cvMat結構體詳解

/* 
 *CvMat矩陣頭 
 */  
typedef struct CvMat  
{  
int type;      //數據類型，比如CV_32FC1含義是32位浮點型單通道，再比如CV_8UC3含義是8位無符號整型三通道  
int step;      //每行數據的字節數：元素個數*元素類型的字節長度  
int* refcount;/* for internal use only */  
int hdr_refcount;  
union  
{  
uchar* ptr;   //指向data數據的第一個元素  
short* s;  
int* i;  
float* fl;  
double* db;  
} data;       //共同體data，里面成員公用一個空間，也就是說數據類型可以有這五種。
union  
{  
int rows;     //像素的行數  
int height;   //圖片的高度  
};  
union  
{  
int cols;     //像素的列數  
int width;    //圖片的寬度  
};  
} CvMat;

 矩陣基本操作：

// vv.cpp : 定義控制台應用程序的入口點。  
 
#include <stdio.h>    
#include <cv.h>    
#include <highgui.h>    
#include "cvaux.h" //必須引此頭文件    
#include "cxcore.h"    
using namespace std;    
  
int main( int argc, char** argv )    
{     
    int i = 0;    
    float b[6] = {0,};    
    float a[36] = {0,};    
    /******************矩陣的創建與克隆*********************/
    for( i = 0; i < 6; i++)    
        b[i] = i + 1;                                                //b[i]存放那六個系數      
    CvMat *Mb = cvCreateMat(6, 1, CV_32FC1);    //矩陣的創建        //創建 6行1列 矩陣Mb        
    cvSetData(Mb,b,CV_AUTOSTEP);                //矩陣賦值  
    printf("type:%d step:%d",Mb->type, Mb->step);

    CvMat *MbClone=cvCloneMat(Mb);                //矩陣克隆
    for( i=0;i<6;i++)                                                //打印輸出該矩陣  
    {      
        if(i % 3 == 0) printf("\n");      
        printf("%f\t",Mb->data.fl[i]);      
    }      
    printf("\n"); 
    for( i=0;i<6;i++)                                                //打印輸出該矩陣  
    {      
        if(i % 3 == 0) printf("\n");      
        printf("%f\t",MbClone->data.fl[i]);      
    }      
    printf("\n"); 
  
    for( i = 0; i < 36; i++)    
        a[i] = i + 1;    
    CvMat  *Ma = cvCreateMat(6, 6, CV_32FC1);                        //左邊的坐標矩陣    
    cvSetData(Ma,a,CV_AUTOSTEP);
    printf("type:%d step:%d",Ma->type, Ma->step);
    for( i=0;i<36;i++)    
    {      
        if(i%5==0) printf("\n");      
        printf("%f\t",Ma->data.fl[i]);      
    }      
    printf("\n");  
    /******************矩陣創建分解實現 *****************/
    //cvCreatMatHeader
    //cvCreatMatData
    //cvInitMatHeader
    float vals[]={0.862633, -0.523233, 0.500000, 0.866623};
    CvMat rotmat;
    cvInitMatHeader(&rotmat, 2, 2, CV_32FC1, vals);        //依據存在的矩陣初始化矩陣頭
    CvMat *rotmatpro = cvCreateMatHeader(2,2,CV_32FC1);    //創建矩陣頭,不分配數據空間
    CvMat MatCreat=cvMat(2,2,CV_32FC1, vals);

    printf("type:%d step:%d", rotmatpro->type, rotmatpro->step);

    printf("\n");
    for( i=0;i<4;i++)                                                //打印輸出該矩陣  
    {           
        printf("%f\t",rotmat.data.fl[i]);      
    }  
    printf("\n"); 
    for( i=0;i<4;i++)                                                //打印輸出該矩陣  
    {           
        printf("%f\t",MatCreat.data.fl[i]);      
    }  
    printf("\n"); 


    /*******************矩陣的求解***********************/
    CvMat* Mx = cvCreateMat(6, 1,CV_32FC1);                            //要求解的矩陣     
    cvSolve(Ma, Mb, Mx, CV_LU );                //矩陣的求解 solve (Ax=b) for x    
    for( i=0;i<6;i++)    
    {      
        if(i%3==0) printf("\n");      
        printf("%f\t",Mx->data.fl[i]);      
    }      
  　　
    cvReleaseMat(&Ma);                            //矩陣的釋放
    cvReleaseMat(&Mb);  
    cvReleaseMat(&Mx);  
  
