c++ - 在不复制数据的情况下将 OpenCV Mat 发送到 MATLAB 工作区的方法？

Question

当我编写使用 OpenCV 函数的 MEX 文件时，很容易将数据从 MATLAB 传递到 MEX 环境，而无需复制数据。有没有办法以相同的方式将数据返回 MATLAB？ (也就是说，没有复制数据，也没有导致 MATLAB 崩溃...)

一个简单的例子:

#include "mex.h"
#include "/opencv2/core.hpp"
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs,const mxArray *prhs[])
{

    Rows=mxGetM(prhs[0]);
    Cols=mxGetN(prhs[0]);
    Mat InMat(Cols,Rows,CV_64FC1,mxGetPr(prhs[0]));//Matlab passes data column-wise 
                                                   // no need to copy data - SUPER!

    InMat=InMat.t();//transpose so the matrix is identical to MATLAB's one

    //Make some openCV operations on InMat to get OutMat...


    //Way of preventing the following code??

    plhs[0]=mxCreateDoubleMatrix(OutMat.rows,OutMat.cols,mxREAL);
    double *pOut=mxGetPr(plhs[0]);

    for (int i(0);i<OutMat.rows;i++)
      for (int j(0);j<OutMat.cols;j++)
         pOut[i+j*OutMat.rows]=OutMat.at<double>(i,j);

}

Answer 1

通常我就是这样进行输入和输出的，附加一个指针来处理输入并在输出元素上循环。但是，我认为输出可以以与输入类似的方式完成，尽管并非没有某种拷贝。避免复制的唯一方法是使用来自 mxArray 的指针创建输出 Mat 并就地对其进行操作。当然，这并不总是可能的。但是您可以优雅地了解如何复制数据。

您可以利用将缓冲区附加到您使用的 cv::Mat 的相同技巧(我也是!)从 MATLAB 导入数据，也可以将数据导出。导出数据的诀窍是使用 copyTo恰到好处，以便它将使用现有缓冲区，即来自 plhs[i] 中的 mxArray 的缓冲区。

从这样的输入开始:

double *img = mxGetPr(prhs[0]);
cv::Mat src = cv::Mat(ncols, nrows, CV_64FC1, img).t(); // nrows <-> ncols, transpose

你执行一些操作，比如调整大小:

cv::Mat dst;
cv::resize(src, dst, cv::Size(0, 0), 0.5, 0.5, cv::INTER_CUBIC);

要将 dst 导入 MATLAB:首先 转置输出(为了将数据重新排序为 col-major 顺序)然后 创建一个使用来自 plhs[0] mxArray 的指针输出 cv::Mat，最后 调用 copyTo 用转置数据填充包装器 Mat:

dst = dst.t(); // first!
cv::Mat outMatWrap(dst.rows, dst.cols, dst.type(), pOut); // dst.type() or CV_*
dst.copyTo(outMatWrap); // no realloc if dims and type match

对于以下对 copyTo 的调用，确保尺寸和数据类型完全相同非常重要，以避免重新分配 outMatWrap。

请注意，当outMatWrap 被销毁时，data 缓冲区将不会被释放，因为引用计数为0 (Mat::release() 不释放 .data)。

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可能的模板(绝不是万无一失的!)

template <typename T>
void cvToMATLAB(cv::Mat mat, T *p)
{
    CV_Assert(mat.elemSize1() == sizeof(T));
    mat = mat.t();
    cv::Mat outMatWrap(mat.rows, mat.cols, mat.type(), p);
    mat.copyTo(outMatWrap);
}

只要 MATLAB 数组的大小也按像素顺序(例如 3xMxN)，这对 channel >1 应该是好的。然后根据需要使用permute。

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注意copyTo

copyTo 将重新分配目标缓冲区的条件是维度或数据类型不匹配:

opencv2\core\mat.hpp 第 347 行(版本 2.4.10)，附上我的评论:

inline void Mat::create(int _rows, int _cols, int _type)
{
    _type &= TYPE_MASK;
    if( dims <= 2 && rows == _rows && cols == _cols && type() == _type && data )
        return;    // HIT THIS TO USE EXISTING BUFFER!
    int sz[] = {_rows, _cols};
    create(2, sz, _type); // realloc!
}

因此，只需确保您获得正确的大小和数据类型，数据将最终出现在 mxArray 缓冲区中，而不是其他地方。如果操作正确，copyTo 将使用您指定的缓冲区，在每一行上调用 memcpy。