精通人脸识别09：Opencv基本数据结构
精通人脸识别09：Opencv基本数据结构
一、简介
Opencv的数据结构：Point、Size、Rect、Scalar、Ar
大多数据结构都在cxtypes.h这个头文件里定义
1、Point系列，点的表示：
Point：表示图像中的点 (x,y)都是整型变量，即图像中点的 坐标，图像的原点一般在图像的左上角
Point2D32f：二维空间中的点 (x,y)是float型
Point3D32f：三维空间中的点
构造函数：PointXXXX( )。注意，这是c风格的代码，构造函数是内联函数，并不是c++中的类的构造函数一样。
2、Size系列，尺寸的表示：
Size:图像的尺寸(整型)
Size2D32f:如果想用浮点型。
3、矩形的表示，Rect:用来表示图像的部分区域，4个参数,矩形的左上角的坐标(x,y)，矩形的长、宽
4、颜色表示，Scalar包含4个浮点成员，可以用来表示表示B,G,R,alpha; 有三个构造函数：Scalar,RealScalar,ScalarAll
Scalar对四个变量都赋值
RealScalar只对四个变量的第0个赋值,其他都为0
ScalarAll对四个变量都赋相同的值
5、Arr: Arr->Mat->lmage 三个继承关系
二、详细介绍
1. Vec类
1.1 基本概念
Vec是一个模板类，主要用于存储数值向量。
1.2 用法
（1）可用它来定义任意类型的向量
Vec<double, 8> myVector; // 定义一个存放8个double型变量的向量
（2）使用[]访问Vec向量成员
myVector[0]=0;
（3）可使用以下预定义的类型
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支持的运算如下：
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 示例代码
（1）向量定义与元素的访问
// 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;
运行结果：
（2）基本运算
cv::Vec<int, 6> v1,v2,v3;
for(int i=0; i<v2.rows;i++){ //v2.rows返回向量v2的行数
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;
运行结果：
2. Scalar类
2.1 基本概念
Scalar是一个从Vec类引出的模板类，是一个可存放4个元素的向量，广泛用于传递和读取图像中的像素值。
2.2 用法
可使用[]访问Scalar值。或使用如下方式定义BGR三个通道的值。
cv:: Scalar( B, G, R )
2.3 示例代码
（1）cv::Scalar结构
cv::Scalar myScalar;
myScalar = cv::Scalar(0,255,0);
cout<<"myScalar = "<<myScalar<<endl;
system("pause");
运行结果：
（2）读取彩色图像像素值
彩色图像的每个像素对应三个部分：RGB三个通道。因此包含彩色图像的cv::Mat类会返回一个向量，向量中包含三个8位的数值。OpenCV为这样的短向量定义了一种类型，即我们上述的cv::Vec3b。这个向量包含三个无符号字符(unsigned character)类型的数据。
OpenCV存储通道次序为：蓝色、绿色、红色即BGR。
因此，访问彩色像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");
运行结果：
Color()可以实现RGB向HSV、HSI等颜色空间的转换，也可以转换为灰度图像。
3. Point类
3.1 基本概念
常用于表示2维坐标(x,y)。
3.2 用法
（1）图像坐标
对图像而言，我们可以这样定义：
cv::Point pt;
pt.x = 10;
pt.y = 8;
或者
cv::Point pt = Point(10, 8);
或者
cv::Point pt(10,8);
（2）或使用如下预定义：
typedef Point_<int> Point2i;
typedef Point2i Point;
typedef Point_<float> Point2f;
typedef Point_<double> Point2d;
（3）基本运算
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 示例代码
（1）设置坐标点
// 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;
运行结果：
（2）各类运算
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;
运行结果：
4. Size类
4.1 基本概念
模板类Size可表示一幅图像或一个矩形的大小。它包含宽、高2个成员：width , height还有一个有用的面积函数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 示例代码
// 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");
运行结果：
5. Rect类
5.1 基本概念
Rect是另一个用于定义2维矩形的模板类。它由两个参数定义：
矩形左上角坐标: (x,y)
矩形的宽和高: width, height
Rect可以用来定义图像的ROI区域。
Rect类的成员变量有x,y,width,height,分别为左上角点的坐标和矩形的宽和高。
常用的成员函数有：
Size()返回值为Size;
area()返回矩形的面积；
contains(Point)判断点是否在矩形内;
inside(Rect)函数判断矩形是否在改矩形内；
tl()返回左上角点坐标；
br()返回右下角点坐标。
求两个矩形的交集和并集：
Rect rect = rect1 & rect2;
Rect rect = rect1 | rect2;
矩形进行平移操作和缩放操作：
Rect rectShift = rect +point;
Rect rectScale = rect+size;
5.2 用法
cv::Rect rect(x, y, width, height);