OpenCV常见的优化方法和技巧总结

发布时间：2024-12-19 14:37

定期回顾工作，总结经验和优化方法 #生活技巧# #工作效率#

OpenCV常见的优化方法和技巧总结

【尊重原创，转载请注明出处】http://blog.csdn.net/guyuealian/article/details/78540206

OpenCV常见的优化方法和技巧总结

一、OpenCV常见的优化方法总结

1.1 cv::imread()设置reduce模式：

1.2 查表法：LUT，

1.3 像素遍历

1.4 openCL加速：使用UMat结构代替Mat

1.5 release内存释放

1.6 多线程加速处理OpenMP

1.7 使用积分图：integral

二、OpenCV常用技巧总结

释放Mat图像内存空间：

Mat多通道合并和分割

释放图像通道分割的图像空间

计算运行时间

关于vector内存释放的问题：

OpenCV LUT：

opencv多通道的使用

opencv中Mat与数组之间值传递的快速方法

图像的遍历的快速方法

图像遍历优化和加速的常用方法：

防止图像Rect区域越界的好方法

获取OpenCV版本

读写XML或者yml文件数据的

Mat矩阵的运算，易错的问题

Mat和IplImage相互转换

Mat::data指针讲解

OpenCV Mat数据类型及位数总结

Mat矩阵插入新的矩阵

颜色空间缩减的方法

YUV444,YUV422,YUV420解释

一、OpenCV常见的优化方法总结

1.1 cv::imread()设置reduce模式：

cv::imread()设置reduce模式，读取缩放的低分辨率小图，或者直接读取灰度图，可以做到自适应，先用EXIF信息读取图像的分辨率，当分辨率大于一定阈值，则设置读取模式为：IMREAD_REDUCED_COLOR_2或者IMREAD_REDUCED_COLOR_4 ，避免内存过大以及编程resieze耗时

1.2 查表法：LUT，

使用lut的方法法，远快于每个像素都计算的方法

1.3 像素遍历

openCV像素遍历常用的是三种方法：ptr指针，迭代器（iterator）以及动态地址at。

实现方式： https://blog.csdn.net/keith_bb/article/details/53071133

使用Mat的ptr指针进行图像遍历更加高效，

特别的：一般图像行与行之间往往存储是不连续的，但是有些图像可以是连续的，Mat提供了一个检测图像是否连续的函数isContinuous()。当图像连通时，我们就可以把图像完全展开，看成是一行进行处理。

动态地址at不适合用于像素遍历，速度太慢了，比较适合随机访问的方式

1.4 openCL加速：使用UMat结构代替Mat

高性能：OpenCL的相关用法：UMat

在OpenCV3中，OCL module已经被舍弃。而是使用更易上手的Transparent API来替代 OCL module。因此只需要使用 UMat来替换Mat，而其余的代码保持不变，即可实现加速.

Mat转换成UMat可以使用Mat::copyTo(OutputArray dst)，也可以使用Mat::getUMat(int access_flags)

#include <chrono>

#include <opencv2/opencv.hpp>

#define millisecond 1000000

#define DEBUG_PRINT(...) printf( __VA_ARGS__); printf("\n")

#define DEBUG_TIME(time_) auto time_ =std::chrono::high_resolution_clock::now()

#define RUN_TIME(time_) (double)(time_).count()/millisecond

using namespace std;

void main() {

string image_path = "1.jpg";

cv::Mat image1 = cv::imread(image_path);

cv::Mat dest1;

DEBUG_PRINT("image size:[%d,%d]", image1.cols, image1.rows);

cv::UMat image2;

image1.copyTo(image2);

cv::UMat dest2;

DEBUG_TIME(T0);

cv::blur(image1, dest1, cv::Size(15, 15));

DEBUG_TIME(T1);

cv::blur(image2, dest2, cv::Size(15, 15));

DEBUG_TIME(T2);

cv::Mat dest3;

dest2.copyTo(dest3);

DEBUG_PRINT("CPU:%3.3fms", RUN_TIME(T1 - T0));

DEBUG_PRINT("GPU:%3.3fms", RUN_TIME(T2 - T1));

