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OpenCV中Mat类的介绍

  在计算机内存中,数字图像是已矩阵的形式保存的。OpenCV2中,数据结构Mat是保存图像像素信息的矩阵,它主要包含两部分:矩阵头和一个指向像素数据的矩阵指针。
  矩阵头主要包含,矩阵尺寸、存储方法、存储地址和引用次数等。
  矩阵头的大小是一个常数,不会随着图像的大小而改变,但是保存图像像素数据的矩阵则会随着图像的大小而改变,通常数据量会很大,比矩阵头大几个数量级。这样,在图像复制和传递过程中,主要的开销是由存放图像像素的矩阵而引起的。因此,OpenCV使用了引用次数,当进行图像复制和传递时,不再复制整个Mat数据,而只是复制矩阵头和指向像素矩阵的指针。例如:

cv::Mat a ;//创建矩阵头
a = cv::imread("xxx.jpg");//读入图像
cv::Mat b = a ;//复制 

  上面的a,b有各自的矩阵头,但是其矩阵指针指向同一个矩阵,也就是其中任何一个改变了矩阵数据都会影响另外一个。那么,多个Mat共用一个矩阵数据,最后谁来释放矩阵数据呢?
  这就是引用计数的作用,当Mat对象每被复制一次时,就会将引用计数加1,而每销毁一个Mat对象(共用同一个矩阵数据)时引用计数会被减1,当引用计数为0时,矩阵数据会被清理。但是有些时候仍然会需要复制矩阵数据本身(不只是矩阵头和矩阵指针),这时候可以使用clone 和copyTo方法。

cv::Mat c = a.clone();
cv::Mat d ;
a.copyTo(d);

  上面代码中的c,d各自拥有自己的矩阵,改变自己的矩阵数据不会相互影响。
在使用Mat中,需要记住:

  • penCV中的内存分配是自动完成的(不是特别指定的话)
  • 使用OpenCV的C++ 接口时不需要考虑内存释放问题
  • Mat的赋值运算和拷贝构造函数只会拷贝矩阵头,仍然共同同一个矩阵
  • 如果要复制矩阵数据,可以使用clone和copyTo函数

Mat的常见属性

data
  uchar型的指针。Mat类分为了两个部分:矩阵头和指向矩阵数据部分的指针,data就是指向矩阵数据的指针。
dims
  矩阵的维度,例如5*6矩阵是二维矩阵,则dims=2,三维矩阵dims=3.
rows
  矩阵的行数
cols
  矩阵的列数
size
  矩阵的大小,size(cols,rows),如果矩阵的维数大于2,则是size(-1,-1)
channels
  矩阵元素拥有的通道数,例如常见的彩色图像,每一个像素由RGB三部分组成,则channels = 3。
type
  表示了矩阵中元素的类型以及矩阵的通道个数,它是一系列的预定义的常量,其命名规则为CV_(位数)+(数据类型)+(通道数)。具体的有以下值:

CV_8UC1 CV_8UC2 CV_8UC3 CV_8UC4
CV_8SC1 CV_8SC2 CV_8SC3 CV_8SC4
CV_16UC1 CV_16UC2 CV_16UC3 CV_16UC4
CV_16SC1 CV_16SC2 CV_16SC3 CV_16SC4
CV_32SC1 CV_32SC2 CV_32SC3 CV_32SC4
CV_32FC1 CV_32FC2 CV_32FC3 CV_32FC4
CV_64FC1 CV_64FC2 CV_64FC3 CV_64FC4

  这里U(unsigned integer)表示的是无符号整数,S(signed integer)是有符号整数,F(float)是浮点数。
  例如:CV_16UC2,表示的是元素类型是一个16位的无符号整数,通道为2. C1,C2,C3,C4则表示通道是1,2,3,4
type一般是在创建Mat对象时设定,如果要取得Mat的元素类型,则无需使用type,使用下面的depth
depth
  矩阵中元素的一个通道的数据类型,这个值和type是相关的。例如 type为 CV_16SC2,一个2通道的16位的有符号整数。那么,depth则是CV_16S。depth也是一系列的预定义值,
  将type的预定义值去掉通道信息就是depth值:
  CV_8U CV_8S CV_16U CV_16S CV_32S CV_32F CV_64F
elemSize
  矩阵一个元素占用的字节数,例如:type是CV_16SC3,那么elemSize = 3 * 16 / 8 = 6 bytes
elemSize1
  矩阵元素一个通道占用的字节数,例如:type是CV_16CS3,那么elemSize1 = 16 / 8 = 2 bytes = elemSize / channels

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