C++ OpenCV - 创建 3D 矩阵并访问其元素

Question

我正在尝试在 OpenCV 中使用 3D 矩阵来存储和访问数据(类型 float)。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。以下内容:

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

在元素 (0,0,0) 处产生 4.32e-42，而另一个命令似乎根本没有效果。根据文档，input[0] 应该指点 (0,0,0) 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。行数和列数对于多维矩阵来说似乎是正确的，但步长应该有一个值，对吧？

那么，3 种替代方案中哪一种最适合初始化 3D 矩阵，我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 << " ";
      }
    }
}

Answer 1

我知道这是一个旧帖子，但我把答案写给路过的人。

两个独立的问题:初始化矩阵和访问多维数组元素。

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对于第一个问题，关于初始化矩阵，我会声明这三个问题都是函数式的。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。我想说的第二个完全是一个同系物，因为你正在创建一个矩阵，它是一个内部有数据对象的对象。说明 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，我希望下一段来自 Learning OpenCV 3: Computer Vision in C++ with the OpenCV Library :

In addition, some of these [constructors] allow you to initialize the data, either by providing a cv::Scalar (in which case, the entire array will be initialized to that value), or by providing a pointer to an appropriate data block that can be used by the array. In this latter case, you are essentially just creating a header to the existing data (i.e., no data is copied; the data member is set to point to the data indicated by the data argument).

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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<>() .第二个比第一个稍微快一点。举个例子，因为你已经为第一个举了一个例子:

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

例如，在重构您的代码时:

    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

访问元素的最后一种方法是使用迭代器，它的工作方式与 STL 中的一样。

    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，要成组访问它们，您可以查看同一本书，第 4 章，按 block 访问数组元素部分，或 OpenCV 文档中的方法 m.row , m.col , 和其他人，其中 m 是 cv::Mat .