opencv-01--图像的遍历

遍历图像的4种方式

一、at<typename>(i,j)

Mat类提供了一个at的方法用于取得图像上的点，它是一个模板函数，可以取到任何类型的图像上的点。下面我们通过一个图像处理中的实际来说明它的用法。

在实际应用中，我们很多时候需要对图像降色彩，因为256*256*256实在太多了，在图像颜色聚类或彩色直方图时，我们需要用一些代表性的颜色代替丰富的色彩空间，我们的思路是将每个通道的256种颜色用64种代替，即将原来256种颜色划分64个颜色段，每个颜色段取中间的颜色值作为代表色。

void colorReduce(Mat& image,int div)
{
　　for(int i=0;i<image.rows;i++)
　　{
　　　　for(int j=0;j<image.cols;j++)
　　　　{
　　　　　　image.at<Vec3b>(i,j)[0]=image.at<Vec3b>(i,j)[0]/div*div+div/2;
　　　　　　image.at<Vec3b>(i,j)[1]=image.at<Vec3b>(i,j)[1]/div*div+div/2;
　　　　　　image.at<Vec3b>(i,j)[2]=image.at<Vec3b>(i,j)[2]/div*div+div/2;
　　　　}
　　}
}

通过上面的例子我们可以看出，at方法取图像中的点的用法：

image.at<uchar>(i,j)：取出灰度图像中i行j列的点。

image.at<Vec3b>(i,j)[k]：取出彩色图像中i行j列第k通道的颜色点。其中uchar,Vec3b都是图像像素值的类型，不要对Vec3b这种类型感觉害怕，其实在core里它是通过typedef Vec<T,N>来定义的，N代表元素的个数，T代表类型。

更简单一些的方法：OpenCV定义了一个Mat的模板子类为Mat_，它重载了operator()让我们可以更方便的取图像上的点。

Mat_<uchar> im=image;

im(i,j)=im(i,j)/div*div+div/2;

二、高效一点：用指针来遍历图像

上面的例程中可以看到，我们实际喜欢把原图传进函数内，但是在函数内我们对原图像进行了修改，而将原图作为一个结果输出，很多时候我们需要保留原图，这样我们需要一个原图的副本。

void colorReduce(const Mat& image,Mat& outImage,int div)
{
    // 创建与原图像等尺寸的图像
    outImage.create(image.size(),image.type());
    int nr=image.rows;
    // 将3通道转换为1通道
    int nl=image.cols*image.channels();
    for(int k=0;k<nr;k++)
    {
        // 每一行图像的指针
        const uchar* inData=image.ptr<uchar>(k);
        uchar* outData=outImage.ptr<uchar>(k);
        for(int i=0;i<nl;i++)
        {
            outData[i]=inData[i]/div*div+div/2;
        }
    }
}

从上面的例子中可以看出，取出图像中第i行数据的指针：image.ptr<uchar>(i)。

值得说明的是：程序中将三通道的数据转换为1通道，在建立在每一行数据元素之间在内存里是连续存储的，每个像素三通道像素按顺序存储。也就是一幅图像数据最开始的三个值，是最左上角的那像素的三个通道的值。

但是这种用法不能用在行与行之间，因为图像在OpenCV里的存储机制问题，行与行之间可能有空白单元。这些空白单元对图像来说是没有意思的，只是为了在某些架构上能够更有效率，比如intel MMX可以更有效的处理那种个数是4或8倍数的行。但是我们可以申明一个连续的空间来存储图像，这个话题引入下面最为高效的遍历图像的机制。

三、更高效的方法

上面已经提到过了，一般来说图像行与行之间往往存储是不连续的，但是有些图像可以是连续的，Mat提供了一个检测图像是否连续的函数isContinuous()。当图像连通时，我们就可以把图像完全展开，看成是一行。

void colorReduce(const Mat& image,Mat& outImage,int div)
{
    int nr=image.rows;
    int nc=image.cols;
    outImage.create(image.size(),image.type());
    if(image.isContinuous()&&outImage.isContinuous())
    {
        nr=1;
        nc=nc*image.rows*image.channels();
    }
    for(int i=0;i<nr;i++)
    {
        const uchar* inData=image.ptr<uchar>(i);
        uchar* outData=outImage.ptr<uchar>(i);
        for(int j=0;j<nc;j++)
        {
            *outData++=*inData++/div*div+div/2;
        }
    }
}

用指针除了用上面的方法外，还可以用指针来索引固定位置的像素：

image.step返回图像一行像素元素的个数（包括空白元素），image.elemSize()返回一个图像像素的大小。

image.at<uchar>(i,j)=image.data+i*image.step+j*image.elemSize();

四、还有吗？用迭代器来遍历。

下面的方法可以让我们来为图像中的像素声明一个迭代器：

MatIterator_<Vec3b> it;

Mat_<Vec3b>::iterator it;

如果迭代器指向一个const图像，则可以用下面的声明：

MatConstIterator<Vec3b> it; 或者

Mat_<Vec3b>::const_iterator it;

下面我们用迭代器来简化上面的colorReduce程序：

void colorReduce(const Mat& image,Mat& outImage,int div)
{
    outImage.create(image.size(),image.type());
    MatConstIterator_<Vec3b> it_in=image.begin<Vec3b>();
    MatConstIterator_<Vec3b> itend_in=image.end<Vec3b>();
    MatIterator_<Vec3b> it_out=outImage.begin<Vec3b>();
    MatIterator_<Vec3b> itend_out=outImage.end<Vec3b>();
    while(it_in!=itend_in)
    {
        (*it_out)[0]=(*it_in)[0]/div*div+div/2;
        (*it_out)[1]=(*it_in)[1]/div*div+div/2;
        (*it_out)[2]=(*it_in)[2]/div*div+div/2;
        it_in++;
        it_out++;
    }
}

如果你想从第二行开始，则可以从image.begin<Vec3b>()+image.rows开始。

上面4种方法中，第3种方法的效率最高！