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 = 0;    
    float b[6] = {0,};    
    float a[36] = {0,};    
    /******************矩阵的创建与克隆*********************/
    for( i = 0; i < 6; i++)    
        b[i] = i + 1;                                                //b[i]存放那六个系数      
    CvMat *Mb = cvCreateMat(6, 1, 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=0;i<6;i++)                                                //打印输出该矩阵  
    {      
        if(i % 3 == 0) printf("
");      
        printf("%f	",Mb->data.fl[i]);      
    }      
    printf("
"); 
    for( i=0;i<6;i++)                                                //打印输出该矩阵  
    {      
        if(i % 3 == 0) printf("
");      
        printf("%f	",MbClone->data.fl[i]);      
    }      
    printf("
"); 
  
    for( i = 0; i < 36; i++)    
        a[i] = i + 1;    
    CvMat  *Ma = cvCreateMat(6, 6, 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=0;i<36;i++)    
    {      
        if(i%5==0) printf("
");      
        printf("%f	",Ma->data.fl[i]);      
    }      
    printf("
");  
    /******************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, 2, 2, CV_32FC1, vals);        //依据存在的矩阵初始化矩阵头
    CvMat *rotmatpro = cvCreateMatHeader(2,2,CV_32FC1);    //创建矩阵头,不分配数据空间
    CvMat MatCreat=cvMat(2,2,CV_32FC1, vals);

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

    printf("
");
    for( i=0;i<4;i++)                                                //打印输出该矩阵  
    {           
        printf("%f	",rotmat.data.fl[i]);      
    }  
    printf("
"); 
    for( i=0;i<4;i++)                                                //打印输出该矩阵  
    {           
        printf("%f	",MatCreat.data.fl[i]);      
    }  
    printf("
"); 


    /*******************矩阵的求解***********************/
    CvMat* Mx = cvCreateMat(6, 1,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=0;i<6;i++)    
    {      
        if(i%3==0) printf("
");      
        printf("%f	",Mx->data.fl[i]);      
    }      
  　　
    cvReleaseMat(&Ma);                            //矩阵的释放
    cvReleaseMat(&Mb);  
    cvReleaseMat(&Mx);  
  
    getchar();  
    return 0;    
}    

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: 

CvMat* M = cvCreateMat(4,4,CV_32FC1);
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: 

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

直接存取，假设使用4-字节校正: 

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，校正字节任意: 

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

直接存取一个初始化的矩阵元素: 

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

矩阵/向量操作

矩阵-矩阵操作: 

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

按元素的矩阵操作: 

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

向量乘积: 

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); // 点乘:    Va . Vb -> res
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: 
 

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

非齐次线性系统求解: 

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(针对对称矩阵): 

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 = 对应的特征向量 (每行)

奇异值分解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

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: 
 

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

从视频文件获取初始化: 
 

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

抓取帧: 

IplImage* img = 0; if(!cvGrabFrame(capture))
{
    // 抓取一帧
    printf("Could not grab a frame
7");
   exit(0);
}
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: 
 

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: 

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: 

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);

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: 

// 从视频文件相对位置0.9处开始抓取
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: 

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);

其他有效编码:

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: 

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

若想在抓取中查看抓取图像, 可在循环中加入下列代码:

cvShowImage("mainWin", img);
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: 
 

cvReleaseVideoWriter(&writer);