先天性心脏病的原因OpenCV入门教程

2021年2月24日发(作者：苋实)























































OpenCV
入门教程

作者：于仕琪

@


2012
年
8
月

版权所有
?

于仕琪

本作品采用知识共享署名
-
相同方式共享
4.0
国际许可协议进行许可。

1





前

言

OpenCV
是一个广受欢迎的开源计算机视觉库，它提供了很多函数，实现了


很多计 算机视觉算法，算法从最基本的滤波到高级的物体检测皆有涵盖。很多
初学者希望快速掌握

OpenCV
的使用方法，但往往会遇到各种各样的困难。其
实仔细分析，造成这些 困难的原因有两类：第一类是

C/C++
编程基础不过关；
第二类是不了解 算法原理。解决这些困难无非提升编程能力，以及提升理论基
础知识。提升编程能力需要多练习编程，提 升理论知识需要系统学习《数字图
像处理》、《计算机视觉》和《模式识别》等课程，所有这些都不能一 蹴而就，
需要耐下心来认真修炼。


同时我们也需要认识到
OpenCV
只是一个算法库，能为我们搭建计算机视觉
应用提供“砖头”。我们并不需要完 全精通了算法原理之后才去使用
OpenCV
，
只要了解了“砖头”的功能，就可以 动手了。在实践中学习才是最高效的学习
方式。本小册子希望为初学者提供引导，使初学者快速了解 OpenCV
的基本数
据结构以及用法。


此外，如您发现有错误之处，欢迎来信指正。




于仕琪


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2


目录


第
1
章

1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
预备知识
..................................... .................................................. ........
5
编程的流程
...................... .................................................. ................
5
什么叫编辑
.............. .................................................. ........................
6
什么叫编译
...... .................................................. ................................
6
什么叫连接................................................ ........................................
7
什么叫运行
........................................ ................................................
7
1.6
Visual C++
是什么
.......... .................................................. ......................
8
1.7
1.8
头 文件
............................................ .................................................. ..
9
库文件
.............................. .................................................. ..............
10
1.9
OpenCV
是什么
...................................... .............................................
1
1
1.10
1.11


1.12
1.13
第
2
章

什么是命令行参数
... .................................................. .....................
12
常见编译错误
....... .................................................. .........................
13
1.11.1
找不到头文件
................................... ......................................
1
3
1.11.2
拼写错误
.......................... .................................................. .....
1
4
常见链接错误
................... .................................................. .............
15
运行时错误
................ .................................................. ....................
17
OpenCV
介绍
.................................................. .................................
1
9
2.1
OpenCV
的来源
................... .................................................. ..............
1
9
2.2
OpenCV
的协议
...................................... .............................................
1
9
第
3
章

3.1
图像的基本操作
.................................. ...............................................
2
1
图像的表示
.......................... .................................................. ..........
21
3.2
Mat
类
...... .................................................. .........................................
2
3
3.3




创建
Mat
对象
................................... ..............................................
2
4
3.3.1
构造函数方法
.............. .................................................. ...........
2
4
3.3.2 create()
函数创建对象
........................... ....................................
2
5
3.3.3 Matlab
风格的创建对象方法
............... ....................................
2
6

3



3.4
3.5



3.6




矩阵的基本元素表达
.................................................. ....................
2
6
像素值的读写
.... .................................................. ............................
2
7
3.5.1
at()
函数
............................... .................................................. .....
2
8
3.5.2
使用迭代器
......... .................................................. ....................
2
9
3.5.3
通过数据指针
................................... ........................................
3
0
选取图像局部区域
....................... .................................................. .
3
2
3.6.1
单行或单列选择
........... .................................................. ..........
3
2
3.6.2
用
Range
选择多行或多列
.................................. .....................
3
3
3.6.3
感兴趣区域
.................................... ...........................................
3
3
3.6.4
取对角线元素
.............. .................................................. ...........
3
4
3.7
Mat
表达式
.................................................. .......................................
34
3.8
Mat_
类
........................ .................................................. ......................
36
3.9
Mat
类的内存管理
................................... ..........................................
38
3.10
输出
............................... .................................................. .................
4
0
3.11 Mat
与
IplImage
和
CvMat
的转换
.................................................
4
2


3.11.1 Mat
转为
IplImage
和
CvMat
格式
..........................................
42
3.11.2 IplImage
和
CvMat
格式转为
Mat ...........................................
42
第
4
章

