OpenCV3 第四章学习笔记-------Mat用法、多种格式化输出方法、常用数据结果、基本绘图操作

目录

一、Mat结构的使用

1、OpenCV简介 

 2、Mat类介绍 —图像容器类&通用矩阵类

3、Mat类对象的七种创建方式

4、OpenCV对矩阵的输出格式

5、OpenCV输出其他常用数据结构

二、常用数据结构和函数

1、点：Point类

2、颜色:Scalar类

3、尺寸的表示：Size类

4、矩形的表示：Rect类

5、颜色空间转换：cvtColor()函数

三、基本图像的绘制

1、绘制常见的线型

2、绘制结果图

一、Mat结构的使用

1、OpenCV简介 

OpenCV是计算机视觉库（图像处理库），主要工作是操作和处理一个包含众多强度值的像素点矩阵。早期的OpenCV基于c接口构建的，那时利用IplImage的C语言结构体在内存中存储图像，要手动管理内存，如果退出前忘记释放内存就会导致内存泄漏，不利于大型程序开发。OpenCV在2.0之后采用了C++接口，利用C++类的概念，轻松实现自动管理内存。                                   

C++接口唯一的不足：当前嵌入式开发系统只支持C语言，所以这种情况下要用c接口的。

 2、Mat类介绍 —图像容器类&通用矩阵类

• 不必手动为其开辟空间
• 不必再在不需要时手动将空间释放           
• Mat是一个类，包括矩阵头（包括矩阵尺寸、存储方法、存储地址等）和矩阵（存储矩阵所有像素值，可以是不同维数的）
• OpenCV作为图像处理库，内部含有多个图像处理函数，常常在函数之间进行图像传递，而图像传递创建副本时由于矩阵有时很大会造成很大的开销，为了解决这个问题，OpenCV中采用了
• 计数机制—只复制矩阵头而不复制矩阵

即让每个Mat对象都有自己的矩阵头（信息头），但共享同一个矩阵（让矩阵指针指向同一地址实现），拷贝函数只拷贝矩阵头而不复制矩阵，对任何一个对象的操作都会影响其他对象。因为这种通过拷贝函数生成的多个对象，矩阵是属于多个对象的，当不再需要时，通过最后一个使用他的对象清除。

计数体现在：无论什么时候复制矩阵头，计数器都加一，反之，释放信息头时，计数器减一，当计数器为0时，矩阵就被清除。

• 函数clone()和copyTo()实现复制矩阵

3、Mat类对象的七种创建方式

#include "stdafx.h"
#include<iostream>
#include<windows.h>
using namespace std;
// 以下四句话作为OpenCV的标配
#include<opencv2/core/core.hpp>
#include<opencv2/highgui/highgui.hpp>
#include<opencv2/opencv.hpp>
using namespace cv;	//OpenCV中的C++类和函数都是定义在cv的命名空间


int main()
{
    // 三、创建Mat对象的其中方式
	// 3.1 使用Mat()构造函数：Mat M(行, 列, CV_[位数][带符号与否][类型前缀]C[通道数], 
    // Scalar(初始值列表));
    //2*2,每个像素灰度值用8位无符号char型表示（0~255），
    //每个像素是由三个元素组成的三通道。初始值为（0，3，255）
	Mat M(2, 2, CV_8UC3, Scalar(0, 3, 255));  
	cout << "M=" << endl << "" << M << endl << endl;//<<运算符只对二维的有效
	

	// 3.2 C/C++中通过构造函数进行初始化
	int sz[3] = { 2,2,2 };
	Mat L(3, sz,CV_8UC3, Scalar::all(0));	//imshow("L", L);显示错误

	/* // 3.3 为已存在的IplImage指针创建信息头
	/IplImage* img = cvLoadImageA("1.jpg", 1);
	Mat mtx(img);*/
	
	// 3.4 利用creat()函数,不能设置矩阵的初始值,且必须先定义对象（矩阵头），再创建矩阵
	Mat C;
	C.create(4, 4, CV_8UC(3));// CV_8UC(a)—有a个4*4的矩阵放在一行
	cout << "C=" << endl << "" << C << endl << endl;//<<运算符只对二维的有效
	
	
	// 3.5 采用Matlab式的初始化方式:ones(),zeros(),eyes()
	Mat E = Mat::eye(4, 4, CV_64F);
	cout << "3.5: E=" << endl << "" << E << endl << endl;

	Mat Z = Mat::zeros(4, 4, CV_64F);
	cout << "3.5: Z=" << endl << "" << Z << endl << endl;

	Mat O = Mat::ones(4, 4, CV_64F);
	cout << "3.5: O=" << endl << "" << O << endl << endl;

	// 3.6 对小矩阵使用逗号分隔式初始化函数

	Mat D = (Mat_<double>(3, 3) << 0, -1, 0, -1, 5, -1, 0, -1, 0);
	cout << "D = " << endl << "" << D << endl << endl;

