OpenCV的基本數據結構及示例

OpenCV中強大的Mat類型大家已經比較熟悉了。這里梳理一些在工程中其他經常用到的幾種基本數據類型。包括：

???????? Vec

???????? Scalar

???????? Point

???????? Size

???????? Rect

???????? RotatedRect

1. Vec類

1.1?基本概念

?????????Vec是一個模板類，主要用于存儲數值向量。

1.2?用法

（1）可用它來定義任意類型的向量

Vec<double, 8> myVector; // 定義一個存放8個double型變量的向量

myVector[0]=0;

?（3）可使用以下預定義的類型

1. typedef Vec<uchar, 2> Vec2b;
2. typedef Vec<uchar, 3> Vec3b;
3. typedef Vec<uchar, 4> Vec4b;
4. typedef Vec<short, 2> Vec2s;
5. typedef Vec<short, 3> Vec3s;
6. typedef Vec<short, 4> Vec4s;
7. typedef Vec<int, 2> Vec2i;
8. typedef Vec<int, 3> Vec3i;
9. typedef Vec<int, 4> Vec4i;
10. typedef Vec<float, 2> Vec2f;
11. typedef Vec<float, 3> Vec3f;
12. typedef Vec<float, 4> Vec4f;
13. typedef Vec<float, 6> Vec6f;
14. typedef Vec<double, 2> Vec2d;
15. typedef Vec<double, 3> Vec3d;
16. typedef Vec<double, 4> Vec4d;
17. typedef Vec<double, 6> Vec6d;

（4）Vec支持的運算如下：

1. v1 = v2 + v3
2. v1 = v2 - v3
3. v1 = v2 * scale
4. v1 = scale * v2
5. v1 = -v2
6. v1 += v2
7. v1 == v2, v1 != v2
8. norm(v1) (euclidean norm)

1.3?示例代碼

（1）向量定義與元素的訪問

1. // Vec
2. cv::Vec<double, 8> myVector;
3. for(int i=0; i<myVector.rows;i++)
4. myVector[i] = i;
5. cout<<"myVector= "<<myVector<<endl;
6. cout<<"myVector[0]= "<<myVector[0]<<endl;
7. cout<<"myVector[3]= "<<myVector[3]<<endl;

（2）基本運算

1. cv::Vec<int, 6> v1,v2,v3;
2. for(int i=0; i<v2.rows;i++){ //v2.rows返回向量v2的行數
3. v2[i] = i;
4. v3[i] = i+1;
5. }
7. v1 = v2 + v3;
8. cout<<"v2 = "<<v2<<endl;
9. cout<<"v3 = "<<v3<<endl;
10. cout<<"v1=v2+v3= "<<v1<<endl;
11. cout<<"v1=v2*2 = "<<v2*2<<endl;
12. cout<<"v1=-v2 = "<<-v2<<endl;
13. cout<<"v1==v2 = "<<(v1==v2)<<endl;
14. cout<<"v1!=v2 = "<<(v1!=v2)<<endl;
15. cout<<"norm(v2)= "<<norm(v2)<<endl;

運行結果：

2. Scalar類

2.1?基本概念

Scalar是一個從Vec類引出的模板類，是一個可存放4個元素的向量，廣泛用于傳遞和讀取圖像中的像素值。

2.2?用法

可使用[]訪問Scalar值。或使用如下方式定義BGR三個通道的值。

cv:: Scalar( B, G, R )

2.3?示例代碼

（1）cv::Scalar結構

1. cv::Scalar myScalar;
2. myScalar = cv::Scalar(0,255,0);
3. cout<<"myScalar = "<<myScalar<<endl;
4. system("pause");

?運行結果：

（2）讀取彩色圖像像素值

彩色圖像的每個像素對應三個部分：RGB三個通道。因此包含彩色圖像的cv::Mat類會返回一個向量，向量中包含三個8位的數值。OpenCV為這樣的短向量定義了一種類型，即我們上述的cv::Vec3b。這個向量包含三個無符號字符(unsigned character)類型的數據。

OpenCV存儲通道次序為：藍色、綠色、紅色即BGR。
因此，訪問彩色像素中元素的方法如下：

1. cv::Mat pImg = cv::imread("Lena.jpg",1);
2. if(!pImg.data)
3. return 0;
4. int x = 100, y = 100;
5. cv::Scalar pixel=pImg.at<Vec3b>(x,y);
6. cout<<"B chanel of pixel is = "<<pixel.val[0]<<endl;
7. cout<<"G chanel of pixel is = "<<pixel.val[1]<<endl;
8. cout<<"R chanel of pixel is = "<<pixel.val[2]<<endl;
9. system("pause");