数据获取与存储
..... .................................................. ..........................
4
4
4.1


4.2











4

读写图像文件
...... .................................................. ..........................
4
4
4.1.1
读图像文件
.................................... ...........................................
4
4
4.1.2
写图像文件
............... .................................................. ..............
4
5
读写视频
............ .................................................. ............................
4
7
4.2.1
读视频
...................................... .................................................
4
7
4.2.2
写视频
................. .................................................. ....................
4
9


第
1
章

预备知识


OpenCV < br>是一个功能强大的计算机视觉库，要用好它，除了要具有相关的计
算机视觉理论知识外，还需要具 有一定的编程能力。本书作者通过对

OpenCV
中文论坛中的大量问题观察，发现有很大比例的问题是因为用户对

C/C++
语言
不熟练，导致出错，或出错后不知如何解决。如果对

C/C++
语言不熟悉，那使
用
OpenCV
时会满头雾水瞎摸索，费心费力。


在这一章中，将介绍一些编程的基本概 念，让读者对编程的流程有一个基
本了解。这样在出现错误时，可以快速确定错误的类型，并知道该如何 解决。


1.1

编程的流程





















一个编程的基本流程包括编辑、编译和连接三大步骤。其流程图如图
1.1
所

示。

编辑

编辑





编译

编译













opencv_




















连接




5



图
1.1
编程的基本流程

1.2

什么叫编辑









































编辑（
edit
）代码即编写代码，是编程的第一步 。你可以任意一个编辑器
进行代码的编写。你可以使用

Windows
自 带的“记事本”来编写代码，也可以
使用
Notepad++
，或者
Visual Studio
提供的编辑器。

图
1.2
使用
Windows
自带的记事本编辑代码

虽然可以使用记事 本软件编辑代码，但是记事本软件的功能非常有限。缺少常
用的语法高亮，自动缩进等功能。所以可以使 用其他功能更丰富的编辑器，如

Notepad++
（图
1.3
）等。

图

1.3
使用
Notepad++
软件编辑代码


1.3

什么叫编译


编译（
compile
）是将用某种编程语言（如
C++
语言）写 成的源代码，转换成目
标文件。目标文件包含着机器代码（可直接被计算机中央处理器执行）以及代码在
运行时使用的数据。编译器（
compiler
）是实现这一目的的软件。编译器有很 多，
如在
Windows
下有微软公司的

，在
Linux
下有
gcc
和
g++
。在命令行


6























下使用

对

源代码进行编译，如图
1.4
所示。编译后，将得到目
标文件

，如图
1.5
所示。

图

1.4
在命令行下使用

对

进行编译

图

1.5
编译后，将新生成

目标文件

1.4

什么叫连接




连接（
link
）是 将多个目标文件，以及库文件生成可执行的文件（或静态库、
或动态库）的过程。连接器（
li nker
）是实现这一目的的软件。常用的连接器有

Windows
下的

，
Linux
下的
ld
等。

在

Windows
下可以使用

将前面生成的

连接为可执行文件。在
命令行下效果如所图
1.6
示。连接后，将生成可执行文件，如图
1.7
所示。





















图

1.6
在命令行下使用

对

进行连接

图
1.7
连接后，将新生成

可执行文件

1.5

什么叫运行



运行（
run
）较容易理解，我们在
Windows
资源管理器里用鼠标双击
exe
可
执行程序，可以使程序被载入
CPU
运行。我们也可以在命令行窗口中输入可执

7

















行程序的文件名运行，如图
1.8
所示。

图
1.8
在命令行窗口中运行

，可以看到程序打印到标准输出的结果。

1.6

Visual C++
是什么



通过前面的介绍，可以看到一个编程的流程：编 辑
->
编译
->
连接
->
运行。更
具体来说，完成 这个流程需要你：

1.

打开记事本软件，编辑代码，并保存；

2.

在命令行下运行编译器，对代码进行编译，生成目标文件；

3.

在命令行下运行连接器，将目标文件连接起来，生成可执行程序；

4.

