C++ OpenCV - 创建 3D 矩阵并访问其元素答案

【问题标题】：C++ OpenCV - Creating a 3D matrix and access its elementsC++ OpenCV - 创建 3D 矩阵并访问其元素
【发布时间】：2020-04-23 17:25:38
【问题描述】：

我正在尝试在 OpenCV 中使用 3D 矩阵来存储和访问数据（浮点类型）。目前我有 3 种方法来创建大小为 158 x 98 x 32 的 3D 矩阵本身并将其初始化为零：

int out[3];
out[0] = 98;
out[1] = 158;
out[2] = 32;

//Alternative 1:
cv::Mat M(3, out, CV_32FC1, cv::Scalar(0));

//Alternative 2:
cv::Mat M(3, out, CV_32F);
M = Scalar(0);

//Alternative 3:
Mat *feat = new Mat(3,out,CV_32F,Scalar(0));
Mat M = *feat;

然后我使用 .data 函数获取指向第一个数据元素的指针：

unsigned char *input = (unsigned char*)(M.data);

接下来，我想我可以使用以下两种方法之一将第一个元素 (0,0,0) 设置为 1：

input[0]= 1;             //Alternative 1
M.at<float>(0,0,0) = 1;  //Alternative 2

at() 方法工作得很好，但我似乎无法让指针工作。以下：

input[0]= 1;
input[1]= 2;

在元素 (0,0,0) 处导致 4.32e-42，而其他命令似乎根本没有效果。根据文档，input[0] 应该指点 (0,0,0) 处的值，input[1] 到 (0,0,1) 和 input[32] 到 (0,1,0) 等.

此外，M.step 设置为 0，M.cols 和 M.rows 均为 -1。多维矩阵的行数和列数似乎是对的，但是 step 应该有值，对吧？

那么，这 3 种备选方案中的哪一种最适合初始化 3D 矩阵，如何使用指针分别访问每个数据元素？

顺便说一句，我正在使用以下代码来输出矩阵的内容（也欢迎任何其他想法）：

float M_res = 0;
ofstream res;
res.open("Results.txt"); //Open file

for(int loopz=0;loopz<out[2];loopz++) {
  res << endl << endl << "Dimension " << loopz << endl;
    for(int loopy=0;loopy<out[0];loopy++) {
      res << endl;
      for(int loopx=0;loopx<out[1];loopx++) {
        M_res = M.at<float>(loopy,loopx,loopz)
        res << M_res << " ";
      }
    }
}

【问题讨论】：

对此有什么想法吗？非常欢迎所有想法！
这行好像是错误的：然后我使用.data函数获取指向第一个数据元素的指针：unsigned char input = (unsigned char)(M 。数据）;由于矩阵 M 类型是浮点数，因此您应该使用 float *input = (float *)(M.data);

标签： c++ opencv

【解决方案1】：

嗨，我没有足够的声誉来发表评论，由于既没有答案也没有 cmets，我将在这里写下我的评论。

这行好像是错误的：

然后我使用 .data 函数获取指向第一个数据元素的指针：

unsigned char *input = (unsigned char*)(M.data);

由于矩阵M 类型是float，因此您应该使用

float *input = (float *)(M.data);

【讨论】：

既然你评论了，你能把答案删掉吗？因为下面有答案

【解决方案2】：

我知道这是一个老帖子，但我把答案写给来过的人。

两个独立的问题：初始化矩阵和访问多维数组元素。

对于第一个问题，关于初始化矩阵，我会声明这三个都是函数式的。然而，第一个是最好的，因为它被封装在一个标准的 cv 构造函数中。第二个我会说它完全是同源物，因为您正在创建一个矩阵，它是一个内部带有数据对象的对象。声明M = Scalar(0) 只是初始化M 中数据对象的所有值，如备选方案1。第三种情况与第一种情况类似，但通过指针。为了更清楚地说明这个主题，我希望Learning OpenCV 3: Computer Vision in C++ with the OpenCV Library的下一段：

此外，其中一些 [构造函数] 允许您通过提供 cv::Scalar（在这种情况下，整个数组将被初始化为该值）或通过提供指向数组可以使用的适当数据块。在后一种情况下，您实际上只是为现有数据创建一个标头（即，不复制任何数据；数据成员被设置为指向 data 参数指示的数据）。

关于第二个问题，访问元素。我们正在处理一个单值 3 维矩阵。要单独访问元素，有不同的选项：按位置或迭代。

定位支持两种标准方式：at<>() 和ptr<>()。第二个比第一个稍快。举个例子，就像你已经为第一个例子一样：

M.ptr<float>(3) 将访问第 3 行中第一个元素的地址。有了这个并知道值是否在内存中是连续的（使用isContinuous），您可以通过访问值来运行它，*M.ptr<float>(i)。

例如，在重构代码时：

    int out[3] = {98, 158, 32};

    //Alternative 1:
    cv::Mat M(3, out, CV_32F, cv::Scalar(0));

    cout << "Total size " << M.size <<" and, for example, rows " << M.size[0] << endl;

    cout << "IS the matrix really continuous? " << M.isContinuous() << " Yes" << endl;
    int counter = 0;
    for (int r = 0; r < M.size[0]; r++){
        float* p = M.ptr<float>(r);
        for (int c = 0; c < M.size[1]*M.size[2]; c++){
            *(p + c);
            counter += 1;
        }
    }
    cout << "Number of elements seen " << counter << " matrix number of elements " << 98*158*32 << endl;

输出：

Total size 98 x 158 x 32 and, for example, rows 98
IS the matrix really continuous? 1 Yes
Number of elements seen 495488 matrix number of elements 495488

最后一种访问元素的方法是使用迭代器，它的工作方式与 STL 中一样。

    cv::MatConstIterator_<float> it = M.begin<float>();

    while ( it != M.end<float>()){
        *it;
    }

但是通过指针访问更快。

此外，要分组访问它们，您可以查看同一本书，第 4 章，按块访问数组元素的部分，或 OpenCV 文档中的 m.row、m.col 和其他，其中 m 是 cv::Mat。

【讨论】：