    getchar();  
    return 0;    
}    

注意：OpenCV中矩陣的行和列是從序號0開始的。且下面的5,1 按平時的習慣指的是第6行，第2列。

矩陣數據的存取很少用到，不再多說了。

        /*****************矩陣數據的存取*********************/
	//宏,下面僅用於一二維數組的數據存取
	float MaElem5_1=CV_MAT_ELEM(*Ma, float, 5, 1);
	float MaElem5_1Int=CV_MAT_ELEM(*Ma, int, 5, 1);
	float newValue=7.7;
	*((float*)CV_MAT_ELEM_PTR(*Ma, 5, 1))=newValue;
	//cvPtr*D 處理多維矩陣
	//cvGetRealND 讀取多維矩陣數據
	//cvGetND
　　　　 //cvmGet
　　　　 //cvmSet
　　	/****************************************************/

 

下面參考http://blog.csdn.net/augusdi/article/details/8864950

 

初始化矩陣為單位陣: 

CvMat* M = cvCreateMat(4,4,CV_32FC1);
cvSetIdentity(M); // 這里似乎有問題，不成功

存取矩陣元素

假設需要存取一個2維浮點矩陣的第(i,j)個元素.

間接存取矩陣元素: 

cvmSet(M,i,j,2.0); // Set M(i,j)
t = cvmGet(M,i,j); // Get M(i,j)

直接存取，假設使用4-字節校正: 

CvMat* M     = cvCreateMat(4,4,CV_32FC1);
int n        = M->cols;
float *data  = M->data.fl;
data[i*n+j] = 3.0;

直接存取，校正字節任意: 

CvMat* M     = cvCreateMat(4,4,CV_32FC1);
int    step  = M->step/sizeof(float);
float *data  = M->data.fl;
(data+i*step)[j] = 3.0;

直接存取一個初始化的矩陣元素: 

double a[16];
CvMat Ma = cvMat(3, 4, CV_64FC1, a);
a[i*4+j] = 2.0; // Ma(i,j)=2.0;

矩陣/向量操作

矩陣-矩陣操作: 

CvMat *Ma, *Mb, *Mc;
cvAdd(Ma, Mb, Mc);       // Ma+Mb    -> Mc
cvSub(Ma, Mb, Mc);       // Ma-Mb    -> Mc
cvMatMul(Ma, Mb, Mc);    // Ma*Mb    -> Mc

按元素的矩陣操作: 

CvMat *Ma, *Mb, *Mc;
cvMul(Ma, Mb, Mc);       // Ma.*Mb   -> Mc
cvDiv(Ma, Mb, Mc);       // Ma./Mb   -> Mc
cvAddS(Ma, cvScalar(-10.0), Mc); // Ma.-10 -> Mc

向量乘積: 

double va[] = {1, 2, 3};
double vb[] = {0, 0, 1};
double vc[3];
CvMat Va=cvMat(3, 1, CV_64FC1, va);
CvMat Vb=cvMat(3, 1, CV_64FC1, vb);
CvMat Vc=cvMat(3, 1, CV_64FC1, vc);
double res=cvDotProduct(&Va,&Vb); // 點乘:    Va . Vb -> res
cvCrossProduct(&Va, &Vb, &Vc);     // 向量積: Va x Vb -> Vcend{verbatim}

注意 Va, Vb, Vc 在向量積中向量元素個數須相同.

 單矩陣操作: 
 

CvMat *Ma, *Mb;
cvTranspose(Ma, Mb);       // transpose(Ma) -> Mb (不能對自身進行轉置)CvScalar
double d = cvDet(Ma);      // det(Ma) -> dcvInvert(Ma, Mb);          // inv(Ma) -> Mb

非齊次線性系統求解: 

CvMat* A   = cvCreateMat(3,3,CV_32FC1);
CvMat* x   = cvCreateMat(3,1,CV_32FC1);
CvMat* b   = cvCreateMat(3,1,CV_32FC1);
cvSolve(&A, &b, &x);     // solve (Ax=b) for x

特征值分析(針對對稱矩陣): 

CvMat* A   = cvCreateMat(3,3,CV_32FC1);
CvMat* E   = cvCreateMat(3,3,CV_32FC1);
CvMat* l   = cvCreateMat(3,1,CV_32FC1);
cvEigenVV(&A, &E, &l);   // l = A的特征值 (降序排列)                         // E = 對應的特征向量 (每行)

奇異值分解SVD: 

CvMat* A   = cvCreateMat(3,3,CV_32FC1);
CvMat* U   = cvCreateMat(3,3,CV_32FC1);
CvMat* D   = cvCreateMat(3,3,CV_32FC1);
CvMat* V   = cvCreateMat(3,3,CV_32FC1);
cvSVD(A, D, U, V, CV_SVD_U_T|CV_SVD_V_T); // A = U D V^T

標號使得 U 和 V 返回時被轉置(若沒有轉置標號，則有問題不成功!!!).

