OpenCV 中的 Mat

Mat 是 OpenCV 中用来存储图像信息的内存对象。例如，可以通过 imread() 方法读取图像文件而返回一个 Mat 对象实例。Mat 对象中除了存储图像的像素数据外，还包括图像的其它属性：宽、高、类型、维度、大小、深度等。

加载图像

前面已经介绍，可以通过 imread 来加载图像，默认情况下，加载的是三通道顺序为 BGR 的彩色图像：
Mat src = imread(文件路径);
也可以指定加载为灰度图像:
Mat src = imread(文件路径, IMREAD_GRAYSCALE);

函数imread 的原型为：CV_EXPORTS_W Mat imread( const String& filename, int flags = IMREAD_COLOR );
第一个参数表示图像文件路径。
第二个参数表示加载图像类型，常见的类型有：
IMREAD_UNCHANGED = -1，表示不改变加载图像类型(可能包含透明通道)。
IMREAD_GRAYSCALE = 0，表示加载图像为灰度图像。
IMREAD_COLOR = 1，表示加载图像为彩色图像。

获取图像基本信息

int width = src.cols;//获取图像宽（矩阵的列数）
int height = src.rows;//获取图像高（矩阵的行数）
int dims = src.dims;//获取图像维度
int channels = src.channels;//获取图像通道数
int depth = src.depth();//获取图像深度
int type = src.type();//获取图像类型

常见的通道数有1、3、4，分别对应单通道、三通道、四通道(含透明通道)。
图像深度表示每个通道灰度值所占的大小，与图像类型有关。

常见的几种图像深度：

CV_<bit-depth>{U|S|F}C(<number_of_channels>)
U 表示无符号整型、S 表示有符号整型、F表示浮点数。

常见的图像类型：

使用 imread 加载图像时，默认的图像类型是三通道的 CV_8UC3，其中 8 表示 8 位，UC 表示无符号 char，3 表示 3 通道。

Mat 的创建与初始化

前面介绍了通过 imread 来从图像文件获取 Mat 的方式。而手动创建 Mat 对象的方法有很多种，常用的有：

• 通过 create 函数实现

//创建 1 x 1 大小的 Mat，类型位3通道8位无符号字符型
Mat m1;
m1.create(Size(1, 1), CV_8UC3);
Mat m2;
m2.create(1, 1, CV_8UC3);

• 通过 ones、eye、zeros 函数实现

//对角矩阵。对角线全是 1，其余为 0
Mat eye = Mat::eye(1, 1, CV_8UC3);
//单位矩阵。每个像素的第一个通道为 1，其余两个通道为 0。相当于：Mat m = Mat(1, 1, CV_8UC3, 1)
Mat ones = Mat::ones(1, 1, CV_8UC3);
//零矩阵。相当于创建一张黑色的图，每个像素的每个通道都为 0
Mat zeros = Mat::zeros(1, 1, CV_8UC3);

• 先定义 Mat，然后通过 setTo 函数实现初始化

Mat src = Mat(1, 1, CV_8UC3);
src.setTo(Scalar(0, 0, 0));

• 通过 Mat 的 copyTo 和 clone 函数实现初始化

Mat m1= Mat(1, 1, CV_8UC3);
m1.setTo(Scalar(255, 255, 255));
Mat mat_clone = m1.clone();

Mat m2 = Mat(1, 1, CV_8UC3);
m2 .setTo(Scalar(127, 127, 127));
Mat mat_copy;
m2.copyTo(mat_copy);

保存 Mat 对象

Mat img = Mat(200, 200, CV_8UC3);
img.setTo(Scalr(127, 127, 127));
imwrite("要保存的图像路径", img);

基础形状绘制与填充

在 Mat 上绘制基本几何形状与文本

Mat 上可以绘制基本几何形状，如：直线、矩形、圆、椭圆，还可以绘制文本文字。

• 绘制直线，函数原型如下：

CV_EXPORTS_W void line(InputOutputArray img, Point pt1, Point pt2, const Scalar& color,
                     int thickness = 1, int lineType = LINE_8, int shift = 0);

img：图像矩阵（在哪个图像上画）
pt1：直线起点
pt2：直线终点
color：线条的颜色
thickness：直线的粗细度，默认为 1
lineType：直线的类型，默认为 LINE_8 = 8（8连通线，涉及线条绘制算法，8领域填充算法）
shift：坐标点的小数点尾数，默认为 0

• 绘制矩形，函数原型如下：

CV_EXPORTS_W void rectangle(InputOutputArray img, Rect rec,
                          const Scalar& color, int thickness = 1,
                          int lineType = LINE_8, int shift = 0);
CV_EXPORTS_W void rectangle(InputOutputArray img, Point pt1, Point pt2,
                          const Scalar& color, int thickness = 1,
                          int lineType = LINE_8, int shift = 0);

rec：要绘制的矩形框
pt1：要绘制的矩形框的左上角顶点
pt2：要绘制的矩形框的右下角顶点
其它参数参考 line 函数

• 绘制圆，函数原型如下：

CV_EXPORTS_W void circle(InputOutputArray img, Point center, int radius,
                       const Scalar& color, int thickness = 1,
                       int lineType = LINE_8, int shift = 0);

center：圆心坐标
radius：圆的半径
其它参数参考 line 函数

• 绘制椭圆或圆弧，函数原型如下：

CV_EXPORTS_W void ellipse(InputOutputArray img, Point center, Size axes,
                        double angle, double startAngle, double endAngle,
                        const Scalar& color, int thickness = 1,
                        int lineType = LINE_8, int shift = 0);
CV_EXPORTS_W void ellipse(InputOutputArray img, const RotatedRect& box, const Scalar& color,
                        int thickness = 1, int lineType = LINE_8);

axes：椭圆长轴与短轴大小
angle：旋转角度
startAngle：开始角度
endAngle：结束角度
box：椭圆的外接矩形
其它参数参考 line 函数

• 绘制文本文字，函数原型如下：

CV_EXPORTS_W void putText( InputOutputArray img, const String& text, Point org,
                         int fontFace, double fontScale, Scalar color,
                         int thickness = 1, int lineType = LINE_8,
                         bool bottomLeftOrigin = false );

text：要绘制的文本
org：文本起始点（文本框的左下角）
fontFace：字体类型
fontScale：字体大小
color：字体颜色
thickness：文字宽度，默认为1
lineType：参考 line 函数
bottomLeftOrigin：图像数据原点是否在左下角，默认false（左上角）

-填充图形
在前面介绍的矩形、圆、椭圆的绘制中，如果想要把绘制方式改为填充，只需要设置参数 thickness = -1即可，OpenCV 会根据这个参数值来决定是进行填充还是只做描边绘制。

Mat 像素操作

像素读写