}

image size:[2000,3008]
CPU:18.039ms
GPU:9.623ms

说明：图像越大，计算越复杂时，使用OpenCL加速的效果更明显，如果使用分辨率小图，其GPU的计算速度未必比CPU的快！！

参考资料： https://blog.csdn.net/amusi1994/article/details/79529870

《OpenCV3.x中UMat对象介绍与使用》https://blog.csdn.net/jia20003/article/details/69802932

1.5 release内存释放

1.6 多线程加速处理OpenMP

举个例子：并行化for语句

#pragma omp parallel for [clause[clause…]]

for(index = first; qualification; index_expr)

{…}

第一句中[]的部分是可选的，由自己的程序并行特点而定。大家先不要把精力放到这里面。后面的文章中会继续讲解的。

编写规则
1、index的值必须是整数，一个简单的for形式：for(int i = start; i < end; i++){…} 。

2、start和end可以是任意的数值表达式，但是它在并行化的执行过程中值不能改变，也就是说在for并行化执行之前，编译器必须事先知道你的程序执行多少次，因为编译器要把这些计算分配到不同的线程中执行。

3、循环语句只能是单入口但出口的。这里只要你避免使用跳转语句就行了。具体说就是不能使用goto、break、return。但是可以使用continue，因为它并不会减少循环次数。另外exit语句也是可以用的，因为它的能力太大，他一来，程序就结束了。

openMP参考资料:

https://www.cnblogs.com/ospider/p/5265975.html

《openMP编程探索1——编程基础》：https://blog.csdn.net/bendanban/article/details/6302857

《openMP编程探索2——循环并行化》:https://blog.csdn.net/bendanban/article/details/6303100

1.7 使用积分图：integral

积分图定义为：积分图中坐P(x,y)的值为其左上角的所有像素之和

如上图所示，为了求该矩形区域的灰度之和。我们可以用以下公式表示：

需要注意的是，这里的总和并不包含点A,B,C的像素值。如上图所示的小像素点，A,B,C所在的像素点不在矩形区域以内。

另外，有的时候不一定只是像素灰度值和，只要符合积分图这一种计算思想的，均可以用积分图来简化计算。
如果是求矩形区域的像素点平方和，也可以用。

二、OpenCV常用技巧总结

释放Mat图像内存空间：

Mat image = imread("D:\\OpencvTest\\1.jpg");

image.release();

Mat多通道合并和分割

#include <opencv2/opencv.hpp>

using namespace std;

using namespace cv;

cv::Mat mergeMultiChannels(cv::Mat A,cv::Mat B) {

cv::Mat AB;

vector<cv::Mat> ABchannels;

ABchannels.push_back(A);

ABchannels.push_back(B);

cv::merge(ABchannels, AB);

return AB;

}

void splitMultiChannels(cv::Mat mat,cv::Mat &A,cv::Mat &B) {

vector<cv::Mat> channels;

cv::split(mat, channels);

vector<cv::Mat> Avec, Bvec;

Avec.push_back(channels[0]);

Avec.push_back(channels[1]);

Avec.push_back(channels[2]);

Bvec.push_back(channels[3]);

Bvec.push_back(channels[4]);

Bvec.push_back(channels[5]);

cv::merge(Avec, A);

cv::merge(Bvec, B);

}

void main(){

int width = 100;

int height = 100;

cv::Mat A1 = cv::Mat::zeros(cv::Size(width, height), CV_32FC3) + cv::Scalar(0.1, 0.2, 0.3);

cv::Mat B1 = cv::Mat::zeros(cv::Size(width, height), CV_32FC3) + cv::Scalar(0.4, 0.5, 0.6);

cv::Mat AB=mergeMultiChannels(A1, B1);

cv::Mat A2,B2;

splitMultiChannels(AB, A2, B2);

return;

}

释放图像通道分割的图像空间

std::vector<cv::Mat> layers;

split(image, layers);

for (auto ii = 0; ii < layers.size(); ii++)

layers[ii].release();

layers.clear();

计算运行时间

using namespace cv;

#define TB__(A) int64 A; A = cv::getTickCount()

#define TE__(A) cout << #A << " : " << 1.E3 * double(cv::getTickCount() - A)/double(cv::getTickFrequency()) << "ms" << endl

TB__(cpu_cvt);

#pragma omp parallel for num_threads(4)

for (int k = 0; k < REPEATES; k++)

cv::cvtColor(cpu_src, cpu_dst, CV_BGR2Lab);

TE__(cpu_cvt);

