OpenCv学习笔记(三)---OpenCv中基本数据类型--Point,Size,Rect,Scalar,Vec3b类类型的详细解释及其OpenCv中源代码的详细分析
/********************************************************************************************* 程序功能: OpenCv的基本数据结构源代码的解读,我们常用的OpenCv的基本数据结构有六种: 1--Point类 2--Size类 3--Rect类 4--Scalar类 5--Vec3b--向量模板类 6--Range类 编写环境: OpenCv2.4.8+VS2010 地点时间: 陕西师范大学 2016.4.23 作者信息: 九月 **********************************************************************************************/ (一)OpenCv的基本数据类型简述 OpenCv提供了多种基本的数据类型,虽然这些类型在C/C++中不是基本的数据类型,但是它们的结构都很简单, 我们可以将它们视为原子类型.它们的源代码所在的目录如下所示(对于我来说,我的OpenCv装在C盘): C:\Program Files\opencv\build\include\opencv2\core\core.hpp(C++版本) C:\Program Files\opencv\build\include\opencv2\core\core_c.h(C语言版本) (一)OpenCv中点的表示--------Point类源代码分析 在这些数据类型中,最简单的就是Point点类,Point类是一个包含两个整形数据成员x和y的以及一些简单成员 方法的类类型,和它有关的好几个Point点类的变种如下所示: //【1】Point2f----二维单精度浮点型点类 //【2】Point2d----二维双精度浮点型点类 //【3】Point3i----三维整形点类 ******************************************************************************************** 其源代码如下所示: typedef Point_<int> Point2i; typedef Point2i Point; typedef Point_<float> Point2f; typedef Point_<double> Point2d; typedef Point3_<int> Point3i; typedef Point3_<float> Point3f; typedef Point3_<double> Point3d; /********************************************************************************************** template 2D point class. The class defines a point in 2D space. Data type of the point coordinates is specified as a template parameter. There are a few shorter aliases available for user convenience. See cv::Point, cv::Point2i, cv::Point2f and cv::Point2d. **********************************************************************************************/ /********************************************************************************************** *【1】二维空间中,点的类模板 *【2】这个类定义了一个二维空间中的点,这个点的坐标可以被作为一个模板参数被指定. *【3】这个类也有一些比较短的别名可以方便用户的使用,比如: * cv::Point, cv::Point2i, cv::Point2f and cv::Point2d * **********************************************************************************************/ //【1】这是一个典型的类模板 template<typename _Tp> class Point_ { public: typedef _Tp value_type; // various constructors //【1】各种构造函数 Point_(); Point_(_Tp _x, _Tp _y); Point_(const Point_& pt); Point_(const CvPoint& pt); Point_(const CvPoint2D32f& pt); Point_(const Size_<_Tp>& sz); Point_(const Vec<_Tp, 2>& v); Point_& operator = (const Point_& pt); //! conversion to another data type //【2】函数模板--转换为另一种类型 template<typename _Tp2> operator Point_<_Tp2>() const; //! conversion to the old-style C structures //【3】转换为旧式风格的C的结构体 operator CvPoint() const; operator CvPoint2D32f() const; operator Vec<_Tp, 2>() const; //! dot product //【4】点积运算 _Tp dot(const Point_& pt) const; //! dot product computed in double-precision arithmetics double ddot(const Point_& pt) const; //! cross-product //【5】向量积运算 double cross(const Point_& pt) const; //! checks whether the point is inside the specified rectangle //【6】判断当前这个点是否在指定的矩形之内 bool inside(const Rect_<_Tp>& r) const; //【7】这是这个Point类模板最重要的两个信息------Point点的x和y坐标 _Tp x, y; //< the point coordinates }; /********************************************************************************************** template 3D point class----------【1】三维空间的点类 【2】比如点类---Point3i,Point3f,Point3d The class defines a point in 3D space. Data type of the point coordinates is specified as a template parameter. see cv::Point3i, cv::Point3f and cv::Point3d **********************************************************************************************/ template<typename _Tp> class Point3_ { public: typedef _Tp value_type; // various constructors Point3_(); Point3_(_Tp _x, _Tp _y, _Tp _z); Point3_(const Point3_& pt); explicit Point3_(const Point_<_Tp>& pt); Point3_(const CvPoint3D32f& pt); Point3_(const Vec<_Tp, 