Mat::create

Mat::create

Allocates new array data if needed.

C++:  void  Mat:: create (int  rows, int  cols, int  type )
C++:  void  Mat:: create (Size  size, int  type )
C++:  void  Mat:: create (int  ndims, const int*  sizes, int  type )
Parameters:
  • ndims – New array dimensionality.
  • rows – New number of rows.
  • cols – New number of columns.
  • size – Alternative new matrix size specification: Size(cols, rows)
  • sizes – Array of integers specifying a new array shape.
  • type – New matrix type.

This is one of the key Mat methods. Most new-style OpenCV functions and methods that produce arrays call this method for each output array. The method uses the following algorithm:

  1. If the current array shape and the type match the new ones, return immediately. Otherwise, de-reference the previous data by calling Mat::release().
  2. Initialize the new header.
  3. Allocate the new data of total()*elemSize() bytes.
  4. Allocate the new, associated with the data, reference counter and set it to 1.

Such a scheme makes the memory management robust and efficient at the same time and helps avoid extra typing for you. This means that usually there is no need to explicitly allocate output arrays. That is, instead of writing:

Mat color;
...
Mat gray(color.rows, color.cols, color.depth());
cvtColor(color, gray, CV_BGR2GRAY);

you can simply write:

Mat color;
...
Mat gray;
cvtColor(color, gray, CV_BGR2GRAY);

because cvtColor , as well as the most of OpenCV functions, calls Mat::create() for the output array internally.