	// 3.7 为已存在的对象创建新的信息头
	Mat RowClone = D.row(0).clone();
	cout << "RowClone = " << endl << "" << RowClone << endl << endl;
	Sleep(10 * 1000);//延时
	waitKey(10);
	return 0; // 按下ESC键，程序退出
}
           

4、OpenCV对矩阵的输出格式

#include "stdafx.h"
#include<iostream>
#include<windows.h>
using namespace std;
// 以下四句话作为OpenCV的标配
#include<opencv2/core/core.hpp>
#include<opencv2/highgui/highgui.hpp>
#include<opencv2/opencv.hpp>
using namespace cv;	//OpenCV中的C++类和函数都是定义在cv的命名空间


int main()
{
// 四、OpenCV中格式化输出方法
	// 4.0 产生一个矩阵，并用在一定范围内的随机数填充矩阵
	Mat r = Mat(2, 3, CV_8UC3);
	randu(r, Scalar::all(0), Scalar::all(255));

	// 4.1 输出格式一：OpenCV默认风格
	cout << "r(OpenCV默认风格)=:\n" << r << ";" << endl << endl;

	// 4.2 输出格式一：Python默认风格
	//cout << "r(Python默认风格)=:\n" << format(r,"python") << ";" << endl << endl;//OpenCV2
	cout << "r(Python风格)=:\n" << format(r,Formatter::FMT_PYTHON) << ";" << endl << endl;//OpenCV3

	// 4.3 逗号分隔风格（Comma separated values,CSV）
	cout << "r(CSV风格)=:\n" << format(r, Formatter::FMT_CSV)<< ";" << endl << endl;//OpenCV3

	// 4.4 Numpy风格
	cout << "r(Numpy风格)=:\n" << format(r, Formatter::FMT_NUMPY) << ";" << endl << endl;//OpenCV3
	
	// 4.5 C语言
	cout << "r(C语言)=:\n" << format(r, Formatter::FMT_C) << ";" << endl << endl;//OpenCV3
	
	// 4.6 Matlab语言
	cout << "r(Matlab语言)=:\n" << format(r, Formatter::FMT_MATLAB) << ";" << endl << endl;//OpenCV3
	Sleep(20 * 1000);//延时
	waitKey(0);
	return 0; 
	
    
}

           

5、OpenCV输出其他常用数据结构

// 五、输出其他数据结构

	// 5.1 定义和输出二维点
	Point2f p(6, 2); 
	cout << "【二维点】p=\n" << p << ";\n"<<endl;
	// 5.2 定义和输出三维点
	Point3f p3f(8, 2, 0);
	cout << "【三维点】p3f=\n" << p3f << ";\n" << endl;
	// 5.3 定义和输出基于Mat的std::vector
	vector<float> v;
	v.push_back(3);
	v.push_back(5);
	v.push_back(7);
	cout << "【基于Mat的vector】shortvec=\n" << Mat(v) << ";\n" << endl;

	// 5.4 定义和输出基于Mat的std::vector
	vector<Point2f> points(10);
	for (size_t i = 0; i < points.size(); ++i)
		points[i] = Point2f((float)(i * 5), (float)(i % 7));

	cout << "【二维点向量】points=\n" << points << ";" ;
           

二、常用数据结构和函数

1、点：Point类

• Point_<int>、Point2i、Point互相等价
• Point_<float>、Point2f互相等价

2、颜色:Scalar类

• Scalar()表示4个元素的数组，常用于传递像素值，如RGB值，如果只写3个参数，则认为值想表示三个参数
• Scalar(a,b,c)如果定义RGB，则是按BGR的顺序排列的
• Scalar类的源头是Scalar_类，Scalar_类是Vec4x的变种，常用的Scalar是Scalar_<double>,所以有些函数的参数输入可以是Mat,也可以是Scalar。

3、尺寸的表示：Size类

• 如下所示，Size_<int>、 Size2i、Size三者等价

typedef Size_<int> Size2i;
typedef Size2i Size;
           

• Size(5,5);    // 构造出Size宽度和高度都为5（Size.width=5,Size.height=5）
             

4、矩形的表示：Rect类

•  rect(x,y,width,height)    //左上点坐标，和矩形的宽和高
             

• 可以用他的函数判断一个点（矩形）是否在所给的矩形中或者返回矩形的左上坐标、求两个矩形的交集并集等等。

5、颜色空间转换：cvtColor()函数

• OpenCV存储的RGB的顺序是BGR

三、基本图像的绘制

1、绘制常见的线型

• 绘制直线：line
• 绘制椭圆：ellipse
• 绘制矩形：rectangle
• 绘制圆：circle
• 绘制填充多边形：fillPoly

2、绘制结果图