在命令行下，或
Windows
资源管理器中运行程序，验证程序的正确性。




< br>如果你的项目只有一个源代码文件，完成上面四个步骤尚可接受。但是如
果你的项目包括几十个甚 至几百个源文件，如无其他软件辅助，只用上面四个
非常基本的步骤进行编程开发，会让人抓狂。




集成开发环境（
Integrated Development Environment
，简称
IDE
）可以帮助你
对项目进行管理。常用的
IDE
有微软公司的
Visual Studio
，里面包含
Visual C++
，

Visual C#
等，其他的还有
Eclipse
、
NetBeans
、
Delphi
等。因此我们平时所说的
VC

不是一种编程语言，也不是编译器，它只是一个
IDE
。

IDE
一般包含编辑器。
IDE
自带的编辑器一般都针对编程语言进行了定制，
实 现语法高亮、自动缩进、自动补全等方便的功能。
IDE
还提供丰富的菜单和按
钮工具，如图
1.9
、图
1.10
和图
1.11
所示。


如果你点击
IDE
中的“生成（
build
）”按钮（图
1.11
），或者点击菜单 “生成
（
build
）”中的菜单项“生成项目（
build
project
）”，那么

IDE
会去调用编译器


和连接器


来生成可执行程序。如果你在调试状态下，还会去调 用调
试器（
debugger
）。
IDE
会提升程序开发的效率，特别是调试程序的效率。









8


























图

1.9
微软
Visual Stdio
集成开发环境






图

1.10 Visual Stdio
中的编辑按钮








图

1.11 Visual Stdio
中的生成程序按钮

1.7

头文件



在编程过程中，程序代码往往被拆成很多部分，每部分放在一个独立的源文件中，而不是将所有的代码放在一个源文件中。考虑一个简单的小例子：程序中有两
个函数
main()
和
foo()
。
main()
函数位于

，
foo()
函数位于

，

main()
函数中调用

foo()
函数。在编译阶段，由于编译是对单个文件进行编译，所
以编译


时，编译器不知道是否存在

foo()
函数以及

foo()
调用是否正确，
因此需要头文件辅助。也就是说，在编译命令：


/c



运行时，编译器不知道
foo
的用法是否正确（因为
foo
在另一个文件

中），只有借助头文件中的函数声明来判断。对

进行编译时，不会涉及


文件，只会涉及

和
foo.h
（因为
foo.h
被
include
）文件。头文
件的作用如图
1.1
所示。





9











1.

foo()
函数
这

样

用

对










2.

函
数
声
明
是

int
foo(int
i,
int
j)
，你的

调用看上去是对的。





foo.h



int foo(int i, int j);






#include

int main()

{

int i=foo(3,4);

return i;

}



#include

int foo(int i, int j)


{


……


}





图

1.12
对

进行编译时，需要利用头文件中的
foo()
函数声明来确认

中

对

foo()
的调用是正确的

1.8

库文件


库文件中包含一系列的子程序。例如在上一节的例子中，

源文件中
实现了
foo()
函数，我们假设
foo()
函数是包含重要算法的函数，我们需要将
foo()
函数提供给客户使 用，但是不希望客户看到算法源代码。为了达到这一目的，
我们可以将

编译程库文件（图
1.13
），库文件是二进制的，在库文件中
是看不到原 始的源代码的。库和可执行文件的区别是，库不是独立程序，他们
是向其他程序提供服务的代码。


当然使用库文件的好处不仅仅是对源代码进行保密，使用库文件还可以减少
重复 编译的时间，增强程序的模块化。将库文件连接到程序中，有两种方式，一
种是静态连接库，另一种是动 态连接库。如果希望了解更多关于库文件的知识，
请查阅相关资料，再次不详细分析它们之间的异同。< br>















10






用户

开发者

编辑





编辑












编译





编译





















连接




图
1.13
库是二进制的文件，里面包含一系列子程序（
图有问题
）

1.9
OpenCV
是什么


OpenCV
其实就是一堆
C
和
C++
语言的源代码文件，这些源代码文件中实现
了许多常用的计算机视觉算法。例如
C
接口函数
cvCanny()
实现了
Canny
边缘提< br>取算法。可以直接将这些源代码添加到我们自己的软件项目中，而不需要自己
再去写代码实现 Canny
算法，也就是不需要重复“造轮子”。


由于

OpenCV
中源代码文件巨多，根据算法的功能，将这些源文件分到多
个模块中：
core
、
imgproc
、
highgui
等。将每个模块中的源文件编译成一个库文
件（如

opencv_
、
opencv_
、
opencv_
等） ，用户在
使用时，仅将所需的库文件添加到自己的项目中，与自己的源文件一起连接成
可执行程 序则可。







11





1.10
什么是命令行参数

C/C++
语言中的
main
函数，经常带有参数
argc
，
argv
，如下：

int main(int argc, char** argv)

