OpenCv学习笔记(九)再谈OpenCv中Mat类源码的详细解读

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本文详细解析了 OpenCV 中核心图像容器类 Mat 的构造方法、属性及常用操作，包括矩阵的创建、复制、转换等，适合初学者快速掌握 Mat 类的基本使用。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

[cpp] view plain copy

/***********************************************************************************************************************************
文件说明:
1）OpenCv2.X系列，cv::Mat类源码解读
2）相似的数据类型：OpenCv1.x中的IplImage,CvMat
************************************************************************************************************************************/
class CV_EXPORTS Mat
{
public:
/*****************************************************************************************************************************
模块说明:
基础图像容器类Mat类的----构造函数
具体说明:
1)我们可以通过图像矩阵容器类Mat的构造函数，在实例化Mat类的类对象的时候，初始化相关的图像属性
2)可以显式的使用Mat类的构造函数创建Mat类的类对象
******************************************************************************************************************************/
Mat(); //【1】图像容器类Mat的默认构造函数
Mat(int rows, int cols, int type); //【2】有参构造函数,实例化一个二维的图像容器类，指定Mat的行数和列数，以及存储元素的数据
//类型和图像的通道数;具体的图像像素点数据元素类型和通道数有：CV_8UC1、CV_64FC3、CV_32SC
Mat(Size size, int type); //【3】同上，只不过这个是通过Size类来指定图像的高度和宽度(rows*cols)
//【4】构造一个指定大小(高*宽==rows*cols),指定类型(每一个像素点的数据类型和图像通道数)，
// 并且使用指定数据初始化的图像矩阵
Mat(int rows, int cols, int type, const Scalar& s);
Mat(Size size, int type, const Scalar& s); //【5】同上
Mat(int ndims, const int* sizes, int type);//【6】构造一个指定大小和指定类型的N维图像矩阵
//【7】构造一个指定大小，指定类型，并且对矩阵使用指定数值进行初始化的N维矩阵
Mat(int ndims, const int* sizes, int type, const Scalar& s);
Mat(const Mat& m); //【8】复制构造函数
//【9】为用户使用的矩阵体构造一个矩阵头
Mat(int rows, int cols, int type, void* data, size_t step=AUTO_STEP);
//【10】构造矩阵头----create a matrix header
Mat(Size size, int type, void* data, size_t step=AUTO_STEP);
//【11】创建矩阵头
Mat(int ndims, const int* sizes, int type, void* data, const size_t* steps=0);
//【12】为一个大矩阵体的一部分创建一个矩阵头
Mat(const Mat& m, const Range& rowRange, const Range& colRange=Range::all());
Mat(const Mat& m, const Rect& roi);
Mat(const Mat& m, const Range* ranges);
//【13】将旧式风格的矩阵CvMat*转换为一个新式的矩阵Mat，但是默认的并没有拷贝矩阵体
Mat(const CvMat* m, bool copyData=false);
//【14】将旧式风格的N维矩阵CvMatND*转换为新式矩阵Mat，矩阵体没有复制
Mat(const CvMatND* m, bool copyData=false);
//【15】将旧式风格的图像容器IplImage*转换为Mat类型,矩阵体没有被复制
Mat(const IplImage* img, bool copyData=false);
//【16】从std::vector构件矩阵，矩阵体被复制或者没有被复制
template<typename _Tp> explicit Mat(const vector<_Tp>& vec, bool copyData=false);
//【17】从cv::Vec构件矩阵，矩阵体被默认的一起复制过来
template<typename _Tp, int n> explicit Mat(const Vec<_Tp, n>& vec, bool copyData=true);
//【18】从cv::Matx构件矩阵，矩阵体被默认的一起复制过来
template<typename _Tp, int m, int n> explicit Mat(const Matx<_Tp, m, n>& mtx, bool copyData=true);
//【19】从二维点构建矩阵
template<typename _Tp> explicit Mat(const Point_<_Tp>& pt, bool copyData=true);
//【20】从三维点构建矩阵
template<typename _Tp> explicit Mat(const Point3_<_Tp>& pt, bool copyData=true);
//【21】builds matrix from comma initializer
template<typename _Tp> explicit Mat(const MatCommaInitializer_<_Tp>& commaInitializer);
//【22】从GpuMat下载数据
explicit Mat(const gpu::GpuMat& m);
//【23】图像容器类Mat的析构函数
~Mat();
Mat& operator = (const Mat& m);
Mat& operator = (const MatExpr& expr);
//! returns a new matrix header for the specified row
Mat row(int y) const;
//! returns a new matrix header for the specified column
Mat col(int x) const;
//! ... for the specified row span
Mat rowRange(int startrow, int endrow) const;
Mat rowRange(const Range& r) const;
//! ... for the specified column span
Mat colRange(int startcol, int endcol) const;
Mat colRange(const Range& r) const;
//! ... for the specified diagonal
// (d=0 - the main diagonal,
// >0 - a diagonal from the lower half,
// <0 - a diagonal from the upper half)
Mat diag(int d=0) const;
//! constructs a square diagonal matrix which main diagonal is vector "d"
static Mat diag(const Mat& d);
//【24】返回一个深复制的矩阵
Mat clone() const;
//【25】复制一个矩阵到m,调用之前先调用m.create(this->size(), this->type())
void copyTo( OutputArray m ) const;
//【26】复制复制矩阵的元素到m,并且这些m矩阵的原始的元素被非零的掩膜元素标记
void copyTo( OutputArray m, InputArray mask ) const;
//【27】将矩阵转换为另一种数据类型的矩阵(图像元素的数据类型可选)
void convertTo( OutputArray m, int rtype, double alpha=1, double beta=0 ) const;
void assignTo( Mat& m, int type=-1 ) const;
//【28】将每一个矩阵的元素设置为s
Mat& operator = (const Scalar& s);
//! sets some of the matrix elements to s, according to the mask
Mat& setTo(InputArray value, InputArray mask=noArray());
//! creates alternative matrix header for the same data, with different
// number of channels and/or different number of rows. see cvReshape.