3>& v); Point3_& operator = (const Point3_& pt); //! conversion to another data type template<typename _Tp2> operator Point3_<_Tp2>() const; //! conversion to the old-style CvPoint... operator CvPoint3D32f() const; //! conversion to cv::Vec<> operator Vec<_Tp, 3>() const; //! dot product _Tp dot(const Point3_& pt) const; //! dot product computed in double-precision arithmetics double ddot(const Point3_& pt) const; //! cross product of the 2 3D points Point3_ cross(const Point3_& pt) const; _Tp x, y, z; //< the point coordinates }; (二)OpenCv中尺寸的表示--------Size类源代码分析 OpenCv中尺寸Size类与点Point类的表示十分类似,最主要的区别是,Size(尺寸)类的数据成员是width和 height,而Point类的数据成员是坐标点 ******************************************************************************************** 其源代码如下所示: typedef Size_<int> Size2i; typedef Size2i Size; typedef Size_<float> Size2f; /********************************************************************************************** The 2D size class The class represents the size of a 2D rectangle, image size, matrix size etc. Normally, cv::Size ~ cv::Size_<int> is used. **********************************************************************************************/ /********************************************************************************************** *【1】二维空间中,尺寸Size类的表示 *【2】这个类用于描述一个二维矩阵的大小,比如: * 1--图像的大小 * 2--矩阵的大小 *【3】我们同样适用的尺寸Size类----是---cv::Size类 **********************************************************************************************/ template<typename _Tp> class Size_ { public: typedef _Tp value_type; //! various constructors //【1】-------------------------Size类(尺寸类)的各种构造函数----------------------------- //【1】默认构造函数 Size_(); //【2】指定宽和高的Size类的构造函数 Size_(_Tp _width, _Tp _height); Size_(const Size_& sz); Size_(const CvSize& sz); Size_(const CvSize2D32f& sz); Size_(const Point_<_Tp>& pt); //【2】------------------------------------成员函数-------------------------------------- //【1】重载=号运算符,判断两个Size是否相等 Size_& operator = (const Size_& sz); //! the area (width*height) //【2】计算Size类所描述的那个区域的--面积 _Tp area() const; //! conversion of another data type. template<typename _Tp2> operator Size_<_Tp2>() const; //! conversion to the old-style OpenCV types operator CvSize() const; operator CvSize2D32f() const; //【3】------------------------------------类的数据成员---------------------------------- //【1】Size模板类中,最重要的两个数据成员----宽和高 _Tp width, height; // the width and the height }; (三)OpenCv中矩形的表示--------Rect类源代码分析 Rect矩形类,它有四个很重要的数据成员x,y,width,height,分别代表这个矩形左上角的坐标点和矩形 的宽度和高度,并且Rect类提供了很实用的一些成员方法,比如说:求左上角和右下角的成员函数,等等 ******************************************************************************************** 其源代码如下所示: typedef Rect_<int> Rect; /********************************************************************************************** *【1】二维空间中,矩形Rect类的表示 *【2】这个类用指定数据类型的坐标描述一个二维的矩形 **********************************************************************************************/ /********************************************************************************************** The 2D up-right rectangle class The class represents a 2D rectangle with coordinates of the specified data type. Normally, cv::Rect ~ cv::Rect_<int> is used. **********************************************************************************************/ /******************************【矩形类Rect所对应的类模板】***********************************/ template<typename _Tp> class Rect_ { public: typedef _Tp value_type; //! various constructors //【1】默认构造函数 Rect_(); //【2】指定左上角坐标点和矩形的宽和高的构造函数-------------很重要的构造函数 Rect_(_Tp _x, _Tp _y, _Tp _width, _Tp _height); Rect_(const Rect_& r); Rect_(const CvRect& r); Rect_(const Point_<_Tp>& org, const Size_<_Tp>& sz); Rect_(const Point_<_Tp>& pt1, const