opencv（2）数据结构

opencv的基础结构在cxcore文件中，主要结构有：

opencv主要结构
1 CvPoint 
2 CvPoint2D32f 
3 CvPoint3D32f 
4 CvSize 
5 CvSize2D32f 
6 CvRect 
7 CvScalar 
8 CvTermCriteria 
9 CvMat 
10 CvMatND 
11 CvSparseMat 
12 IplImage 
13 CvArr

1~7的定如下：

1.类型的初始化话方法：

ipl数据结构
CvSize  mSize = cvSize(320,240);   //宽高
CRect   mRect = cvRect(100,100,10,10); //左右，宽高
CvPoint mPoint = cvPoint(100,100);
CvPoint3D32f mPt3d = cvPoint2D32f(1.0,2.0,3.0);
CvScalar Scalar1=cvScalar(0,1,2,3);//初始化个参数
CvScalar Scalar2=cvRealScalar(10); //初始化第一个VAL[0]
CvScalar Scalar3=cvScalarAll(20); //VAL的所有值设置为一个值

opencv主要结构
typedef struct CvScalar
{
    double val[4];
}
CvScalar;

可以用于多通道矩阵，如果使用的图像是1通道的，则pt.val[0]中存储数据，如果使用的图像是3通道的，则pt.val[0]，pt.val[1]，pt.val[2]中存储数据。

CvArr,它只是一个Interface,在"cxtype.h"被定义为 typedef void CvArr;用于指示函数接收的数组类型可以不止一个，如 IplImage*, CvMat* 甚至 CvSeq*. 最终的数组类型是在运行时通过分析数组头的前4 个字节判断。 opencv数据类型的继承关系（很类似C++）：

3.矩阵类型CvMat

CvMat结构
typedef struct CvMat 
{ 
    int type;         
    int step;          /*用字节表示行数据长度*/
    int* refcount;     /*内部访问*/
    union {
        uchar*  ptr;
        short*  s;
        int*    i;
        float*  fl;
        double* db;
    } data;    /*数据指针*/
     union {
        int rows;
        int height;
    };
    union {
        int cols;   
        int width;
    };
} CvMat; /*矩阵结构头*/

内部使用了union的共用体，也就是说访问的时候可以使用里面的任何一种，尤其是data分为不同的数据类型，访问的时候是需要注意的。

矩阵操作

CvMat操作
CvMat * cvCreateMat(int rows, int cols, int type); /*创建矩阵头并分配内存*/
CV_INLine CvMat cvMat((int rows, int cols, int type, void* data CV_DEFAULT); /*用已有数据data初始化矩阵*/
CvMat * cvInitMatHeader(CvMat * mat, int rows, int cols, int type, void * data CV_DEFAULT(NULL), int step CV_DEFAULT(CV_AUTOSTEP)); /*(用已有数据data创建矩阵头)*/
CvMat *CvCloneMat(const CvMat *mat); /*复制矩阵，注意的是，复制的时候不仅创建了矩阵头，也开辟了响应的空间，使用这个函数，要注意释放数据*/
cvReleaseMat(CvMat **Mat);  /*释放矩阵*/

矩阵访问（链接可以参考更全的），如果对于单个元素的访问，使用指针式最好的办法，如果是访问整行或者整列，或者是多通道数据的访问，使用opencv提供的函数，更为快捷一些：

CvMat访问函数
//获取单个元素的值，注意后面的数据是CvScalar 类型
void cvSet1D( CvArr* arr, int idx0, CvScalar value );
void cvSet2D( CvArr* arr, int idx0, int idx1, CvScalar value );
void cvSet3D( CvArr* arr, int idx0, int idx1, int idx2, CvScalar value );
void cvSetND( CvArr* arr, int* idx, CvScalar value );

//设置单个元素，，注意返回的数据是CvScalar 类型
CvScalar cvGet1D( const CvArr* arr, int idx0 );
CvScalar cvGet2D( const CvArr* arr, int idx0, int idx1 );
CvScalar cvGet3D( const CvArr* arr, int idx0, int idx1, int idx2 );
CvScalar cvGetND( const CvArr* arr, int* idx );

//上面的访问可以处理多通道数据，访问速度会有点慢可能，更快的办法：
//只处理单通道数据，输入的类型是double
void cvSetReal1D( CvArr* arr, int idx0, double value );
void cvSetReal2D( CvArr* arr, int idx0, int idx1, double value );
void cvSetReal3D( CvArr* arr, int idx0, int idx1, int idx2, double value );
void cvSetRealND( CvArr* arr, int* idx, double value );

double cvGetReal1D( const CvArr* arr, int idx0 );
double cvGetReal2D( const CvArr* arr, int idx0, int idx1 );
double cvGetReal3D( const CvArr* arr, int idx0, int idx1, int idx2 );
double cvGetRealND( const CvArr* arr, int* idx );

