第四章 OpenCv的数据类型
1 直接从C++继承来的基础数据类型
本质：这类数据类型直接从C++原语中继承而来，仅仅是稍加修饰，如int、float、及简单数组和矩阵，同时也有一些代表简单几何概念的数据类型，如点、矩形、大小等。
OpenCv中6种基本数据类型缩写：
b = unsigned char
w = unsigned short
s = short
i = int
f = float
d = double
本质：固定向量容器,即定义时必须制定其大小，通过下标i访问。
用法：对于2到6维的6种数据类型的任何组合都是有效的。虽然Vec<>可以包含其他类对象，但是opencv中一般只用作一个C语言原语的类型的容器。且仅用于少数量的元素。
Opencv中的常用别名：
typedef Vec<uchar, 2> Vec2b;
typedef Vec<uchar, 3> Vec3b;
typedef Vec<uchar, 4> Vec4b;
typedef Vec<short, 2> Vec2s;
typedef Vec<short, 3> Vec3s;
typedef Vec<short, 4> Vec4s;
typedef Vec<ushort, 2> Vec2w;
typedef Vec<ushort, 3> Vec3w;
typedef Vec<ushort, 4> Vec4w;
typedef Vec<int, 2> Vec2i;
typedef Vec<int, 3> Vec3i;
typedef Vec<int, 4> Vec4i;
typedef Vec<int, 6> Vec6i;
typedef Vec<int, 8> Vec8i;
typedef Vec<float, 2> Vec2f;
typedef Vec<float, 3> Vec3f;
typedef Vec<float, 4> Vec4f;
typedef Vec<float, 6> Vec6f;
typedef Vec<double, 2> Vec2d;
typedef Vec<double, 3> Vec3d;
typedef Vec<double, 4> Vec4d;
typedef Vec<double, 6> Vec6d;
本质：固定矩阵类，通过下标(i,j)访问。
用法：用于一些特定的小型固定矩阵，支持矩阵的操作。
Opencv中的常用别名：
typedef Matx<float, 1, 2> Matx12f;
typedef Matx<double, 1, 2> Matx12d;
typedef Matx<float, 1, 3> Matx13f;
typedef Matx<double, 1, 3> Matx13d;
typedef Matx<float, 1, 4> Matx14f;
typedef Matx<double, 1, 4> Matx14d;
typedef Matx<float, 1, 6> Matx16f;
typedef Matx<double, 1, 6> Matx16d;
typedef Matx<float, 2, 1> Matx21f;
typedef Matx<double, 2, 1> Matx21d;
typedef Matx<float, 3, 1> Matx31f;
typedef Matx<double, 3, 1> Matx31d;
typedef Matx<float, 4, 1> Matx41f;
typedef Matx<double, 4, 1> Matx41d;
typedef Matx<float, 6, 1> Matx61f;
typedef Matx<double, 6, 1> Matx61d;
typedef Matx<float, 2, 2> Matx22f;
typedef Matx<double, 2, 2> Matx22d;
typedef Matx<float, 2, 3> Matx23f;
typedef Matx<double, 2, 3> Matx23d;
typedef Matx<float, 3, 2> Matx32f;
typedef Matx<double, 3, 2> Matx32d;
typedef Matx<float, 3, 3> Matx33f;
typedef Matx<double, 3, 3> Matx33d;
typedef Matx<float, 3, 4> Matx34f;
typedef Matx<double, 3, 4> Matx34d;
typedef Matx<float, 4, 3> Matx43f;
typedef Matx<double, 4, 3> Matx43d;
typedef Matx<float, 4, 4> Matx44f;
typedef Matx<double, 4, 4> Matx44d;
typedef Matx<float, 6, 6> Matx66f;
typedef Matx<double, 6, 6> Matx66d;
本质：类似于固定向量类，但仅用来表示一个点。
用法：一般用来表示二维点或者三维点，通过成员变量访问元素，而不是下标。
Opencv中的常用别名：
typedef Point_<int> Point2i;
typedef Point_<int64> Point2l;
typedef Point_<float> Point2f;
typedef Point_<double> Point2d;
typedef Point3_<int> Point3i;
typedef Point3_<float> Point3f;
typedef Point3_<double> Point3d;
本质：与point类似，表示区域的大小，拥有width和height。
Opencv中的常用别名：
typedef Size_<int> Size2i;
typedef Size_<int64> Size2l;
typedef Size_<float> Size2f;
typedef Size_<double> Size2d;
typedef Size2i Size;
本质：顾名思义，表示一个矩形。
非对称矩形：cv::RotateRect。
本质：复数类，实部通过re获取，虚部通过im获取。
Opencv中的常用别名：
typedef Complex<float> Complexf;
typedef Complex<double> Complexd;
2 辅助对象类型
本质：一个终止条件检测类。集成了迭代次数和误差参数。
本质：一个连续的整数序列，两个重要元素start和end。范围包含初始值start但不包含终止值end。
本质：与C++只能指针类似。
本质：数组的封装，可以表示任何数组，常用于函数的传人参数和返回参数。前者为常量数组。
3 工具函数
函数名称 描述
Cv::alignPtr() 对齐指针到给点字节数
Cv::alignSize() 将缓冲区大小与给定的字节数对齐
Cv::allocate() 分配一个C风格的数组对象
cvCeil() 浮点数向上取整