或者


int main(int argc, char* argv[])


在上面代码中，
argc
表示命令行输入参数的个数（以空白符分隔），
argv
中
存储了所有的命令行参数。假如你的程序是

，如果在命令行运行该程序
（如图
1.14
。首先应该在命令行下用
cd
命令进入到

文件所在目录），
运行命令为：


Shiqi Yu






















那么，
argc
的值是
3
，
argv[0]
是

，
argv[1]
是

，
argv[2]
是

。

图
1.14
使用命令行参数运行程序

下面的程序演示
argc
和
argv
的使用：









#include

int main(int argc, char ** argv)

{

int i;

for (i=0; i < argc; i++)

printf(
return 0;

}

假如上述代码编译为

，那么运行


a b c d e



12









将得到

Argument 0 is .

Argument 1 is a.

Argument 2 is b.

Argument 3 is c.

Argument 4 is d.

Argument 5 is e.

运行





将得到




Argument 0 is .

Argument 1 is .

1.11
常见编译错误


在编程中，经常会出现各种错误。出现 错误后，不要闭眼抱头作痛苦状。
出现错误后，需要做的第一件事情是阅读出错信息。出错信息虽然看似 凌乱，
但是能够提供很多有价值的信息，帮你解决问题。


1.11.1
找不到头文件


找不到头文件往往会提示如下错误：




(2):
fatal
error
C1083:
Cannot
open
include

file:

'opencv2/': No such file or directory















找不到头文件一般有两个原因：一个是头文件的文件名拼写错误；或者 未将
头
文
件
所
在
路
径
添
加
到
开
发
环
境
中
。
上
例
中
的
错
误
是
文
件
名
拼
写
错
误
，

opencv2/
被错误地拼写为

openc v2/
。如果文件名拼写正
确，编译器还是找不到头文件，则需要将头文件所在路径添加到相应 的变量中。

如在
Visual Studio 2010
中，需要在项目属性（
Project Property
）对话框中设置头
文件路径。具体位置在对话框“
VC++ Directories
”里面的“
Include Directories
”

中，如图
1.15
所示。

13




























图
1.15
头文件所在路径设置


1.11.2
拼写错误


在编程中，拼写错误也是一类常见错误。如图
1.16
所示代码中，将
imread
函数错误地拼成
imreadd
，编译器会提示错误：



(9): error C3861: 'imreadd': identifier not found

这句错误提示的意思是说无法找到

imreadd
标识符，因此我们需要仔细检
查
imreadd
找不到的原因。假如你真的有一个函数是
imreadd
，但是找不到，可
能的原因是声明
imreadd
的头文件未使用
include
语句包含到源文件中。
























14





























图
1.16
拼写错误，将
imread
拼成了
imreadd
，会造成编译时错误。


如果源 代码不符合语法规则，则会造成编译错误。编译错误往往是由于编写代
码不仔细造成，比如拼写错误、漏 了半个括号、漏了分号等。因此一旦遇到便宜错
误，你需要按照错误提示，定位到出错的位置，仔细检查 语法是否符合规范。


1.12
常见链接错误




如果你的代码符合语法规则，则会通过编译过程。编译完所有源代码之后，
下一步是连接目标文件，以形成可执行文件。连接过程中最常见的错误如下（图

1.17
）：

1> : error LNK2019: unresolved external symbol
cv::Mat
__cdecl
cv::imread(class
std::basic_stringstd::char_traits,class
std::allocator
> const
&,int)
(?imread@cv@@YA?AVMat@1@ABV?$$basic_string@DU?$$cha r_traits@D@std@@
V?$$allocator@D@2@@std@@H@Z) referenced in function _main







这个错误信息里最关键的词是“
unresolved
external
symbol
”，更具体的意
思是在

main
函数中使用了

imread
函数，但是无法从外部找到

imread
。
imread
函数是

OpenCV
的函数，不是用户自己实现的函数。

头文件告诉编
译器有个

imread
函数可以用，编译通过；但是到了连接时，连接器却找不到

imread
的具体实现，故出错。

15




























图
1.17
连接错误，无法找到
imread
等函数的实现






























图
1.18
添加依赖的库文件







16

要解决这一问题，需要将依赖的库文件添加到项目设置中。具体位置在对
话框“
Linker - Input
”里面的“
Additional Dependencies
”中，如图
1.18
所示。