#include <chrono>

#ifdef __DEBUG__TIME__ON

#define LOG_TIME LOGE

#define RUN_TIME(time_) (double)(time_).count()/millisecond

#define DEBUG_TIME(time_) auto time_ =std::chrono::high_resolution_clock::now()

#define DEBUG_TIME_PRINT(time_) printf("run time: %s=%3.3f ms\n", #time_,(double)(time_).count()/millisecond)

#else

#define DEBUG_TIME(time_)

#endif

关于vector内存释放的问题：

由于vector的内存占用空间只增不减，比如你首先分配了10,000个字节，然后erase掉后面9,999个，留下一个有效元素，但是内存占用仍为10,000个。所有内存空间是在vector析构时候才能被系统回收。empty()用来检测容器是否为空的，clear()可以清空所有元素。但是即使clear()，vector所占用的内存空间依然如故，无法保证内存的回收。

如果需要空间动态缩小，可以考虑使用deque。如果是vector类型，可以考虑用swap()来帮助你释放内存。具体方法如下：
标准模板：

template < class T >

void ClearVector(vector< T >& vt)

{

vector<T> vtTemp;

vtTemp.swap(vt);

};

swap()是交换函数，使vector离开其自身的作用域，从而强制释放vector所占的内存空间，总而言之，释放vector内存最简单的方法是vector<Point>().swap(pointVec)。当时如果pointVec是一个类的成员，不能把vector<Point>().swap(pointVec)写进类的析构函数中，否则会导致double free or corruption (fasttop)的错误，原因可能是重复释放内存。(前面的pointVec.swap(vector<Point> ())用G++编译没有通过)
如果vector中存放的是指针，那么当vector销毁时，这些指针指向的对象不会被销毁，那么内存就不会被释放。如下面这种情况，vector中的元素时由new操作动态申请出来的对象指针：

#include <vector>

using namespace std;

vector<void *> v;

每次new之后调用v.push_back()该指针，在程序退出或者根据需要，用以下代码进行内存的释放：

for (vector<void *>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it ++)

if (NULL != *it)

{

delete *it;

*it = NULL;

}

v.clear();

OpenCV LUT：

多用LUT可以大大降低处理时间：比如下面是实现图像Gamma矫正的函数，其中使用了LUT，这比使用for循环遍历每个像素值，快很多，特别是图片很大的时候：

void gammaCorrection(cv::Mat& dst, float fGamma)

{

cv::Mat lut(1, 256, CV_8U);

uchar *p = lut.data;

for (int i = 0; i < 256; i++)

{

p[i] = cv::saturate_cast<uchar>(pow((float)(i / 255.0), fGamma) * 255.0f);

}

cv::LUT(dst, lut, dst);

}

opencv多通道的使用

typedef cv::Vec<float, 8> Vec8f;

E2 = cv::Mat::zeros(srcImage.rows, srcImage.cols, CV_32FC(8));//背景 E(0)值

//Mat bigMat = cv::Mat::zeros(cv::Size(256, 256), CV_8UC(8));

//CV_32FC3

std::cout << "channel = " << E2.channels() << " \n ";

for (int i = 0; i < E2.rows; i++)

{

for (int j = 0; j < E2.cols; j++)

{

for (int c = 0; c < E2.channels(); c++)

{

std::cout << "channel = " << c << " ";

std::cout << E2.at<Vec8f>(i, j)[c] << " ;i = " << i << " j= " << j << " c= " << c << "\n";

}

opencv中Mat与数组之间值传递的快速方法

利用Mat来存储数据，避免使用数组等操作

cv::Mat mean = (cv::Mat_<float>(2, 1) << 0.4404, 0.3111);

cout << "mean=" << mean << endl;

float a=mean.at<float>(0, 0);

float b = mean.at<float>(0, 0);

将数组内容传递给Mat，示例代码：

unsigned char cbuf[height][width];

cv::Mat img(height, width, CV_8UC1, (unsigned char*)cbuf);

将Mat中的内容传递给数组，如果Mat中的数据是连续的，那么对于传递到一维vector我们可以这样：

std::vector<uchar> array(mat.rows*mat.cols);

if (mat.isContinuous())

array = mat.data;

同样的，传递到一维数组我们可以这样

unsigned char *array=new unsigned char[mat.rows*mat.cols];

if (mat.isContinuous())

array = mat.data;