Cv::cubeRoot() 计算一个数的立方根
Cv::CV_Assert() 如果给定的条件不为真，则抛出异常
CV_Error() 构造cv::Exception（从固定的字符串）并抛出异常的一个宏
CV_Error_() 构造cv::Exception（从格式化字符串）并抛出异常的一个宏
Cv::deallocate() 释放一个c风格的数组对象
Cv::error() 指示错误并抛出异常
Cv::fastAtan2() 向量的二维角度的计算
Cv::fastFree() 释放一个内存缓存区
Cv::fastMalloc() 分配一个对齐的内存缓存区
cvFloor() 浮点数向下取整
Cv::format() 以sprintf类似格式创建一个STL字符串
Cv::getCPUTickCount() 以内部CPU计时器获得tick计数
Cv::getNumThreads() 获得当前OpenCv使用的线程数
Cv::getOptimalDFTSize() 计算要传递给cv::DFT()的数组的最适合大小
Cv::getThreadNum() 获得当前线程的索引
Cv::getTickFrequency () 获得系统每秒的tick计数
Cv::getTickCount() 获得系统的tick计数
cvIsInf() 判断一个浮点数是否无穷
cvIsNaN() 判断一个浮点数是否不是一个数
cvRound() 近似一个浮点数到最近整数
Cv::setNumThreads() 设定OpenCv使用的线程数
Cv::setUseOptimized() 开启或关闭优化代码
Cv:useOptimized() 指示代码优化的启用
4 图像和大型数组类型
Cv::Mat类用于表示任意维度的稠密数组。
稠密：表示该数组的所有部分都有一个值存储，即使这个值是0。
稀疏：表示只有非0的数组会被存储。
Mat理解：它仅仅是数据实体的头，是对数据的描述，并不代表实际数据本身。
4.1 Mat的构造
Mat的非复制构造函数
Mat(int rows, int cols, int type);
指定类型的二维数组,type取值为：CV_{8U,16S,16U,32S,32F,64F}C{1,2,3}的多种组合。
Mat(int rows, int cols, int type, void* data, size_t step=AUTO_STEP);
指定类型的二维数组，并指定预先存储的数据。
Mat(Size size, int type);
指定类型的二维数组，大小由Sz指定。
Mat(int rows, int cols, int type, const Scalar& s);
指定类型的二维数组，并指定初始化值。
Mat(Size size, int type, void* data, size_t step=AUTO_STEP);
指定类型的二维数组，并指定预先存储的数据。
Mat(int ndims, const int* sizes, int type);
指定类型的多维数组。
Mat(int ndims, const int* sizes, int type, const Scalar& s);
指定类型的多维数组，并指定初始化值。
Mat(int ndims, const int* sizes, int type, void* data, const size_t* steps=0);
指定类型的多维数组，并指定预先存储的数据。
Mat的复制构造函数
Mat(const Mat& m);
Mat(const Mat& m, const Range& rowRange, const Range& colRange=Range::all());
只从指定的行列中复制数据的复制构造函数。
Mat(const Mat& m, const Rect& roi);
只从感兴趣的区域中复制数据的复制构造函数。
Mat(const Mat& m, const Range* ranges);
服务于n维数组的，从泛化的感兴趣区域中复制数据的复制构造函数。
构造Mat的静态方法
static MatExpr zeros(int rows, int cols, int type);
构造指定大小的0矩阵。
static MatExpr ones(int rows, int cols, int type);
构造指定大小的全1矩阵。
static MatExpr eyes(int rows, int cols, int type);
构造指定大小的单位矩阵。
4.2 Mat独立获取数组元素
Mat访问一个元素主要有两种方法：位置和迭代器。
4.2.1 位置访问
直接访问通过模板函数at<>()来实现。
本质：先将at<>()特化到矩阵所包含的数据类型，然后使用得到的数据类型的行和列位置访问该元素。
通过位置访问元素最快的方式：获取某一行的指针。
mtx.ptr(3) 获取指向第三行第一个元素的指针。
注意：Mat中的数据按行组织的，行于行之间有可能是连续的，可有使用isContinuous()进行判断。
示例：
Mat type(2, 2, CV_8UC3);
type.at<Vec3b>(0, 1)[0] = 1;
type.at<Vec3b>(0, 1)[1] = 2;
type.at<Vec3b>(0, 1)[2] = 3;
std::cout << type;
// 取得某一行的指针
Ptr<Vec3b> p = type.ptr<Vec3b>(0);
p[1][0] = 4;
p[1][1] = 5;
p[1][2] = 6;
std::cout << std::endl;
std::cout << type;
4.2.2 迭代器访问
Mat I(2, 2, CV_8UC3);
MatIterator_<Vec3b> it, end;
for (it = I.begin<Vec3b>(), end = I.end<Vec3b>(); it != end; ++it)
{
(*it)[0] = 1;
(*it)[1] = 2;
(*it)[2] = 3;
}
4.3 通过块访问数组元素
通过制定行、制定列、制定行范围、制定列范围、制定Range范围来获得制定的块元素。返回值同样是Mat。
4.4 Mat其他重要的函数成员
m1 = m0.clone() 从m0进行完全复制
m0.copyTo(m1) 将m0复制给m
m0.convertTo(m1, type, scale,offset) 转换m0中的数据元素
m0.setTo(s, mask) 设置m0所有元素为s，如果存在mask，则只对制定区域置值
m0.total() 计算数组元素数量（不包含通道）
m0.isContinuous() 判断数组是否连续
m0.type() 返回m0元素的类型
m0.depth() 返回m0通道中的元素类型
m0.channels() 返回m0的通道数目
m0.size() size返回m0的大小
5 总结
本章主要介绍了OPenCv中的一些基本数据类型和其使用方法，重点介绍了核心数据类型Mat，同时还介绍了一些常用的工具函数。