cvMat结构体详解

/*
 *CvMat矩阵头
 */
typedef struct CvMat
{
int type;      //数据类型，比如CV_32FC1含义是32位浮点型单通道，再比如CV_8UC3含义是8位无符号整型三通道
int step;      //每行数据的字节数：元素个数*元素类型的字节长度
int* refcount;/* for internal use only */
int hdr_refcount;
union
{
uchar* ptr;   //指向data数据的第一个元素
short* s;
int* i;
float* fl;
double* db;
} data;       //共同体data，里面成员公用一个空间，也就是说数据类型可以有这五种。
union
{
int rows;     //像素的行数
int height;   //图片的高度
};
union
{
int cols;     //像素的列数
int width;    //图片的宽度
};
} CvMat;

 矩阵基本操作：

// vv.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。  

#include <stdio.h>
#include <cv.h>
#include <highgui.h>
#include "cvaux.h" //必须引此头文件
#include "cxcore.h"
using namespace std;    

int main( int argc, char** argv )
{
    int i = ;
    float b[] = {,};
    float a[] = {,};
    /******************矩阵的创建与克隆*********************/
    for( i = ; i < ; i++)
        b[i] = i + ;                                                //b[i]存放那六个系数
    CvMat *Mb = cvCreateMat(, , CV_32FC1);    //矩阵的创建        //创建 6行1列 矩阵Mb
    cvSetData(Mb,b,CV_AUTOSTEP);                //矩阵赋值
    printf("type:%d step:%d",Mb->type, Mb->step);

    CvMat *MbClone=cvCloneMat(Mb);                //矩阵克隆
    for( i=;i<;i++)                                                //打印输出该矩阵
    {
        if(i %  == ) printf("\n");
        printf("%f\t",Mb->data.fl[i]);
    }
    printf("\n");
    for( i=;i<;i++)                                                //打印输出该矩阵
    {
        if(i %  == ) printf("\n");
        printf("%f\t",MbClone->data.fl[i]);
    }
    printf("\n"); 

    for( i = ; i < ; i++)
        a[i] = i + ;
    CvMat  *Ma = cvCreateMat(, , CV_32FC1);                        //左边的坐标矩阵
    cvSetData(Ma,a,CV_AUTOSTEP);
    printf("type:%d step:%d",Ma->type, Ma->step);
    for( i=;i<;i++)
    {
        if(i%==) printf("\n");
        printf("%f\t",Ma->data.fl[i]);
    }
    printf("\n");
    /******************矩阵创建分解实现 *****************/
    //cvCreatMatHeader
    //cvCreatMatData
    //cvInitMatHeader
    float vals[]={0.862633, -0.523233, 0.500000, 0.866623};
    CvMat rotmat;
    cvInitMatHeader(&rotmat, , , CV_32FC1, vals);        //依据存在的矩阵初始化矩阵头
    CvMat *rotmatpro = cvCreateMatHeader(,,CV_32FC1);    //创建矩阵头,不分配数据空间
    CvMat MatCreat=cvMat(,,CV_32FC1, vals);

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

    printf("\n");
    for( i=;i<;i++)                                                //打印输出该矩阵
    {
        printf("%f\t",rotmat.data.fl[i]);
    }
    printf("\n");
    for( i=;i<;i++)                                                //打印输出该矩阵
    {
        printf("%f\t",MatCreat.data.fl[i]);
    }
    printf("\n"); 

    /*******************矩阵的求解***********************/
    CvMat* Mx = cvCreateMat(, ,CV_32FC1);                            //要求解的矩阵
    cvSolve(Ma, Mb, Mx, CV_LU );                //矩阵的求解 solve (Ax=b) for x
    for( i=;i<;i++)
    {
        if(i%==) printf("\n");
        printf("%f\t",Mx->data.fl[i]);
    }
  　　
    cvReleaseMat(&Ma);                            //矩阵的释放
    cvReleaseMat(&Mb);
    cvReleaseMat(&Mx);  

    getchar();
    return ;
}    

注意：OpenCV中矩阵的行和列是从序号0开始的。且下面的5,1 按平时的习惯指的是第6行，第2列。

矩阵数据的存取很少用到，不再多说了。

        /*****************矩阵数据的存取*********************/
	//宏,下面仅用于一二维数组的数据存取
	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 处理多维矩阵
	//cvGetRealND 读取多维矩阵数据
	//cvGetND
　　　　 //cvmGet
　　　　 //cvmSet
　　	/****************************************************/

下面参考http://blog.csdn.net/augusdi/article/details/8864950

初始化矩阵为单位阵: 

1. CvMat* M = cvCreateMat(4,4,CV_32FC1);
2. cvSetIdentity(M); // 这里似乎有问题，不成功

存取矩阵元素

假设需要存取一个2维浮点矩阵的第(i,j)个元素.