对于二维vector的传值，我们可以这样处理

uchar **array = new uchar*[mat.rows];

for (int i=0; i<mat.rows; ++i)

array[i] = new uchar[mat.cols];

for (int i=0; i<mat.rows; ++i)

array[i] = mat.ptr<uchar>(i);

图像的遍历的快速方法

OpenCV图像遍历最高效的方法是指针遍历方法。因为图像在OpenCV里的存储机制问题，行与行之间可能有空白单元（一般是补够4的倍数或8的倍数，有些地方也称作“位对齐”，目前我用到的FreeImage和c#中的bitmap中的存储机制也是这样的）。这些空白单元对图像来说是没有意思的，只是为了在某些架构上能够更有效率，比如intel MMX可以更有效的处理那种个数是4或8倍数的行。Mat提供了一个检测图像是否连续的函数isContinuous()。当图像连通时，我们就可以把图像完全展开，看成是一行。因此最高效的遍历方法如下：

void imageCopy(const Mat& image,Mat& outImage)

{

int nr=image.rows;

int nc=image.cols;

outImage.create(image.size(),image.type());

if(image.isContinuous()&&outImage.isContinuous())

{

nr=1;

nc=nc*image.rows*image.channels();

}

for(int i=0;i<nr;i++)

{

const uchar* inData=image.ptr<uchar>(i);

uchar* outData=outImage.ptr<uchar>(i);

for(int j=0;j<nc;j++)

{

*outData++=*inData++;

}

PS：一般经过裁剪的Mat图像，都不再连续了，如cv::Mat crop_img = src(rect);crop_img 是不连续的Mat图像，如果想转为连续的，最简单的方法，就是将不连续的crop_img 重新clone()一份给新的Mat就是连续的了。关于Mat连续存储的问题，可见：http://blog.csdn.net/guyuealian/article/details/78614662

图像遍历优化和加速的常用方法：

1、加减法比乘除法快，因此应避免使用乘除法

2、不能避免乘除法时，考虑使用“移位运算”

3、像素查表法LUT，远快于每个像素都计算的方法

4、使用常量，会比使用变量快：如:

int a=100;

int b=200;

int c=a*b;

int c=100*200;

PS：特别是在for循环中，能用常量表示的，就不要用变量表示，所以“多使用宏定义define，准没错”

实例代码：第四种的fast_ergodic4遍历方法是最快的

#include <opencv2/opencv.hpp>

#include <iostream>

using namespace std;

#define chans 3

cv::Mat fast_ergodic4(cv::Mat image) {

if (!image.isContinuous())

{

return image;

}

int rows = image.rows;

int cols = image.cols;

cv::Mat outImage = cv::Mat::zeros(image.size(), image.type());

cols = cols*rows*chans;

uchar* inData = image.data;

uchar* outData = outImage.data;

for (int j = 0; j < cols; j += chans)

{

outData[j] = 10 + inData[j];

outData[j + 1] = 10 + inData[j + 1];

outData[j + 2] = 10 + inData[j + 2];

}

return outImage;

}

cv::Mat fast_ergodic3(cv::Mat image) {

int rows = image.rows;

int cols = image.cols;

cv::Mat outImage = cv::Mat::zeros(image.size(), image.type());

if (image.isContinuous())

{

cols = cols*rows;

rows = 1;

}

cols *= chans;

for (int i = 0; i < rows; i++)

{

uchar* inData = image.ptr<uchar>(i);

uchar* outData = outImage.ptr<uchar>(i);

for (int j = 0; j < cols; j += chans)

{

outData[j] = 10 + inData[j];

outData[j + 1] = 10 + inData[j + 1];

outData[j + 2] = 10 + inData[j + 2];

}

return outImage;

}

cv::Mat fast_ergodic2(cv::Mat image) {

int rows = image.rows;

int cols = image.cols;

cv::Mat outImage = cv::Mat::zeros(image.size(), image.type());

cols *= chans;

for (int i = 0; i < rows; i++)

{

uchar* inData = image.ptr<uchar>(i);

uchar* outData = outImage.ptr<uchar>(i);

for (int j = 0; j < cols; j += chans)

{

outData[j] = 10 + inData[j];

outData[j + 1] = 10 + inData[j + 1];

outData[j + 2] = 10 + inData[j + 2];

}

return outImage;