Mat reshape(int cn, int rows=0) const;
Mat reshape(int cn, int newndims, const int* newsz) const;
//! matrix transposition by means of matrix expressions
MatExpr t() const;
//! matrix inversion by means of matrix expressions
MatExpr inv(int method=DECOMP_LU) const;
//! per-element matrix multiplication by means of matrix expressions
MatExpr mul(InputArray m, double scale=1) const;
//! computes cross-product of 2 3D vectors
Mat cross(InputArray m) const;
//! computes dot-product
double dot(InputArray m) const;
/*****************************************************************************************************************************
模块说明:
Matlab风格，矩阵的初始化
******************************************************************************************************************************/
//【29】实例化一个指定大小，指定类型、初始值为0的矩阵对象
static MatExpr zeros(int rows, int cols, int type);
static MatExpr zeros(Size size, int type);
static MatExpr zeros(int ndims, const int* sz, int type);
//【30】实例化一个指定大小，指定类型、初始值为1的矩阵
static MatExpr ones(int rows, int cols, int type);
static MatExpr ones(Size size, int type);
static MatExpr ones(int ndims, const int* sz, int type);
//【31】实例化一个指定大小，指定类型的单位矩阵
static MatExpr eye(int rows, int cols, int type);
static MatExpr eye(Size size, int type);
/*****************************************************************************************************************************
模块说明:
创建一个新的矩阵体
******************************************************************************************************************************/
void create(int rows, int cols, int type);
void create(Size size, int type);
void create(int ndims, const int* sizes, int type);
//! increases the reference counter; use with care to avoid memleaks
void addref();
//! decreases reference counter;
// deallocates the data when reference counter reaches 0.
void release();
//! deallocates the matrix data
void deallocate();
//! internal use function; properly re-allocates _size, _step arrays
void copySize(const Mat& m);
//! reserves enough space to fit sz hyper-planes
void reserve(size_t sz);
//! resizes matrix to the specified number of hyper-planes
void resize(size_t sz);
//! resizes matrix to the specified number of hyper-planes; initializes the newly added elements
void resize(size_t sz, const Scalar& s);
//! internal function
void push_back_(const void* elem);
//! adds element to the end of 1d matrix (or possibly multiple elements when _Tp=Mat)
template<typename _Tp> void push_back(const _Tp& elem);
template<typename _Tp> void push_back(const Mat_<_Tp>& elem);
void push_back(const Mat& m);
//! removes several hyper-planes from bottom of the matrix
void pop_back(size_t nelems=1);
//! locates matrix header within a parent matrix. See below
void locateROI( Size& wholeSize, Point& ofs ) const;
//! moves/resizes the current matrix ROI inside the parent matrix.
Mat& adjustROI( int dtop, int dbottom, int dleft, int dright );
//! extracts a rectangular sub-matrix
// (this is a generalized form of row, rowRange etc.)
Mat operator()( Range rowRange, Range colRange ) const;
Mat operator()( const Rect& roi ) const;
Mat operator()( const Range* ranges ) const;
//! converts header to CvMat; no data is copied
//【32】将Mat的矩阵头转换为CvMat类型
operator CvMat() const;
operator CvMatND() const;
//【33】将Mat的矩阵头转换为IplImage类型
operator IplImage() const;
template<typename _Tp> operator vector<_Tp>() const;
template<typename _Tp, int n> operator Vec<_Tp, n>() const;
template<typename _Tp, int m, int n> operator Matx<_Tp, m, n>() const;
//! returns true iff the matrix data is continuous
// (i.e. when there are no gaps between successive rows).