1.13
运行时错误

经过编译和连接过程，生成了可执行的文件（如
exe
文件）之后，在运行这个可执行文件所产生的错误是运行时错误。比较常见的运行时错误是内存错误。
比如下面这段代码：
















#include


#include


using namespace cv;

int main()

{

printf(

);

Mat img = imread(

);

Mat gray;

cv::cvtColor(img, gray, CV_BGR2GRAY);

return 0;

}






























编译和连接过程无任何问题，但在运行时弹出如图
1.19
所示对话框，并在
命令行窗口输出错误信息（图
1.20
）。

图
1.19
运行时错误对话框

图
1.20
运行时错误的出错信息

17


错
误
信
息
中
提
示


文
件
的
第

2834
行
有
错< br>，
错
误
原
因
是
条
件
(scn==3 ||scn==4)
不成立。很多
OpenCV
用户看到此错误信息一头雾水，不 知如何下
手解决。根据程序源代码的意思，是将三通道的

BGR
图像

img
转为单通道的图像

gray
。但是程序说
img
既不是
3
通道，也不是
4
通道。而根据
imread
函数的文档，
imread
将图像作为彩色图像读入，条件
(scn==3 ||scn==4)
肯定成立。


这个程序的问题出现在当前目录下无


文件，这样程序无法读到图像，
造成
cvtColor
函数出错。因此对于读入图像时，需要检查图像读入是否成功，以
免造成运行时错误。


在程序编写中，对于数组和指针等，要特别地小心。因为对于空指针以及数
组越界等 问题，编译器无法在编译时给出错误提示。这类错误一旦在运行时发生，
排除起来非常困难。


















































18


第
2
章
OpenCV
介绍


OpenCV
的全称是
Open Source Computer Vision Library
，是一个开放源代码
的计算机视觉库。
OpenCV
是最初由英特尔公司发起并开发，以
BSD
许可证授权
发行，可以在商业和研究领域中免费使用，现在美国

Willow
Garage
为

OpenCV
提供主要的支持。
OpenCV
可用于开发实时的图像处理、计算机视觉以及模式识
别程序，目前在工业界以及科研领域广泛采用。


2.1
OpenCV
的来源




OpenCV
诞生于
Intel
。
Intel
最初希望提供一个计算机视觉库，使之能充分发

掘

CPU
的计算能力，当然更希望以此促进
Intel
的产品的销售。
OpenCV
最初的开发
工作是由
Intel
在俄罗斯的团队实现。这里面有两个关键人物，一个是
Intel
性

能团队（
Intel’s
Performance
Library
Team
）的李信弘（
Shinn
Lee
）先生，他是团队
的经理，负责

IPP
等库，给予

OpenCV
很大的支持。另一个关键人物是

Vadim
Pisarevsky
，
Vadim
在
Intel
负责
OpenCV
的项目管理、代码集成、代码优化等工作。
在后期
Intel
支持渐少的时候，是
Vadim Pisarevsky
一直在维护着
OpenCV
。
2007
年

6
月，受本书作者之邀，李信弘和
Vadim Pisarevsky
作为嘉宾参加了在北





京举行的“开放源 代码计算机视觉库
(OpenCV)
研讨会”
，并做了非常有价值的
报告。< br>
在

2008
年，一家美国公司，
Willow
Garage
，开始大力支持

OpenCV
，
Vadim
Pisarevsky
和
Gary Bradski
都加入了
Willow Garage
。
Gary Bradski
也是
OpenCV
开

发者中的元老级人物，他曾出版《
Leaning OpenCV
》一书，广受欢迎。

2
1
Willow
Garage
是一家机器人公司，致力于为个人机器人开发开放的硬件平
台和软件。现在已经开发了

PR2
机器人，并支持

ROS
、
OpenCV
、
PCL
等软件。
ROS
（
Robot
Operating
System
）是用于机器人的操作系统，是一个开放源代码的
软件，
OpenCV
作为
ROS
的视觉模块嵌入。