<think>首先,用户的问题是关于理解Mat::zeros在编程中的含义,特别是它的作用和使用方法。用户提供了几个引用,这些引用来自OpenCV的学习笔记和文档。 关键引用: - 引用[2]:描述了Mat::zeros函数的功能是创建一个指定尺寸和类型的零矩阵。构造函数包括指定行数和列数,或指定尺寸Size。 - 引用[3]:提到Mat::zeros是静态工厂函数之一,用于创建零矩阵。 - 引用[4]:展示了代码示例,如cv::Mat Z = cv::Mat::zeros(3, 3, CV_8UC1); 创建了一个3x3的零矩阵。 - 引用[5]:详细说明了Mat::zeros的三种用法:行和列、Size对象、以及维数和形状数组。 用户的问题:"我想理解Mat::zeros在编程中的含义 请问Mat::zeros 函数的作用和使用方法" 所以,我需要解释Mat::zeros的作用和使用方法。 Mat::zeros是OpenCV库中的一个函数,用于创建一个新的Mat对象(矩阵),其所有元素初始化为零。 作用: - 创建一个指定大小的矩阵,所有元素设置为0。 - 这在图像处理中很常见,例如创建空白图像或初始化缓冲区。 使用方法: - 函数签名:cv::Mat cv::Mat::zeros(int rows, int cols, int type); - 另一种形式:cv::Mat cv::Mat::zeros(Size size, int type); - 还有更高级的形式,如cv::Mat cv::Mat::zeros(int ndims, const int* sz, int type); 在回答中,我需要使用中文,因为系统指令要求使用中文回答。 结构: - 首先,简要介绍Mat::zeros的作用。 - 然后,详细说明使用方法,包括参数和示例代码。 - 最后,生成相关问题,作为指令的一部分。 系统指令: - 所有行内数学表达式使用$...$格式。 - 独立公式使用$$...$$格式。 - LaTeX语法正确。 - 使用中文回答。 - 生成相关问题。 - 回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识,例如[^1]。 在回答中引用提供的引用: - 例如,引用[2]描述了作用,引用[4]和[5]有代码示例。 回答结构: 1. 解释作用。 2. 描述使用方法,包括不同构造函数。 3. 提供代码示例。 4. 添加相关问题。 相关问题: - 指令说:"生成相关问题",并给出示例。 - 例如:相关问题: 1. Mat::zeros与Mat::ones有什么区别? 2. 如何在OpenCV中创建非零初始化的矩阵? 3. Mat::zeros在图像处理中的应用场景? 确保回答真实可靠,基于提供的引用。 完整回答: - 开头:直接回答用户问题。 - 主体:详细解释。 - 结尾:相关问题。</think>### Mat::zeros 函数的作用和使用方法 在 OpenCV 编程中,`Mat::zeros` 是一个静态成员函数,用于创建一个指定尺寸和类型的矩阵(`cv::Mat` 对象),其中所有元素初始化为零。这在图像处理、计算机视觉和数值计算中非常常见,例如用于初始化空白图像、创建掩码或作为计算基准矩阵[^2][^3]。以下是详细解释: #### 1. **函数作用** - `Mat::zeros` 的主要作用是生成一个全零矩阵。返回的 `cv::Mat` 对象的所有元素值均为 0,这有助于避免未初始化内存导致的计算错误。 - 应用场景包括: - 创建空白图像作为背景(如叠加图层)。 - 初始化滤波器核或卷积矩阵。 - 作为数组计算的起点(例如,在图像变换中作为临时缓冲区)[^2][^4]。 #### 2. **使用方法** `Mat::zeros` 有多个重载构造函数,以适应不同需求。所有形式都返回一个全零矩阵,核心参数包括: - `rows`:矩阵的行数(高度)。 - `cols`:矩阵的列数(宽度)。 - `size`:一个 `cv::Size` 对象,指定矩阵尺寸(例如 `Size(cols, rows)`)。 - `type`:矩阵的数据类型,使用 OpenCV 宏定义(如 `CV_8UC1` 表示 8 位无符号单通道,`CV_32FC3` 表示 32 位浮点三通道等)。 - `ndims` 和 `sz`:用于多维矩阵(较少使用),其中 `ndims` 是维度数,`sz` 是整数数组指定各维度大小[^2][^5]。 常用构造函数形式: - **形式 1:指定行和列** ```cpp cv::Mat mat = cv::Mat::zeros(rows, cols, type); ``` - 示例:创建一个 3 行 3 列的单通道 8 位无符号矩阵(灰度图像): ```cpp cv::Mat Z = cv::Mat::zeros(3, 3, CV_8UC1); // 输出:3x3 矩阵,所有元素为 0[^4] ``` - **形式 2:指定 Size 对象** ```cpp cv::Mat mat = cv::Mat::zeros(Size size, type); ``` - 示例:基于现有图像尺寸创建全零矩阵(常用于图像处理管道): ```cpp cv::Mat img = cv::imread("image.jpg"); // 读取图像 cv::Mat blueback = cv::Mat::zeros(img.size(), img.type()); // 创建与 img 同尺寸的全零矩阵[^5] ``` - **形式 3:指定维数和形状(高级用法)** ```cpp cv::Mat mat = cv::Mat::zeros(int ndims, const int* sz, type); ``` - 示例:创建一个 2x2x2 的三维零矩阵: ```cpp int dims[] = {2, 2, 2}; // 各维度大小 cv::Mat tensor = cv::Mat::zeros(3, dims, CV_32F); // 三维浮点零矩阵[^5] ``` #### 3. **代码示例** 以下是一个完整的 C++ 示例,展示如何在 OpenCV 中使用 `Mat::zeros`: ```cpp #include <opencv2/opencv.hpp> #include <iostream> int main() { // 创建 2x2 单通道浮点零矩阵 cv::Mat mat1 = cv::Mat::zeros(2, 2, CV_32FC1); std::cout << "mat1 = \n" << mat1 << std::endl; // 使用 Size 对象创建 3x3 三通道零矩阵(模拟 RGB 图像) cv::Size size(3, 3); // 宽度 3, 高度 3 cv::Mat mat2 = cv::Mat::zeros(size, CV_8UC3); std::cout << "mat2 channels: " << mat2.channels() << std::endl; // 输出通道数[^3] return 0; } ``` 输出: ``` mat1 = [0, 0; 0, 0] mat2 channels: 3 ``` 此代码创建了两个全零矩阵:`mat1` 是 2x2 浮点矩阵,`mat2` 是 3x3 三通道矩阵,适用于图像初始化[^4][^5]。 #### 注意事项 - **性能与内存**:`Mat::zeros` 在内部调用内存分配函数,确保高效初始化。对于大型矩阵,建议复用现有对象以减少开销[^3]。 - **与类似函数对比**: - `Mat::ones`:创建全 1 矩阵(类似用法)。 - `Mat::eye`:创建单位矩阵(对角线为 1)。 - `Mat::create`:普通创建但不初始化(元素值未定义)[^4]。 - **错误处理**:如果参数无效(如负尺寸),OpenCV 可能抛出异常或返回空矩阵,需添加错误检查[^2]。
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