Opencv图像处理坐标系认识

本文通过实验探讨了OpenCV中图像坐标系的特点、图像数据的访问方式、多通道图像处理注意事项及minMaxLoc函数的正确使用方法。

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转自:http://blog.youkuaiyun.com/liulina603/article/details/9376229

实验基础

  本次实验通过一个简短的例子,主要来说明下面4个问题:

  1. 坐标体系中的零点坐标为图片的左上角,X轴为图像矩形的上面那条水平线;Y轴为图像矩形左边的那条垂直线。该坐标体系在诸如结构体Mat,Rect,Point中都是适用的。(OpenCV中有些数据结构的坐标原点是在图片的左下角,可以设置的)。

  2. 在使用image.at<TP>(x1, x2)来访问图像中点的值的时候,x1并不是图片中对应点的x轴坐标而是图片中对应点的y坐标。因此其访问的结果其实是访问image图像中的Point(x2, x1)点,即与image.at<TP>(Point(x2, x1))效果相同。

  3. 如果所画图像是多通道的,比如说image图像的通道数时n,则使用Mat::at(x, y)时,其x的范围依旧是0到image的height,而y的取值范围则是0到image的width乘以n,因为这个时候是有n个通道,所以每个像素需要占有n列。但是如果在同样的情况下,使用Mat::at(point)来访问的话,则这时候可以不用考虑通道的个数,因为你要赋值给获取Mat::at(point)的值时,都不是一个数字,而是一个对应的n维向量。

  4. 多通道图像在使用minMaxLoc()函数是不能给出其最大最小值坐标的,因为每个像素点其实有多个坐标,所以是不会给出的。因此在编程时,这2个位置应该给NULL。

 

  实验代码及注释

main.cpp: 

[html]  view plain copy print ?
  1. #include <iostream>  
  2. #include <opencv2/core/core.hpp>  
  3. #include <opencv2/highgui/highgui.hpp>  
  4.   
  5. using namespace std;  
  6. using namespace cv;  
  7.   
  8. int main()  
  9. {  
  10.     Mat image, image_3c;  
  11.     image.create(Size(256, 256), CV_8UC1);  
  12.     image_3c.create(Size(256, 256), CV_8UC3);   //3通道的图像  
  13.     image.setTo(0);  
  14.     image_3c.setTo(0);  
  15.   
  16.     image.at<uchar>(10, 200) = 255; //使用at函数的地方,用的是10,200  
  17.     Point point(20, 100);  
  18.     image.at<uchar>(point) = 250;//使用at函数的地方,用的是Point(10,200)  
  19.   
  20.     image_3c.at<uchar>(10, 300) = 255;  
  21.     image_3c.at<uchar>(10, 302) = 254;  
  22.     Point point_3c(20, 200);  
  23.     image_3c.at<uchar>(point_3c) = 250;  
  24.   
  25.     double maxVal = 0; //最大值一定要赋初值,否则运行时会报错  
  26.     Point maxLoc;  
  27.     minMaxLoc(image, NULL, &maxVal, NULL, &maxLoc);  
  28.     cout << "单通道图像最大值: " << maxVal << endl;  
  29.     double min_3c, max_3c;  
  30.     //注意多通道在使用minMaxLoc()函数是不能给出其最大最小值坐标的,因为每个像素点其实有多个坐标,所以是不会给出的  
  31.     minMaxLoc(image_3c, &min_3c, &max_3c, NULL, NULL);  
  32.     cout << "3通道图像最大值: " << max_3c << endl;  
  33.   
  34.     imshow("image", image);  
  35.     imshow("image_3c", image_3c);  
  36.     waitKey(0);  
  37.     return 0;  
  38. }  


实验结果:

  单通道图像的输出结果如下所示:

  

  由上图可以看出,黑色的图像中有2个白色的点(读者可以仔细看下,由于只有1个像素点,所以需要自己找下,呵呵)的位置是不同的,因此可以证明Mat::at(x,y)和Mat::at(Point(x, y))是有区别的。

 

  3通道图像的输出结果如下所示:

  

  由上图可以看出,3通道的图像也是有2个点的,但是程序中在使用Mat::at(x, y)其y的值为300和302,这已经超出了图像的宽度256。这同时证明了实验基础中的第3点。

 

  后台输出结果如下:

  

 

  实验总结:由此可见,平时一定要注意一些细节上的东西。

### OpenCV 像素坐标系的定义与使用 #### 定义 在 OpenCV 中,像素坐标系是以图像的 **左上角** 作为原点 `(0, 0)` 的二维直角坐标系。该坐标系中,`u` 表示横坐标(对应列号),`v` 表示纵坐标(对应行号)。需要注意的是,在 OpenCV 的语境下,通常会将 `u` 替换为 `x`,`v` 替换为 `y` 来表示像素位置[^1]。 具体来说: - 图像矩阵中的每一行代表一个固定的 `v` 或 `y` 值; - 每一列则代表一个固定的 `u` 或 `x` 值。 因此,对于任意像素点 `(x, y)`,可以通过索引 `[y][x]` 访问对应的像素值。这种设计使得图像数据可以被高效存储和操作。 --- #### 使用方法 为了访问或修改图像中的像素值,OpenCV 提供了多种方法: 1. **通过 `.at<T>(row, col)` 方法** 这是最常用的方式之一,适用于不同类型的数据结构。例如,如果图像是三通道 BGR 格式的彩色图像,则可以使用如下代码获取并设置某个像素的颜色值: ```cpp cv::Mat image = cv::imread("example.jpg"); if (!image.empty()) { // 获取指定像素 (100, 50) 处的蓝色分量 uchar blueValue = image.at<cv::Vec3b>(100, 50)[0]; // 修改同一像素处的红色分量 image.at<cv::Vec3b>(100, 50)[2] = 255; } ``` 上述代码片段展示了如何读取和写入单个像素的具体颜色分量。注意这里的参数顺序:第一个参数是行号(即 `y`),第二个参数是列号(即 `x`)[^3]。 2. **利用 `cv::Point` 结构体** 如果更倾向于几何学上的表达形式,也可以借助 `cv::Point(x, y)` 类型来定位像素点的位置。例如: ```cpp cv::Point pt(50, 100); cv::Vec3b& pixel = image.at<cv::Vec3b>(pt); pixel[1] = 128; // 设置绿色分量为中间亮度 ``` 此外,当采用这种方式时需特别留意行列次序的不同映射关系——尽管直观上看似乎应写作 `image.at<Point>(col, row)`,但实际上仍遵循先传入行再传递列的原则。 3. **遍历整个图像** 对整幅画面逐一遍历时可采取双重循环策略完成任务。下面给出一段创建空白画布并将其中部分区域填充成白色的例子: ```cpp int rows = 300, cols = 200; cv::Mat canvas(rows, cols, CV_8UC3, cv::Scalar(0, 0, 0)); // 初始化全黑背景 for(int r=75;r<225;++r){ for(int c=50;c<150;++c){ canvas.at<cv::Vec3b>(r,c)={255,255,255}; // 白色RGB=(255,255,255) } } cv::imshow("Canvas",canvas); cv::waitKey(); ``` 上述实例不仅体现了基本的操作技巧,还进一步巩固了关于坐标轴方向性的认识。 --- ### 总结 综上所述,掌握好 OpenCV 下像素坐标体系及其实际应用手段至关重要。无论是单独提取某一点的信息还是大规模批量处理多组数据集均离不开这一基础概念的支持。同时也要记得始终按照先行后列这样的固定模式来进行各项运算以免发生错误解读现象的发生。
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