?運行結果：

3. Point類

3.1?基本概念

常用于表示2維坐標(x,y)。

3.2?用法

（1）圖像坐標

對圖像而言，我們可以這樣定義：

1. cv::Point pt;
2. pt.x = 10;
3. pt.y = 8;

cv::Point pt =  Point(10, 8);

或者

cv::Point pt(10,8);

（2）或使用如下預定義：

1. typedef Point_<int> Point2i;
2. typedef Point2i Point;
3. typedef Point_<float> Point2f;
4. typedef Point_<double> Point2d;

（3）基本運算

1. pt1 = pt2 + pt3;
2. pt1 = pt2 - pt3;
3. pt1 = pt2 * a;
4. pt1 = a * pt2;
5. pt1 += pt2;
6. pt1 -= pt2;
7. pt1 *= a;
8. double value = norm(pt); // L2 norm
9. pt1 == pt2;
10. pt1 != pt2;

3.3?示例代碼

（1）設置坐標點

1. // Point
2. cv::Point pt;
3. pt.x = 278;
4. pt.y = 269;
5. //或者
6. //cv::Point pt (278,269);
7. cv::Scalar pix = pImg.at<Vec3b>(pt);
8. cout<<"pix("<<pt.x<<","<<pt.y<<") = "<<pix<<endl;

?運行結果：

（2）各類運算

1. cv::Point pt1(10,20);
2. cv::Point pt2(2,3);
3. cout<<"pt1 = "<<pt1<<endl;
4. cout<<"pt2 = "<<pt2<<endl;
5. cout<<"pt1+pt2 = "<<pt1+pt2<<endl;
6. cout<<"pt1+=pt2= "<<(pt1+=pt2)<<endl;
7. cout<<"pt1-pt2 = "<<pt1-pt2<<endl;
8. cout<<"pt2*2 = "<<pt2*2<<endl;

?運行結果：

4. Size類

4.1?基本概念

模板類Size可表示一幅圖像或一個矩形的大小。它包含寬、高2個成員：width , height還有一個有用的面積函數area()。

4.2?用法

1. cv::Size size(int w, int h);
2. //或者
3. cv::Size size;
4. size.width = w;
5. size.height = h;

4.3?示例代碼

1. // Size
2. cv::Size size1(6,3);
3. cv::Size size2;
4. size2.width = 4;
5. size2.height = 2;
6. cv::Mat mat1(size1,CV_8UC1,cv::Scalar(0));
7. cv::Mat mat2(size2,CV_8UC3,cv::Scalar(1,2,3));
8. cout<<"mat1 = "<<endl<<mat1<<endl;
9. cout<<endl<<"mat2 = "<<endl<<mat2<<endl;
10. system("pause");

?運行結果：

5. Rect類

5.1?基本概念

Rect是另一個用于定義2維矩形的模板類。它由兩個參數定義：

• 矩形左上角坐標: (x,y)
• 矩形的寬和高: width, height

Rect可以用來定義圖像的ROI區域。

5.2?用法

cv::Rect rect(x, y, width, height);

5.3?示例代碼

1. // Rect
2. cv::Mat pImg = imread("Lena.jpg",1);
3. cv::Rect rect(180,200,200,200);//(x,y)=(180,200),w=200,height=200
4. cv::Mat roi = cv::Mat(pImg, rect);
5. cv::Mat pImgRect = pImg.clone();
6. cv::rectangle(pImgRect,rect,cv::Scalar(0,255,0),2);
7. cv::imshow("original image with rectangle",pImgRect);
8. cv::imshow("roi",roi);
9. cv::waitKey();

6. RotatedRect類

6.1?基本概念

最后一個基本數據類是一種特殊的矩形稱為RotatedRect。這個類通過中心點，寬度和高度和旋轉角度來表示一個旋轉的矩形。

6.2?用法

旋轉矩形類的構造函數：

RotatedRect(const Point2f& center, const Size2f& size, float angle);

參數：

• center：中心點坐標Point2f類型
• size：矩形的寬度和高度，Size2f類型
• angle：順時針方向的旋轉角度（單位°），float類型

6.3?示例代碼

1. //RotatedRect
2. cv::Point2f center(100,100);
3. cv::Size2f size(100,50);
4. float angle = 45;// try 10, 30, 45
6. RotatedRect rRect(center, size, angle);
7. cv::Mat image(200,200,CV_8UC3,cv::Scalar(0));
9. Point2f vertices[4];
10. rRect.points(vertices);
11. for (int i = 0; i < 4; i++)
12. line(image, vertices[i], vertices[(i+1)%4], Scalar(0,255,0));
14. Rect brect = rRect.boundingRect();
15. rectangle(image, brect, Scalar(255,0,0));
17. imshow("rectangles", image);
18. waitKey(0);

angle = 10, 30, 45

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