// similar to CV_IS_MAT_CONT(cvmat->type)
bool isContinuous() const;
//! returns true if the matrix is a submatrix of another matrix
bool isSubmatrix() const;
//! returns element size in bytes,
// similar to CV_ELEM_SIZE(cvmat->type)
//【34】返回图像中，每一个图像元素的大小(单位是字节，比如，int---4)
size_t elemSize() const;
//! returns the size of element channel in bytes.
size_t elemSize1() const;
//【35】返回元素的类型，类似CV_MAT_TYPE()
int type() const;
//【36】返回元素的深度，类似CV_MAT_DEPTH()
int depth() const;
//【37】返回元素的通道数，类此CV_MAT_CN()
int channels() const;
//【38】返回图像中每一行指针移动的个数step/elemSize1()
size_t step1(int i=0) const;
//【39】判断矩阵是否为空，如果为空，则返回True
bool empty() const;
//【40】返回矩阵图像中，元素点的个数
size_t total() const;
//! returns N if the matrix is 1-channel (N x ptdim) or ptdim-channel (1 x N) or (N x 1); negative number otherwise
int checkVector(int elemChannels, int depth=-1, bool requireContinuous=true) const;
//【41】返回图像矩阵中，指定行的首地址
uchar* ptr(int i0=0);
const uchar* ptr(int i0=0) const;
//【42】返回矩阵图像中，指定点的首地址
uchar* ptr(int i0, int i1);
const uchar* ptr(int i0, int i1) const;
uchar* ptr(int i0, int i1, int i2);
const uchar* ptr(int i0, int i1, int i2) const;
//! returns pointer to the matrix element
uchar* ptr(const int* idx);
//! returns read-only pointer to the matrix element
const uchar* ptr(const int* idx) const;
template<int n> uchar* ptr(const Vec<int, n>& idx);
template<int n> const uchar* ptr(const Vec<int, n>& idx) const;
//! template version of the above method
template<typename _Tp> _Tp* ptr(int i0=0);
template<typename _Tp> const _Tp* ptr(int i0=0) const;
template<typename _Tp> _Tp* ptr(int i0, int i1);
template<typename _Tp> const _Tp* ptr(int i0, int i1) const;
template<typename _Tp> _Tp* ptr(int i0, int i1, int i2);
template<typename _Tp> const _Tp* ptr(int i0, int i1, int i2) const;
template<typename _Tp> _Tp* ptr(const int* idx);
template<typename _Tp> const _Tp* ptr(const int* idx) const;
template<typename _Tp, int n> _Tp* ptr(const Vec<int, n>& idx);
template<typename _Tp, int n> const _Tp* ptr(const Vec<int, n>& idx) const;
/*****************************************************************************************************************************
模块说明:
返回图像矩阵中指定元素的地址(引用)
******************************************************************************************************************************/
template<typename _Tp> _Tp& at(int i0=0);
template<typename _Tp> const _Tp& at(int i0=0) const;
template<typename _Tp> _Tp& at(int i0, int i1);
template<typename _Tp> const _Tp& at(int i0, int i1) const;
template<typename _Tp> _Tp& at(int i0, int i1, int i2);
template<typename _Tp> const _Tp& at(int i0, int i1, int i2) const;
template<typename _Tp> _Tp& at(const int* idx);
template<typename _Tp> const _Tp& at(const int* idx) const;
template<typename _Tp, int n> _Tp& at(const Vec<int, n>& idx);
template<typename _Tp, int n> const _Tp& at(const Vec<int, n>& idx) const;
//! special versions for 2D arrays (especially convenient for referencing image pixels)
template<typename _Tp> _Tp& at(Point pt);
template<typename _Tp> const _Tp& at(Point pt) const;
//! template methods for iteration over matrix elements.
// the iterators take care of skipping gaps in the end of rows (if any)
template<typename _Tp> MatIterator_<_Tp> begin();
template<typename _Tp> MatIterator_<_Tp> end();
template<typename _Tp> MatConstIterator_<_Tp> begin() const;
template<typename _Tp> MatConstIterator_<_Tp> end() const;
enum { MAGIC_VAL=0x42FF0000, AUTO_STEP=0, CONTINUOUS_FLAG=CV_MAT_CONT_FLAG, SUBMATRIX_FLAG=CV_SUBMAT_FLAG };
/*****************************************************************************************************************************
模块说明:
图像矩阵的属性
******************************************************************************************************************************/
int flags; //【43】图像矩阵是否连续
int dims; //【44】图像矩阵的维数dims>=2
int rows, cols; //【45】图像矩阵的行和列数
//【46】指向图像矩阵矩阵体的指针
uchar* data;
//! pointer to the reference counter;
// when matrix points to user-allocated data, the pointer is NULL
int* refcount;
//! helper fields used in locateROI and adjustROI
uchar* datastart;
uchar* dataend;
uchar* datalimit;
//! custom allocator
MatAllocator* allocator;
struct CV_EXPORTS MSize
{
MSize(int* _p);
Size operator()() const;
const int& operator[](int i) const;
int& operator[](int i);
operator const int*() const;
bool operator == (const MSize& sz) const;
bool operator != (const MSize& sz) const;
int* p;
};
struct CV_EXPORTS MStep
{
MStep();
MStep(size_t s);
const size_t& operator[](int i) const;
size_t& operator[](int i);
operator size_t() const;
MStep& operator = (size_t s);
size_t* p;
size_t buf[2];
protected:
MStep& operator = (const MStep&);
};
MSize size;
MStep step;
protected:
void initEmpty();
};