自从获得

Willow
Garage
支持后，
OpenCV
的更新速度明显加快。大量的新
特性被被加入

OpenCV
中，很多算法都是最近一两年的新的科研成果。
OpenCV
正日益成为算法研究和产品开发不可缺少的工具。


2.2
OpenCV
的协议








OpenCV
采用
BSD
协议，这是一个非常宽松的协议。简而言之，用户可以修

1
2

研讨会网址：
//OpenCV_Symposium


Willow Garage
公司网站：


19





改

OpenCV
的源代码，可以将

OpenCV
嵌入到自己的软件中，可以将包含

OpenCV
的软件销售，可以用于商业产品，也可以用于科研领域。
BSD
协议并不具有“传染
性”，如果你的软件中使用了

OpenCV
，你不需要公开代码。你可以对

OpenCV
做
任何操作，协议对用户的唯一约束是要在软件的文档或者说明中注明使用了

OpenCV
，并附上
OpenCV
的协议。

在这个宽松协议下，企业可以在
OpenCV
基础之上进行产品开发，而不需要担
心版权问题（当然你要注明使用了

OpenCV
，并附上

OpenCV
的协议）。科研领域
的研究者，可以使用

OpenCV
快速地实 现系统原型。因此可以这样说，
OpenCV
的
协议保证了计算机视觉技术快速的传播 ，让更多的人从
OpenCV
受益。






















































20


第
3
章

图像的基本操作


3.1

图像的表示





















































在正式介绍之前，先简单介绍一下数字图像的基本概念。如图
3.1
中所示
的图像，我们看到的是
Lena
的头像，但是计算机看来，这副图像只是一堆亮度
各异的点。一副尺寸为
M
×
N
的图像可以用一个
M
×
N
的矩阵 来表示，矩阵
元素的值表示这个位置上的像素的亮度，一般来说像素值越大表示该点越亮。
如图
3.1
中白色圆圈内的区域，进行放大并仔细查看，将会如图
3.2
所示。

图

3.1 Lena
的照片

21























图
3.2
图
3.1
中圆圈处的放大效果



一般来说，灰度图用
2
维矩阵表示，彩色（多通道）图像用
3
维矩阵（
M

×

N
×
3
）表示。对于图像显示来说，目前大部分设备都是用无符号
8
位整
数（类型为
CV_8U
）表示像素亮度。

图像数据 在计算机内存中的存储顺序为以图像最左上点（也可能是最左下
点）开始，存储如表
3-1
所示。



表
3-1
灰度图像的存储示意图


I
0 0



I
0 1


…


I
0 N-1

I
1 N-1


I
1 0



I
1 1


…

…



…



…

…

I
M-1 N-1


I
M-1 0

I
M-1 1




…





I
ij

表示第
i
行
j
列的像素值。如果是多通道图像，比如
RGB
图像，则每个
像素用三个字节表示。在
OpenCV
中，
RGB
图像的通道顺序为
BGR
，存储如

表

3-2
所示。

表

3-2
彩色
RGB
图像的存储示意图

B
00



G
00


R
00


B
01


G
01


R
01


…

…


B
10



G
10


R
10


B
11


G
11


R
11







22


…



…


…


…


…


…


…


3.2
Mat
类



早期的
OpenCV
中，使用
IplImage
和
CvMat
数据结构来表示图像。
IplImage

和

CvMat
都是

C
语言的结构。使用这两个结构的问题是内存需要手动管理，开发者必须清楚的知道何时需要申请内存，何时需要释放内存。这个开发者带来
了一定的负担，开发者 应该将更多精力用于算法设计，因此在新版本的

OpenCV
中引入了
Mat
类。


新加入的
Mat
类能够自动管理内存。使用
Mat
类，你不再需要花费大量精
力在内存管 理上。而且你的代码会变得很简洁，代码行数会变少。但

C++
接口
唯一的不足是当前一些嵌入式开发系统可能只支持

C
语言，如果你的开发平台
支持
C++
，完全没有必要再用
IplImage
和
CvMat
。在新版本的
OpenCV
中，开发
者依然可以使用

IplImage
和

CvMat
，但是一些新增加的函数只提供了

Mat
接口。
本书中的例程也都将采用新的
Mat
类，不再介绍
IplImage
和
CvMat
。

























23

Mat
类的定义如下所示，关键的属性如下方代码所示：

class CV_EXPORTS Mat

{

public:

//
一系列函数

...

/* flag
参数中包含许多关于矩阵的信息，如：

-Mat
的标识

-
数据是否连续

-
深度

-
通道数目

*/

int flags;

//
矩阵的维数，取值应该大于或等于
2

int dims;

//
矩阵的行数和列数，如果矩阵超过
2
维，这两个变量的值都为
-1 int rows, cols;

//
指向数据的指针

uchar* data;

//
指向引用计数的指针

//
如果数据是由用户分配的，则为
NULL

int* refcount;





//
其他成员变量和成员函数

...

