OpenCV Mat 元素类型及其大小

Question

我对 OpenCV Mat 元素类型感到困惑。这是来自文档：

There is a limited fixed set of primitive data types the library can operate on.
That is, array elements should have one of the following types:

8-bit unsigned integer (uchar) 
8-bit signed integer (schar)
16-bit unsigned integer (ushort)
16-bit signed integer (short)
32-bit signed integer (int)
32-bit floating-point number (float)
64-bit floating-point number (double)
...

For these basic types, the following enumeration is applied:
enum { CV_8U=0, CV_8S=1, CV_16U=2, CV_16S=3, CV_32S=4, CV_32F=5, CV_64F=6 };

众所周知，C++ 标准没有以字节为单位定义基本类型的大小，那么它们如何使用这样的假设呢？我应该期待什么类型，比如说 CV_32S，它是 int32_t 还是 int？

Answer 1

从Miki's answer开发，
在 OpenCV 3 中，定义已移至 modules/core/include/opencv2/core/traits.hpp，您可以在其中找到：

/** @brief A helper class for cv::DataType

The class is specialized for each fundamental numerical data type supported by OpenCV. It provides
DataDepth<T>::value constant.
*/
template<typename _Tp> class DataDepth
{
public:
    enum
    {
        value = DataType<_Tp>::depth,
        fmt   = DataType<_Tp>::fmt
    };
};



template<int _depth> class TypeDepth
{
    enum { depth = CV_USRTYPE1 };
    typedef void value_type;
};

template<> class TypeDepth<CV_8U>
{
    enum { depth = CV_8U };
    typedef uchar value_type;
};

template<> class TypeDepth<CV_8S>
{
    enum { depth = CV_8S };
    typedef schar value_type;
};

template<> class TypeDepth<CV_16U>
{
    enum { depth = CV_16U };
    typedef ushort value_type;
};

template<> class TypeDepth<CV_16S>
{
    enum { depth = CV_16S };
    typedef short value_type;
};

template<> class TypeDepth<CV_32S>
{
    enum { depth = CV_32S };
    typedef int value_type;
};

template<> class TypeDepth<CV_32F>
{
    enum { depth = CV_32F };
    typedef float value_type;
};

template<> class TypeDepth<CV_64F>
{
    enum { depth = CV_64F };
    typedef double value_type;
};

在大多数情况/编译器中，使用 C++ 精确数据类型应该没问题。单字节数据类型（CV_8U -> uint8_t 和 CV_8U -> int8_t）作为 unambiguously defined in C++ 不会有问题。 float (32bit) and double (64bit) 也是如此。但是，对于其他数据类型确实要完全确定您使用正确的数据类型（例如，在使用 at<> 方法时），您应该使用例如：

typedef TypeDepth<CV_WHATEVER_YOU_USED_TO_CREATE_YOUR_MAT>::value_type access_type;
myMat.at<access_type>(y,x) = 0;

顺便说一句，我很惊讶他们决定采用这种模棱两可的方法，而不是简单地使用确切的数据类型。

因此，关于您的最后一个问题：

我应该期待什么类型，比如说CV_32S？

我相信 OpenCV 3 中最准确的答案是：

TypeDepth<CV_32S>::value_type

Answer 2

在core.hpp 你可以找到以下内容：

/*!
  A helper class for cv::DataType

  The class is specialized for each fundamental numerical data type supported by OpenCV.
  It provides DataDepth<T>::value constant.
*/
template<typename _Tp> class DataDepth {};

template<> class DataDepth<bool> { public: enum { value = CV_8U, fmt=(int)'u' }; };
template<> class DataDepth<uchar> { public: enum { value = CV_8U, fmt=(int)'u' }; };
template<> class DataDepth<schar> { public: enum { value = CV_8S, fmt=(int)'c' }; };
template<> class DataDepth<char> { public: enum { value = CV_8S, fmt=(int)'c' }; };
template<> class DataDepth<ushort> { public: enum { value = CV_16U, fmt=(int)'w' }; };
template<> class DataDepth<short> { public: enum { value = CV_16S, fmt=(int)'s' }; };
template<> class DataDepth<int> { public: enum { value = CV_32S, fmt=(int)'i' }; };
// this is temporary solution to support 32-bit unsigned integers
template<> class DataDepth<unsigned> { public: enum { value = CV_32S, fmt=(int)'i' }; };
template<> class DataDepth<float> { public: enum { value = CV_32F, fmt=(int)'f' }; };
template<> class DataDepth<double> { public: enum { value = CV_64F, fmt=(int)'d' }; };
template<typename _Tp> class DataDepth<_Tp*> { public: enum { value = CV_USRTYPE1, fmt=(int)'r' }; };

您可以看到CV_32S 是int 类型的值，而不是int32_t。

Answer 3

虽然 C++ 没有定义元素的大小，但问题是假设性的：对于运行 OpenCV 的系统，大小是已知的。给定

cv::Mat m(32,32,CV_32SC1, cv:Scalar(0));
std::cout << "size of the element in bytes: " << m.depth() << std::endl;
std::cout << "or " << m.step.p[ m.dims-1 ]/m.channels() << std::endl;

那你怎么确定是int？

尝试调用

int pxVal = m.at<int>(0,0);

会

CV_DbgAssert( elemSize()==sizeof(int) );

通过cv::Mat::flags 定义左手——在本例中为CV_32SC1 的预定义深度等于

CV_DbgAssert( m.depth() == sizeof(int) )

或

CV_DbgAssert( 4 == sizeof(int) )

所以如果你成功了，你就只剩下字节序了。并且在生成 cvconfig.h 时（通过 CMake）进行了检查。

TL;DR，期待标题中给出的类型，你会没事的。

Answer 4

您可以在 opencv 的来源中找到有关您的问题的所有定义。

参见https://github.com/Itseez/opencv/blob/master/modules/core/include/opencv2/core/cvdef.h 文件。

Answer 5

我在 OpenCV 的代码中发现了几个与 CV_8UC1、CV_32SC1 等相关的#define。为了使枚举工作，OpenCV 将附加代码作为参数将普通数字转换在一起（即 CV_8UC1、CV_16UC2...都是由它们各自的数字表示），并在 CvMat 的定义中将深度和通道分开（我猜 Mat 在其定义中可能有类似的代码）。然后，它使用 create() 为矩阵分配空间。由于 create() 是内联的，我只能猜测它类似于 malloc() 什么的。
由于源代码从 2.4.9 到 3.0.0 发生了很大变化，我需要稍后发布更多证据。请给我一点时间来了解更多信息并编辑我的答案。

Answer 6

简而言之，您提供的表格是正确的。 如果要直接访问像素，请将其类型转换为右侧的说明符，例如 CV_32S 是有符号的 32 位。 S 始终表示有符号整数（signed char、signed short、signed int） F 始终表示浮点数（float、double） U 始终表示无符号整数。

仅在创建或转换 Mat 时使用枚举。这是一种告诉垫子是所需类型的方法，据我了解，它是不使用模板时的 C 前身。

我只使用C功能，为了创建图像，传递以下内容会出错：

cvCreateImage(mySize,char, nChannels);

相反，我传递了以下内容：

cvCreateImage(mySize, IPL_DEPTH_8U, nChannels);

这里，IPL_DEPTH_8U 是函数使用的标志。该函数本身有一个检查标志的开关类型语句。标志的实际值通常是无意义的，因为它通常由条件语句而非代数语句控制。