 

視頻序列操作

從視頻序列中抓取一幀

OpenCV支持從攝像頭或視頻文件(AVI)中抓取圖像.

從攝像頭獲取初始化: 
 

CvCapture* capture = cvCaptureFromCAM(0); // capture from video device #0

從視頻文件獲取初始化: 
 

CvCapture* capture = cvCaptureFromAVI("infile.avi");

抓取幀: 

IplImage* img = 0; if(!cvGrabFrame(capture))
{
    // 抓取一幀
    printf("Could not grab a frame\n\7");
   exit(0);
}
img=cvRetrieveFrame(capture);            // 恢復獲取的幀圖像

要從多個攝像頭同時獲取圖像, 首先從每個攝像頭抓取一幀. 在抓取動作都結束后再恢復幀圖像.

釋放抓取源: 
 

cvReleaseCapture(&capture);

注意由設備抓取的圖像是由capture函數自動分配和釋放的. 不要試圖自己釋放它.

 

獲取/設定幀信息

獲取設備特性: 

cvQueryFrame(capture); // this call is necessary to get correct                         // capture properties
int frameH    = (int) cvGetCaptureProperty(capture, CV_CAP_PROP_FRAME_HEIGHT);
int frameW    = (int) cvGetCaptureProperty(capture, CV_CAP_PROP_FRAME_WIDTH);
int fps       = (int) cvGetCaptureProperty(capture, CV_CAP_PROP_FPS);
int numFrames = (int) cvGetCaptureProperty(capture, CV_CAP_PROP_FRAME_COUNT);

所有幀數似乎只與視頻文件有關. 用攝像頭時不對，奇怪!!!.

 

獲取幀信息: 

float posMsec    = cvGetCaptureProperty(capture, CV_CAP_PROP_POS_MSEC);
int posFrames    = (int) cvGetCaptureProperty(capture, CV_CAP_PROP_POS_FRAMES);
float posRatio   = cvGetCaptureProperty(capture, CV_CAP_PROP_POS_AVI_RATIO);

獲取所抓取幀在視頻序列中的位置, 從首幀開始按[毫秒]算. 或者從首幀開始從0標號, 獲取所抓取幀的標號. 或者取相對位置，首幀為0，末幀為1, 只對視頻文件有效.

設定所抓取的第一幀標號: 

// 從視頻文件相對位置0.9處開始抓取
cvSetCaptureProperty(capture, CV_CAP_PROP_POS_AVI_RATIO, (double)0.9);

只對從視頻文件抓取有效. 不過似乎也不成功!!!

 存儲視頻文件

初始化視頻存儲器: 

CvVideoWriter *writer = 0;
int isColor  = 1;
int fps      = 25;   // or 30
int frameW   = 640; // 744 for firewire cameras
int frameH   = 480; // 480 for firewire cameras
writer = cvCreateVideoWriter("out.avi",CV_FOURCC('P','I','M','1'),fps,cvSize(frameW,frameH),isColor);

其他有效編碼:

CV_FOURCC('P','I','M','1')    = MPEG-1 codec
CV_FOURCC('M','J','P','G')    = motion-jpeg codec (does not work well)
CV_FOURCC('M', 'P', '4', '2') = MPEG-4.2 codec
CV_FOURCC('D', 'I', 'V', '3') = MPEG-4.3 codec
CV_FOURCC('D', 'I', 'V', 'X') = MPEG-4 codec
CV_FOURCC('U', '2', '6', '3') = H263 codec
CV_FOURCC('I', '2', '6', '3') = H263I codec
CV_FOURCC('F', 'L', 'V', '1') = FLV1 codec

若把視頻編碼設為-1則將打開一個編碼選擇窗口(windows系統下).

 

存儲視頻文件: 

IplImage* img = 0;
int nFrames = 50;
for(i=0;i<nFrames;i++)
{
  cvGrabFrame(capture);           // 抓取幀
  img=cvRetrieveFrame(capture);   // 恢復圖像
  cvWriteFrame(writer,img);       // 將幀添加入視頻文件
}

若想在抓取中查看抓取圖像, 可在循環中加入下列代碼:

cvShowImage("mainWin", img);
key=cvWaitKey(20);            // wait 20 ms

若沒有20[毫秒]延遲，將無法正確顯示視頻序列.

釋放視頻存儲器: 
 

cvReleaseVideoWriter(&writer);