OpenCV CvMat

OpenCV CvMat행렬의 구조와 데이터 접근 방법에 대해 정리한다.

CvMat 행렬의 구조는 다음과 같다.
 

typedef struct CvMat {

    int type;

    int step;

    int* refcount;     // for internal use only

    union {

         uchar* ptr;

         short* s;

         int*    i;

         float* fl;

         double* db;

    } data;

    union {

         int rows;

         int height;

    };

    union {

         int cols;

         int width;

    };

} CvMat;

매트릭스의 행렬의 생성
 

CvMat* cvCreateMat( int rows, int cols, int type );

// Create only matrix header without allocating data

//

CvMat* cvCreateMatHeader( int rows, int cols, int type );

// Initialize header on existing CvMat structure

//

CvMat* cvInitMatHeader(

   CvMat* mat,

   int   rows,

   int   cols,

   int   type,

   void* data = NULL,

   int   step = CV_AUTOSTEP

);

// Like cvInitMatHeader() but allocates CvMat as well.

//

CvMat cvMat(

   int   rows,

   int   cols,

   int   type,

   void* data = NULL

);

// Allocate a new matrix just like the matrix 'mat'.

//

CvMat* cvCloneMat( const cvMat* mat );

// Free the matrix 'mat', both header and data.

//

void cvReleaseMat( CvMat** mat );

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행렬 데이터에 접근하기

- 간편한 방법

CV_MAT_ELEM() 매크로를 사용하여 행렬의 원소값 받아오기

  CvMat* mat = cvCreateMat( 5, 5, CV_32FC1 );

  float element_3_2 = CV_MAT_ELEM( *mat, float, 3, 2 );

  printf("Exercise 3_4, matrix created and accessed [3,2]=%f\n",element_3_2);

CV_MAT_ELEM_PTR() 매크로를 사용하여 행렬의 원소값 설정하기

  CvMat* mat = cvCreateMat( 5, 5, CV_32FC1 );

  float element_3_2 = 7.7;

  *( (float*)CV_MAT_ELEM_PTR( *mat, 3, 2 ) ) = element_3_2;

  // below from example ch3_ex3_8.txt

  cvmSet( mat, 2, 2, 0.5000 );

  cvSetReal2D( mat, 3, 3, 0.3300 );

  printf("Exercise 3_5, matrix created and accessed [3,2]=%f, [2,2]=%f, [3,3]=%f\n",CV_MAT_ELEM( *mat, float, 3, 2 ),CV_MAT_ELEM( *mat, float, 2, 2 ),CV_MAT_ELEM( *mat, float, 3, 3 ));

CV_MAT_ELEM() 매크로와 CV_MAT_ELEM_PTR() 매크로는 호출할 때마다 주소값 계산을 반복한다.

매번 행렬의 데이터 영역 시작 주소를 찾고, 알고싶은 원소의 주소까지 오프셋을 계산한 후 시작 주소에 더해서 해당 원소에 접근하는 작업을 반복한다.

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- 엄격한 방법

Example 3-6. Pointer access to matrix structures 

  uchar* cvPtr1D(

      const CvArr* arr,

      int          idx0,

      int*         type = NULL

   );

   uchar* cvPtr2D(

      const CvArr* arr,

      int          idx0,

      int          idx1,

      int*         type = NULL

   );

   uchar* cvPtr3D(

      const CvArr* arr,

      int          idx0,

        int          idx1,

        int          idx2,

        int*         type = NULL

    );

    uchar* cvPtrND(

        const CvArr* arr,

        int*         idx,

        int*         type            = NULL,

        int          create_node     = 1,

        unsigned*    precalc_hashval = NULL

    );

Example 3-7. CvMat and IplImage element functions

double cvGetReal1D( const  CvArr* arr, int idx0 );

double cvGetReal2D( const  CvArr* arr, int idx0, int idx1 );

double cvGetReal3D( const  CvArr* arr, int idx0, int idx1, int idx2 );

double cvGetRealND( const  CvArr* arr, int* idx );

CvScalar cvGet1D( const CvArr*  arr, int idx0 );

CvScalar cvGet2D( const CvArr*  arr, int idx0, int idx1 );

CvScalar cvGet3D( const CvArr*  arr, int idx0, int idx1, int idx2 );

CvScalar cvGetND( const  CvArr* arr, int* idx );

Example 3-8. Set element functions for CvMat or IplImage.  

// Also see usage example in ch3_ex5.cpp

void cvSetReal1D( CvArr* arr, int idx0, double value );

void cvSetReal2D( CvArr* arr, int idx0, int idx1, double value );

void cvSetReal3D(

   CvArr* arr,

   int idx0,

   int idx1,

   int idx2,

   double value

);

void cvSetRealND( CvArr* arr, int* idx, double value );

void cvSet1D( CvArr* arr, int idx0, CvScalar value );

void cvSet2D( CvArr* arr, int idx0, int idx1, CvScalar value );

void cvSet3D(

   CvArr* arr,

   int idx0,

   int idx1,

   int idx2,

   CvScalar value

);

void cvSetND( CvArr* arr, int* idx, CvScalar value );

- 적절한 방법

float sum( CvMat* mat ) {

  float s = 0.0f;

  for( int row = 0; row < mat->height; row++ )

  {

    float* ptr = mat->data.fl + row * mat->step / 4; // Float형 포인터인 경우

    // float* ptr = (float*)(mat->data.ptr + row * mat->step); // 그냥 포인터인 경우

    for( int col = 0; col < mat->width; col++ )

    {

      s += *ptr++;

    }

  }

  return( s );

};

OpenCV에서 step은 행렬의 행 크기를 바이트 단위로 나타낸다.

그러므로 다음행으로 넘어가기 위해서는 해당 포인터에 step을 더해줘야한다.