for(row=0;row<mat->height;row++)
{
float*pData=(float*)(mat->data.ptr+row*mat->step);//我们通过转换成float*这样的指针
for(col=0;col<mat->width;col++)
{
std::cout<<*pData<<"";
pData++;//指向下一个元素
}
}
///code2
for(row=0;row<mat->height;row++)
{
float*pData=mat->data.fl+row*mat->step/4;//这儿就用到了union中的fl指针,由于step是以1字节来计算的,因此实际步长应该为mat->step/4(浮点数的长度为4字节)
for(col=0;col<mat->width;col++)
{
std::cout<<*pData<<"";
pData++;
}
std::cout<<std::endl;
}
///code 3
for(row=0;row<mat->height;row++)
{
float*pData=mat->data.fl+row*mat->step/4;
for(col=0;col<mat->width;col++)
{
std::cout<<*(pData+j)<<"";//自己计算列指针的位置
}
std::cout<<std::endl;
}
///////////////////////
用指针除了顺序访问CvMat中的元素外,还可以访问任意位置的元素,当然前提是需要自己计算指针。比如:
for(row=0;row<mat->height;row++)
{
float*pData=mat->data.fl+row*mat->step/4;
for(col=0;col<mat->width;col++)
{
if (row>0)
{
std::cout<<*(pData+col-mat->step/4)<<"";//访问mat(row-1,col)元素
if (col>0)
std::cout<<*(pData+col-1-mat->step/4)<<"";//访问mat(row-1,col-1)元素
}
}
std::cout<<std::endl;
}
cvReleaseMat(&mat);//用完释放相关资源
因此,对CvMat中的元素不要拘泥于书上提供的几种方式,在程序效率很重要的情况下,可以合理使用指针结合step完美的访问CvMat中的元素,当然,使用指针,也有缺点,出现错误不容易发现,自己曾经遭过道。