}

cv::Mat fast_ergodic1(cv::Mat image) {

int rows = image.rows;

int cols = image.cols;

cv::Mat outImage = cv::Mat::zeros(image.size(), image.type());

for (int i = 0; i < rows; i++)

{

uchar* inData = image.ptr<uchar>(i);

uchar* outData = outImage.ptr<uchar>(i);

for (int j = 0; j < cols; j++)

{

outData[j * chans] = 10 + inData[j * chans];

outData[j * chans + 1] = 10 + inData[j * chans + 1];

outData[j * chans + 2] = 10 + inData[j * chans + 2];

}

return outImage;

}

int main() {

string path = "D:\\imageEnhance\\images\\1.jpg";

cv::Mat src = cv::imread(path);

printf("image size = w=%d, h=%d\n", src.cols, src.rows);

cv::Mat image1 = src.clone();

cv::Mat image2 = src.clone();

cv::Mat image3 = src.clone();

cv::Mat image4 = src.clone();

double T0 = static_cast<double>(cv::getTickCount());

cv::Mat outImage1 = fast_ergodic1(image1);

double T1 = static_cast<double>(cv::getTickCount());

cv::Mat outImage2 = fast_ergodic2(image2);

double T2 = static_cast<double>(cv::getTickCount());

cv::Mat outImage3 = fast_ergodic3(image3);

double T3 = static_cast<double>(cv::getTickCount());

cv::Mat outImage4 = fast_ergodic4(image4);

double T4= static_cast<double>(cv::getTickCount());

printf("fast_ergodic1=%3.3fms\n", (T1 - T0) * 1000 / cv::getTickFrequency());

printf("fast_ergodic2=%3.3fms\n", (T2 - T1) * 1000 / cv::getTickFrequency());

printf("fast_ergodic3=%3.3fms\n", (T3 - T2) * 1000 / cv::getTickFrequency());

printf("fast_ergodic4=%3.3fms\n", (T4 - T3) * 1000 / cv::getTickFrequency());

cv::waitKey(0);

}

防止图像Rect区域越界的好方法

OpenCV的cv::Rect提供了很多实用的方法，可参考：http://blog.csdn.net/da_yuan8421/article/details/60959419：

在对图像进行处理时，经常需要截取图像中的某一区域进行处理，如果截取的区域越界时，就容易导致图像崩溃。

rect = rect1 & rect2;

rect = rect1 | rect2;

rect1 == rect2;

rect1 != rect2;

利用两个Rect的交集，我们可以很轻松的避免图像裁剪区域越界的情况，如下：

Rect rect;

rect.x = -10;

rect.y = -10;

rect.height = 100000;

rect.width = 20000;

rect &= Rect(0, 0, src.cols, src.rows);

cv::Mat crop_img = src(rect);

上例子，原图src的大小=200*200，需要裁剪为rect=[-10,-10,10000,20000]，为了避免裁剪Rect越界，需要特殊的保护，最简单的方法就是，加入这句话：rect &= Rect(0, 0, src.cols, src.rows)，这个交集的Rect肯定是不会越界。

获取OpenCV版本

#define CV_VERSION_ID CVAUX_STR(CV_MAJOR_VERSION) CVAUX_STR(CV_MINOR_VERSION) CVAUX_STR(CV_SUBMINOR_VERSION)

cout << CV_VERSION_ID << endl;

cout << CVAUX_STR(CV_MAJOR_VERSION) << endl;

cout << CVAUX_STR(CV_MINOR_VERSION) << endl;

cout << CVAUX_STR(CV_SUBMINOR_VERSION) << endl;

读写XML或者yml文件数据的

read.xml文本内容：

<?xml version="1.0"?>

<opencv_storage>

<data>

10. 10. 10. 10. 10. 10. 10. 10.

11. 11. 11. 11. 11. 11. 11. 11.

12. 12. 12. 12. 12. 12. 12. 12.

13. 13. 13. 13. 13. 13. 13. 13.

14. 14. 14. 14. 14. 14. 14. 14.

15. 15. 15. 15. 15. 15. 15. 15.

16. 16. 16. 16. 16. 16. 16. 16.

17. 17. 17. 17. 17. 17. 17. 17.

18. 18. 18. 18. 18. 18. 18. 18.

19. 19. 19. 19. 19. 19. 19. 19.