间接存取矩阵元素:

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

直接存取，假设使用4-字节校正:

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

直接存取，校正字节任意:

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

直接存取一个初始化的矩阵元素:

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

矩阵/向量操作

矩阵-矩阵操作:

1. CvMat *Ma, *Mb, *Mc;
2. cvAdd(Ma, Mb, Mc);       // Ma+Mb    -> Mc
3. cvSub(Ma, Mb, Mc);       // Ma-Mb    -> Mc
4. cvMatMul(Ma, Mb, Mc);    // Ma*Mb    -> Mc

按元素的矩阵操作:

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

向量乘积: 

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

注意 Va, Vb, Vc 在向量积中向量元素个数须相同.

单矩阵操作:

1. CvMat *Ma, *Mb;
2. cvTranspose(Ma, Mb);       // transpose(Ma) -> Mb (不能对自身进行转置)CvScalar
3. double d = cvDet(Ma);      // det(Ma) -> dcvInvert(Ma, Mb);          // inv(Ma) -> Mb

非齐次线性系统求解:

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

特征值分析(针对对称矩阵): 

1. CvMat* A   = cvCreateMat(3,3,CV_32FC1);
2. CvMat* E   = cvCreateMat(3,3,CV_32FC1);
3. CvMat* l   = cvCreateMat(3,1,CV_32FC1);
4. cvEigenVV(&A, &E, &l);   // l = A的特征值 (降序排列)                         // E = 对应的特征向量 (每行)

奇异值分解SVD: 

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

标号使得 U 和 V 返回时被转置(若没有转置标号，则有问题不成功!!!).

视频序列操作

从视频序列中抓取一帧

OpenCV支持从摄像头或视频文件(AVI)中抓取图像.

从摄像头获取初始化:

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

从视频文件获取初始化: 

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

抓取帧: 

1. IplImage* img = 0; if(!cvGrabFrame(capture))
2. {
3. // 抓取一帧
4. printf("Could not grab a frame\n\7");
5. exit(0);
6. }
7. img=cvRetrieveFrame(capture);            // 恢复获取的帧图像

要从多个摄像头同时获取图像, 首先从每个摄像头抓取一帧. 在抓取动作都结束后再恢复帧图像.

释放抓取源: 

1. cvReleaseCapture(&capture);

注意由设备抓取的图像是由capture函数自动分配和释放的. 不要试图自己释放它.

获取/设定帧信息

获取设备特性: 

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

所有帧数似乎只与视频文件有关. 用摄像头时不对，奇怪!!!.

获取帧信息: 

1. float posMsec    = cvGetCaptureProperty(capture, CV_CAP_PROP_POS_MSEC);
2. int posFrames    = (int) cvGetCaptureProperty(capture, CV_CAP_PROP_POS_FRAMES);
3. float posRatio   = cvGetCaptureProperty(capture, CV_CAP_PROP_POS_AVI_RATIO);

获取所抓取帧在视频序列中的位置, 从首帧开始按[毫秒]算. 或者从首帧开始从0标号, 获取所抓取帧的标号. 或者取相对位置，首帧为0，末帧为1, 只对视频文件有效.

设定所抓取的第一帧标号: 

1. // 从视频文件相对位置0.9处开始抓取
2. cvSetCaptureProperty(capture, CV_CAP_PROP_POS_AVI_RATIO, (double)0.9);

只对从视频文件抓取有效. 不过似乎也不成功!!!

存储视频文件

初始化视频存储器:

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

其他有效编码:

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

若把视频编码设为-1则将打开一个编码选择窗口(windows系统下).

存储视频文件:

1. IplImage* img = 0;
2. int nFrames = 50;
3. for(i=0;i<nFrames;i++)
4. {
5. cvGrabFrame(capture);           // 抓取帧
6. img=cvRetrieveFrame(capture);   // 恢复图像
7. cvWriteFrame(writer,img);       // 将帧添加入视频文件
8. }

若想在抓取中查看抓取图像, 可在循环中加入下列代码:

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

若没有20[毫秒]延迟，将无法正确显示视频序列.

释放视频存储器:

1. cvReleaseVideoWriter(&writer);