Point_<_Tp>& pt2); //【2】--------------------------------矩形Rect模板类的成员函数----------------------------- //【1】运算符重载 Rect_& operator = ( const Rect_& r ); //! the top-left corner //【2】表示矩形左上角的坐标点 Point_<_Tp> tl() const; //! the bottom-right corner //【3】表示矩形右下角的坐标点 Point_<_Tp> br() const; //! size (width, height) of the rectangle //【4】矩形的尺寸 Size_<_Tp> size() const; //! area (width*height) of the rectangle //【5】矩形的面积 _Tp area() const; //! conversion to another data type //【6】函数模板---转换为其他类型 template<typename _Tp2> operator Rect_<_Tp2>() const; //! conversion to the old-style CvRect operator CvRect() const; //! checks whether the rectangle contains the point //【7】判断矩形是否包含这个点 bool contains(const Point_<_Tp>& pt) const; //【3】---------------------------------矩形模板类的数据成员--------------------------------- //【1】x,y----矩形Rect左上角的坐标 //【2】widht,height---矩形的宽和高 _Tp x, y, width, height; //< the top-left corner, as well as width and height of the rectangle }; (四)OpenCv中颜色的表示--------Scalar类源代码分析 typedef Scalar_<double> Scalar; /********************************************************************************************** The template scalar class. This is partially specialized cv::Vec class with the number of elements = 4, i.e. a short vector of four elements. Normally, cv::Scalar ~ cv::Scalar_<double> is used. **********************************************************************************************/ /********************************************************************************************** *【1】Scalar类的--类模板 *【2】这是一个使用4个元素指定的特殊的Vec向量类模板的类模板 *【3】通常使用的是--cv::Scalar *【3】其实也就是说---Scalar颜色类---是一个特殊的----向量类 **********************************************************************************************/ template<typename _Tp> class Scalar_ : public Vec<_Tp, 4> { public: //! various constructors //【1】默认构造函数 Scalar_(); //【2】很重要的一个默认构造函数 //【3】这个默认构造函数的四个参数分别表示RGB+Alpha颜色中的: //【1】v0---表示RGB中的------blue-----B---蓝色分量 //【2】v1---表示RGB中的------Green----G---绿色分量 //【3】v2---表示RGB中的------Red------R---红色分量 //【4】v3---表示Alpha---------------------透明色分量 Scalar_(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2=0, _Tp v3=0); Scalar_(const CvScalar& s); Scalar_(_Tp v0); //! returns a scalar with all elements set to v0 //【2】------------------------------成员函数-------------------------------------- //【1】返回一个用v0设置所有颜色的Scalar类 static Scalar_<_Tp> all(_Tp v0); //! conversion to the old-style CvScalar operator CvScalar() const; //! conversion to another data type template<typename T2> operator Scalar_<T2>() const; //! per-element product Scalar_<_Tp> mul(const Scalar_<_Tp>& t, double scale=1 ) const; // returns (v0, -v1, -v2, -v3) Scalar_<_Tp> conj() const; // returns true iff v1 == v2 == v3 == 0 bool isReal() const; }; (五)OpenCv中向量模板类Vec的表示--------Vec2b,Vec3b,Vec2s,Vec3s类源代码分析 ******************************************************************************************************************************* *【1】Vec---是一个OpenCv的---向量类模板(向量模板类)----我比较喜欢Vec把称作向量类模板,这是因为“向量类”--首相说明Vec---它是一个类,、 * 然后"模板"---说明它是一个---模板类 *【2】Vec---向量类模板的类模板原型: * template<typename _Tp, int cn> class Vec : public Matx<_Tp, cn, 1> *【3】我们可以看得出,它其实就是一个“一维的矩阵”,这是因为: * 1--在OpenCv中没有向量(vector)结构,任何时候需要向量,都只需要一个列矩阵(如果需要一个转置或者共轭向量,则需要一个行向量) * 2--OpenCv矩阵的概念与我们线性代数课上学习的概念相比,更加抽象,这是因为线性代数中的矩阵,矩阵中的矩阵元素只能存储--数值型数 * 据,而OpenCv不是这样的 *【4】Vec<int,n>---就是用类型int和将向量模板类做一个实例化,实例化为一个具体的类.其中,第一个参数int--表示Vec中存储的为int类型;第二 * 个参数n为一个整型值,表示Vec每个对象中存储n个int值,也就是---n维向量(列向量) ******************************************************************************************************************************* //【1】下面是OpenCv中定义---定义---向量模板类----的源代码 //【2】一个拥有非类型模板形参的---类模板-----向量模板类 template<typename _Tp, int cn> class Vec : public Matx<_Tp, cn, 1> { public: typedef _Tp value_type; enum { depth = DataDepth<_Tp>::value, channels = cn, type = CV_MAKETYPE(depth, channels) }; //! default constructor //【1】向量类的默认构造函数 Vec(); Vec(_Tp v0); //!