</data></TrainingData>

<data>

0. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

</data></classes>

</opencv_storage>

OpenCV读写方法：

FileStorage fs_read;

Mat TrainningData;

Mat Classes;

string readPath = "D:\\SmartAlbum\\image1\\read.xml";

bool bR = fs_read.open(readPath, FileStorage::READ);

if (bR)

{

fs_read["TrainingData"] >> TrainningData;

fs_read["classes"] >> Classes;

cout << TrainningData << endl;

cout << Classes << endl;

}

fs_read.release();

string writePath = "D:\\SmartAlbum\\image1\\write.xml";

cv::FileStorage fs_write;

bool bW=fs_write.open(writePath, FileStorage::WRITE);

if (bW)

{

fs_write << "TrainingData" << TrainningData;

fs_write << "classes" << Classes;

}

fs_write.release();

保存Vector数据的方法

#include <vector>

#include<algorithm>

#include <iostream>

#include <string>

#include "opencv2/opencv.hpp"

using namespace std;

using namespace cv;

template<typename _Tp>

void saveVector(FileStorage &fs, vector<_Tp> v,string nodeName) {

fs << nodeName << "[";

for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)

{

fs << v.at(i);

}

fs << "]";

}

template<typename _Tp>

bool readVector(FileStorage &fs, vector<_Tp> &v, string nodeName) {

FileNode n = fs[nodeName];

if (n.type() != FileNode::SEQ)

{

cout << "err" << endl;

return false;

}

FileNodeIterator it = n.begin(), it_end = n.end();

for (; it != it_end; ++it) {

v.push_back((_Tp)*it);

}

return true;

}

int main()

{

string savePath = "D:\\SmartAlbum\\image1\\data.xml";

vector<string> imageName;

imageName.push_back("image1.jpg");

imageName.push_back("image2.jpg");

imageName.push_back("image3.jpg");

vector<int> level;

level.push_back(1);

level.push_back(2);

level.push_back(3);

FileStorage fw;

string nodeName1 = "imageName";

string nodeName2 = "level";

if (fw.open(savePath, FileStorage::WRITE)) {

saveVector<string>(fw, imageName, nodeName1);

saveVector<int>(fw, level, nodeName2);

}

fw.release();

vector<string> imageName2;

vector<int> level2;

string readPath = savePath;

FileStorage fr;

if (fr.open(readPath, FileStorage::READ)) {

readVector<string>(fr, imageName2, nodeName1);

readVector<int>(fr, level2, nodeName2);

}

fr.release();

system("pause");

return 0;

}

若不未知结点名称，可以直接遍历文件的结点，访问元素，如：

cv::FileStorage pfs(fileToRead, cv::FileStorage::READ);

cv::FileNode fn = pfs.root();

for (cv::FileNodeIterator fit = fn.begin(); fit != fn.end(); ++fit)

{

cv::FileNode item = *fit;

std::string somekey = item.name();

std::cout << somekey << std::endl;

}

Mat矩阵的运算，易错的问题

注意Mat矩阵可以进行加减乘除的基本运算，但一个int型的常数和一个Scalar类型的常数进行运算是有区别的，以“+”为例子（也可以用cv::add()代替）

cv::Mat test = cv::Mat::zeros(cv::Size(100,100), CV_8UC3);

cv::Mat test1 = test + 128;

cv::Mat test2 = test + cv::Scalar(128, 128, 128);

Mat和IplImage相互转换

Mat 是OpenCV和C++的接口矩阵类，ImlImage是OpenCV和C语言的接口的结构体，但是C++程序有时候时候还是要用到ImlImage，例如在MFC中的Picture Control显示图片。Mat和IplImage相互转换方法：

IplImage* pBinary=cvLoadImage("c://temp.jpg",0);

Mat Img;

Img=cvarrToMat(pBinary);

IplImage* pBinary=cvLoadImage("c://temp.jpg", 0);

Mat ImgTemp;

Img=cvarrToMat(pBinary);

Mat Img = ImgTemp.clone();

Mat Img=imread("1.jpg");

IplImage* pBinary = &IplImage(Img);