};

3.3

创建

Mat

对象


Mat
是一个非常优秀的图像类，它同时也是一个通用的矩阵类，可以用来
创建和操 作多维矩阵。有多种方法创建一个
Mat
对象。


3.3.1
构造函数方法


Mat
类提供了一系列构造函数，可以方便的根据需要创建

Mat
对象。下面
是一个使用构造函数创建对象的例子。




Mat M(3,2, CV_8UC3, Scalar(0,0,255));

cout <<

第一行代码创建一个行数（高度）为

3
，列数（宽度）为

2
的图像，图像
元素是

8
位无符号整数类型，且有三个通道。图像的所有像素值被初始化为
(0,
0, 255)
。由于
OpenCV
中默认的颜色顺序为
BGR
，因此这是一个全红色的图像。


第二行代码是输出
Mat
类的实例
M
的所有像素值。
Mat
重定义了
<<
操作符，
使用这个操作符，可以方便地输出所有像素值，而不需要使用

for
循环逐个像
素输出。












图
3.3
例程输出内容


该段代码的输出如图
3.3
所示。

常用的构造函数有：

?
?
?
?
?
?
?
?

Mat::Mat()
?

Mat::Mat(int rows, int cols, int type)
?

Mat::Mat(Size size, int type)
?
创建行数为
rows
，列数为
col
，类型为
type
的图像；
创建大小为
size
，类型为
type
的图像；
无参数构造方法；
?
?
?


Mat::Mat(int rows, int cols, int type, const Scalar& s)
?
24


?
?
?
?

Mat::Mat(Size size, int type, const Scalar& s)
?

Mat::Mat(const Mat& m)
?
创建行数为
rows
，列数为
col
，类型为
type
的图像，并将所有元素初始
化为值
s
；

创建大小为
size
，类型为
type
的图像，并将所有元素初始化为值
s
；
?
?
?
将
m
赋值给新创建的对象，此处不会对图像数据进行复制，
m
和新对
?
象共用图像数据；

Mat::Mat(int rows, int cols, int type, void* data, size_t step=AUTO_STEP)

Mat::Mat(Size size, int type, void* data, size_t step=AUTO_STEP)
?
?
?
?
创建行数为
rows
，列数为
col
，类型为
type
的图像，此构造函数不创建
图像数据所需内存，而是直接使用

data
所指内存，图像的行步长由

?
step
指定。
创建大小为
size
，类型为
type
的图像，此构造函数不创建图像数据所
?
需内存，而是直接使用
data
所指内存，图像的行步长由
step
指定。
?
?
?

?

Mat::Mat(const Mat& m, const Range& rowRange, const Range& colRange)
?

Mat::Mat(const Mat& m, const Rect& roi)
?
创建的新图像为

m
的一部分，具体的范围由

rowRange
和

colRange
指
定，此构造函数也不进行图像数据的复制操作，新图像与

m
共用图像
?
数据；
?
创建的新图像为
m
的一部分，具体的范围
roi
指定，此构造函数也不进
?
行图像数据的复制操作，新图像与
m
共用图像数据。
这些构造函数中，很多都涉及到类型
type
。
type
可以是
CV_8UC1
，
CV_16SC1
，
…
，
CV_64FC4
等。里面的
8U
表示
8
位无符号整数，
16S
表示
16
位有
符号整数，
64F
表示
64
位浮点数（即
double
类型）；
C
后面的数表示通道数，例
如
C1
表示一个通道的图像，
C4
表示
4
个通道的图像，以此类推。


如果你需要更多的通道数，需要用宏
CV_8UC(n)
，例如：


Mat M(3,2, CV_8UC(5));//
创建行数为
3
，列数为
2
，通道数为
5
的图像


3.3.2 create()
函数创建对象


除了在构造函数中可以创建图像，也可以使用
Mat
类的
create()
函数创建图
像。如果

create()
函数指定 的参数与图像之前的参数相同，则不进行实质的内存
申请操作；如果参数不同，则减少原始数据内存的索 引，并重新申请内存。使
用方法如下面例程所示：


Mat M(2,2, CV_8UC3);//
构造函数创建图像

(3,2, CV_8UC2);//
释放内存重新创建图像



25