//更快的办法，opencv也提供，使用内联办法
void cvmSet( CvMat* mat, int row, int col, double value );
double cvmGet( const CvMat* mat, int row, int col );

//访问整行整列，正行，使用矩阵的形式返回，注意空间开辟和释放
CvMat* cvGetRow( const CvArr* arr, CvMat* submat, int row );
CvMat* cvGetRows( const CvArr* arr, CvMat* submat, int start_row, int end_row, int delta_row=1 );
CvMat* cvGetCol( const CvArr* arr, CvMat* submat, int col );
CvMat* cvGetCols( const CvArr* arr, CvMat* submat, int start_col, int end_col );

对于特殊矩阵的访问，这里没做介绍，我本人用的比较少

3.图像类型 IplImage

ipl数据结构
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;

里面比较关键的变量：

nChannels： 1 2 3，黑白为1通道，24位彩色图像为3通道

depth：一般是IPL_DEPTH_8U，如果需要做精确处理，可以将图像转换为浮点矩阵，处理完在转换回来

origin （只控制显示的方式，并不改变里面数据的保存方式）

width，height

roi：需要使用ROI是使用

imageData：需要注意的是char类型指针，在访问的时候要注意转换为uchar类型

widthStep  也就是行对齐后的量，比如说bmp图像，行必须是4的整倍数

图像的基本操作

ipl数据结构
/*载入图像，从本地文件中，需要注意的是，这个函数返回的指针可以不用事先开启空间，他会自己创建空间，如果你要连续载入图像，在注意及时释放空间*/
IplImage * cvLoadImage(const char * filename, int iscolor CV_DEFAULT(CV_LOAD_IMAGE_COLOR)); 
/*创建释放图像*/
IplImage * cvCreateImage(CvSize size, int depth, int channels);  
void cvReleaseImage( IplImage** image );
/*复制图像，注意空间释放，复制的时候重新开辟了空间*/
IplImage* cvCloneImage( const IplImage* image );
//ROI
void cvSetImageROI( IplImage* image, CvRect rect );//基于给定的矩形设置感兴趣区域 
void cvResetImageROI( IplImage* image );//释放图像的ROI 
CvRect cvGetImageROI( const IplImage* image );//返回图像的 ROI 坐标

对于子图像的操作，一方面可以讲图像装换为矩阵，然后通过矩阵的相关函数来操作，转换可以这样做：

ipl数据结构IpIImage -> CvMat
/*cvGetMat*/
CvMat matheader;
CvMat * mat = cvGetMat(img, &matheader);
/*cvConvert*/
CvMat * mat = cvCreateMat(img->height, img->width, CV_64FC3);
cvConvert(img, mat)

IplImage -> Mat
Mat::Mat(const IplImage* img, bool copyData=false);/*default copyData=false,与原来的IplImage共享数据,只是创建一个矩阵头*/
例子：
IplImage* iplImg = cvLoadImage("greatwave.jpg", 1);
Mat mtx(iplImg); /* IplImage * -> Mat,共享数据; or : Mat mtx = iplImg;*/

Mat -> IplImage
Mat M
IplImage iplimage = M; /*只创建图像头，不复制数据*/

CvMat -> Mat
Mat::Mat(const CvMat* m, bool copyData=false); /*类似IplImage -> Mat，可选择是否复制数据*/

Mat -> CvMat
例子(假设Mat类型的imgMat图像数据存在)：
CvMat cvMat = imgMat;/*Mat -> CvMat, 类似转换到IplImage，不复制数据只创建矩阵头

也可以通过ROI来进行操作：

ipl数据结构
/*下面代码用于子图像复制或者子图像处理，opencv大部分图像处理函数支持ROI，设置完ROI，如果自己去访问像素，注意结构体里面的变量变化*/
IplImage *result;    
cvSetImageROI(image,roi);// 设置 ROI

//下面是对子图像进行处理
result = cvCreateImage( cvSize(roi.width, roi.height), image->depth, image->nChannels );/创建子图像
cvCopy(image,result);  //复制子图像或者直接对子图像进行处理
//
cvResetImageROI(image);

先说这么多吧，虽然话费这么长时间来整理，也蛮好费时间的，不过收获有的，后面主要对图像处理的过程进行说明

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作者：深夜孤灯