OpenCV的基本資料結構及示例

OpenCV中強大的Mat型別大家已經比較熟悉了。這裡梳理一些在工程中其他經常用到的幾種基本資料型別。包括：

         Vec

         Scalar

         Point

         Size

         Rect

         RotatedRect

1. Vec類

1.1 基本概念

         Vec是一個模板類，主要用於儲存數值向量。

1.2 用法

（1）可用它來定義任意型別的向量

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

（2）使用[]訪問Vec向量成員         

myVector[0]=0;

 （3）可使用以下預定義的型別

typedef Vec<uchar, 2> Vec2b;
typedef Vec<uchar, 3> Vec3b;
typedef Vec<uchar, 4> Vec4b;
typedef Vec<short, 2> Vec2s;
typedef Vec<short, 3> Vec3s;
typedef Vec<short, 4> Vec4s;
typedef Vec<int, 2> Vec2i;
typedef Vec<int, 3> Vec3i;
typedef Vec<int, 4> Vec4i;
typedef Vec<float, 2> Vec2f;
typedef Vec<float, 3> Vec3f;
typedef Vec<float, 4> Vec4f;
typedef Vec<float, 6> Vec6f;
typedef Vec<double, 2> Vec2d;
typedef Vec<double, 3> Vec3d;
typedef Vec<double, 4> Vec4d;
typedef Vec<double, 6> Vec6d;
 

（4）Vec支援的運算如下：

	v1 = v2 + v3
	v1 = v2 - v3
	v1 = v2 * scale
	v1 = scale * v2
	v1 = -v2
	v1 += v2
	v1 == v2, v1 != v2
	norm(v1) (euclidean norm)

1.3 示例程式碼

（1）向量定義與元素的訪問

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

（2）基本運算

	cv::Vec<int, 6> v1,v2,v3;
        	for(int i=0; i<v2.rows;i++){ //v2.rows返回向量v2的行數
                   	v2[i] = i;
                   	v3[i] = i+1;
       		 }
        
         v1 = v2 + v3;
         cout<<"v2       = "<<v2<<endl;
         cout<<"v3       = "<<v3<<endl;
         cout<<"v1=v2+v3= "<<v1<<endl;
         cout<<"v1=v2*2  = "<<v2*2<<endl;
         cout<<"v1=-v2   = "<<-v2<<endl;
         cout<<"v1==v2   = "<<(v1==v2)<<endl;
         cout<<"v1!=v2   = "<<(v1!=v2)<<endl;
         cout<<"norm(v2)= "<<norm(v2)<<endl;

執行結果：

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，廣泛用於傳遞和讀取影象中的畫素值。

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 示例程式碼

（1）cv::Scalar結構

cv::Scalar myScalar;
	myScalar = cv::Scalar(0,255,0);
	cout<<"myScalar = "<<myScalar<<endl;
	system("pause");

 執行結果：

（2）讀取彩色影象畫素值

彩色影象的每個畫素對應三個部分：RGB三個通道。因此包含彩色影象的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型別，即我們上述的cv::Vec3b。這個向量包含三個無符號字元(unsigned character)型別的資料。

OpenCV儲存通道次序為：藍色、綠色、紅色即BGR。
因此，訪問彩色畫素中元素的方法如下：

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

 執行結果：

3. Point類

3.1 基本概念

常用於表示2維座標(x,y)。

3.2 用法

（1）影象座標

對影象而言，我們可以這樣定義：

cv::Point pt;
pt.x = 10;
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：

typedef Point_<int> Point2i;
typedef Point2i Point;
typedef Point_<float> Point2f;
typedef Point_<double> Point2d;

（3）基本運算

pt1 = pt2 + pt3;
pt1 = pt2 - pt3;
pt1 = pt2 * a;
pt1 = a * pt2;
pt1 += pt2;
pt1 -= pt2;
pt1 *= a;
double value = norm(pt); // L2 norm
pt1 == pt2;
pt1 != pt2;

3.3 示例程式碼

（1）設定座標點

// Point
	cv::Point pt;
	pt.x = 278;
	pt.y = 269;
	//或者
	//cv::Point  pt (278,269);
	cv::Scalar pix = pImg.at<Vec3b>(pt);
	cout<<"pix("<<pt.x<<","<<pt.y<<") = "<<pix<<endl;

 執行結果：

（2）各類運算

cv::Point pt1(10,20);
	cv::Point pt2(2,3);
	cout<<"pt1     = "<<pt1<<endl;
	cout<<"pt2     = "<<pt2<<endl;
	cout<<"pt1+pt2 = "<<pt1+pt2<<endl;
	cout<<"pt1+=pt2= "<<(pt1+=pt2)<<endl;
	cout<<"pt1-pt2 = "<<pt1-pt2<<endl;
	cout<<"pt2*2   = "<<pt2*2<<endl;

 執行結果：

4. Size類

4.1 基本概念

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

4.2 用法

cv::Size size(int w, int h);
//或者
cv::Size size;
size.width = w;
size.height = h;

4.3 示例程式碼

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

 執行結果：

5. Rect類

5.1 基本概念

Rect是另一個用於定義2維矩形的模板類。它由兩個引數定義：

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

Rect可以用來定義影象的ROI區域。

5.2 用法

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

5.3 示例程式碼

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

6. RotatedRect類

6.1 基本概念

最後一個基本資料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

旋轉矩形類的建構函式：

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

引數：

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

6.3 示例程式碼

//RotatedRect
	cv::Point2f center(100,100);
	cv::Size2f size(100,50);
	float angle = 45;// try 10, 30, 45

	RotatedRect rRect(center, size,  angle);
	cv::Mat image(200,200,CV_8UC3,cv::Scalar(0));

	Point2f vertices[4];
	rRect.points(vertices);
	for (int i = 0; i < 4; i++)
		line(image, vertices[i], vertices[(i+1)%4], Scalar(0,255,0));

	Rect brect = rRect.boundingRect();
	rectangle(image, brect, Scalar(255,0,0));

	imshow("rectangles", image);
	waitKey(0);

angle = 10, 30, 45