< 1-element vector constructor Vec(_Tp v0, _Tp v1); //!< 2-element vector constructor Vec(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2); //!< 3-element vector constructor Vec(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2, _Tp v3); //!< 4-element vector constructor Vec(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2, _Tp v3, _Tp v4); //!< 5-element vector constructor Vec(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2, _Tp v3, _Tp v4, _Tp v5); //!< 6-element vector constructor Vec(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2, _Tp v3, _Tp v4, _Tp v5, _Tp v6); //!< 7-element vector constructor Vec(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2, _Tp v3, _Tp v4, _Tp v5, _Tp v6, _Tp v7); //!< 8-element vector constructor Vec(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2, _Tp v3, _Tp v4, _Tp v5, _Tp v6, _Tp v7, _Tp v8); //!< 9-element vector constructor Vec(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2, _Tp v3, _Tp v4, _Tp v5, _Tp v6, _Tp v7, _Tp v8, _Tp v9); //!< 10-element vector constructor explicit Vec(const _Tp* values); Vec(const Vec<_Tp, cn>& v); static Vec all(_Tp alpha); //! per-element multiplication Vec mul(const Vec<_Tp, cn>& v) const; //! conjugation (makes sense for complex numbers and quaternions) Vec conj() const; /*! cross product of the two 3D vectors. For other dimensionalities the exception is raised */ Vec cross(const Vec& v) const; //! convertion to another data type template<typename T2> operator Vec<T2, cn>() const; //! conversion to 4-element CvScalar. operator CvScalar() const; /*! element access */ const _Tp& operator [](int i) const; _Tp& operator[](int i); const _Tp& operator ()(int i) const; _Tp& operator ()(int i); Vec(const Matx<_Tp, cn, 1>& a, const Matx<_Tp, cn, 1>& b, Matx_AddOp); Vec(const Matx<_Tp, cn, 1>& a, const Matx<_Tp, cn, 1>& b, Matx_SubOp); template<typename _T2> Vec(const Matx<_Tp, cn, 1>& a, _T2 alpha, Matx_ScaleOp); }; //【3】用typedef关键字给---向量类模板----template<typename _Tp, int cn> class Vec //【1】向量模板类Vec的实例化,并且给相应实例的Vec向量模板类实例---指定新的名字 //【1】Vec2b--这是一个具体的--类类型---这个类类型实例话的类对象表示如下所示: //【1】Vec2b---表示每个Vec2b对象中,可以存储2个char(字符型)数据 typedef Vec<uchar, 2> Vec2b; 、 //【2】Vec3b---表示每一个Vec3b对象中,可以存储3个char(字符型)数据,比如可以用这样的对象,去存储RGB图像中的 //一个像素点 typedef Vec<uchar, 3> Vec3b; //【3】Vec4b---表示每一个Vec4b对象中,可以存储4个字符型数据,可以用这样的类对象去存储---4通道RGB+Alpha的图 //像中的像素点 typedef Vec<uchar, 4> Vec4b; //【1】Vec2s---表示这个类的每一个类对象,可以存储2个short int(短整型)的数据 typedef Vec<short, 2> Vec2s; typedef Vec<short, 3> Vec3s; typedef Vec<short, 4> Vec4s; typedef Vec<ushort, 2> Vec2w; typedef Vec<ushort, 3> Vec3w; typedef Vec<ushort, 4> Vec4w; typedef Vec<int, 2> Vec2i; typedef Vec<int, 3> Vec3i; typedef Vec<int, 4> Vec4i; typedef Vec<int, 6> Vec6i; typedef Vec<int, 8> Vec8i; 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; (六)OpenCv中Range类作用的详解 ****************************************************************************************** *功能描述: * 这个类的作用是:用于指定一个连续的子序列例如一个轮廓的一部分,或者一个矩阵的列空间 ****************************************************************************************** 其源代码如下所示: class CV_EXPORTS Range { public: Range(); Range(int _start, int _end); Range(const CvSlice& slice); int size() const; bool empty() const; static Range all(); operator CvSlice() const; int start, end; }; ****************************************************************************************** 示例: //【10】指定的src图像的区域包括图像的所有行和从第0列到第199列 Mat dstRange=src(Range::all(),Range(0,200)); namedWindow(WINDOW_RANGE_NAME,CV_WINDOW_AUTOSIZE); imshow(WINDOW_RANGE_NAME,dstRange);
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