IplImage *input = cvCloneImage(pBinary);

https://blog.csdn.net/lijiayu2015/article/details/52438160

Mat::data指针讲解

http://lib.csdn.net/article/opencv/24030

OpenCV Mat数据类型及位数总结

char ->CV_8SC

unsigned char,uchar ->CV_8UC

unsigned short int,ushort->CV_16UC

short int->CV_16SC

int ->CV_32SC

float ->CV_32FC

double->CV_64FC

float: 4字节，6-7位有效数字 -3.4E-38 到 3.4E38
double: 8字节，15~16位有效数字 -1.7E-308 到 1.7E308

在OpenCV里面，许多数据结构为了达到內存使用的最优化，通常都会用它最小上限的空间来分配变量，有的数据结构也会因为图像文件格式的关系而给予适当的变量，因此需要知道它们声明的空间大小来配置适当的变量。一般标准的图片，为RGB格式它们的大小为8bits格式，范围为0~255,对一个int空间的类型来说实在是太小，整整浪费了24bits的空间,假设有个640*480的BMP文件空间存储內存,那整整浪费了640*480*3*(32-8)bits的內存空间,总共浪费了2.6MB!，也就是那 2.6MB内什么东西都没存储，如果今天以8bits的格式来存储则只使用到0.6MB的內存而已(640*480*3*(8)+54 bits)，因此，对于文件格式的对应是一件很重要的事。
在这边除了要考虑bits的空间大小外，还要考虑使用类型的正负号的问题，一般的图像文件是不存在负号的，如果今天即使选则正确的空间大小，可是出现的结果却是负的，那就功亏一篑了。这里除了Float及double类型，char，int,short int都是用二的补数表示法,它们不具正负号bit,而Float,double则是用IEEE 754,在第32bit,64bit上有一个正负号bit.

cvCreateImage()及cvCreateMat()对应

1.Unsigned 8bits(一般的图像文件格式使用的大小)
IplImage数据结构参数：IPL_DEPTH_8U
CvMat数据结构参数：CV_8UC1，CV_8UC2，CV_8UC3，CV_8UC4

变量类型空间大小范围其他uchar8bits0~255(OpenCV缺省变量,同等unsigned char)unsigned char8bits0~255

2.Signed 8bits
IplImage数据结构参数：IPL_DEPTH_8S
CvMat数据结构参数：CV_8SC1，CV_8SC2，CV_8SC3，CV_8SC4

变量类型空间大小范围其他char8bits-128~127

3.Unsigned 16bits
IplImage数据结构参数：IPL_DEPTH_16U
CvMat数据结构参数：CV_16UC1，CV_16UC2，CV_16UC3，CV_16UC4

变量类型空间大小范围其他ushort16bits0~65535(OpenCV缺省变量,同等unsigned short int)unsigned short int16bits0~65535(unsigned short)

4.Signed 16bits
IplImage数据结构参数：IPL_DEPTH_16S
CvMat数据结构参数：CV_16SC1，CV_16SC2，CV_16SC3，CV_16SC4

变量类型空间大小范围其他short int16bits-32768~32767(short)

5.Signed 32bits
IplImage数据结构参数：IPL_DEPTH_32S
CvMat数据结构参数：CV_32SC1，CV_32SC2，CV_32SC3，CV_32SC4

变量类型空间大小范围其他int32bits-2147483648~2147483647(long)

6.Float 32bits

IplImage数据结构参数：IPL_DEPTH_32F
CvMat数据结构参数：CV_32FC1，CV_32FC2，CV_32FC3，CV_32FC4

变量类型空间大小范围其他float32bits1.18*10-38~3.40*1038

7.Double 64bits

CvMat数据结构参数：CV_64FC1，CV_64FC2，CV_64FC3，CV_64FC4

变量类型空间大小范围其他double64bits2.23*10-308~1.79*10308

8.Unsigned 1bit

IplImage数据结构参数：IPL_DEPTH_1U

其他变量对应

1.Signed 64bits

int64

long long

2.Unsigned 64 bits

uint64

unsigned long long

Mat矩阵插入新的矩阵

enum insertType

{

Top = 0,

Bottom = 1,

Left = 2,

Right = 3

};

cv::Mat insertMat(cv::Mat src, cv::Mat inMat,insertType type) {

cv::Mat dest= src.clone();

int inNum = 0;

if (type== Top)

{

inNum = inMat.rows;

cv::copyMakeBorder(dest, dest, inNum, 0, 0, 0, cv::BORDER_CONSTANT, cv::Scalar(0, 0, 0, 0));

cv::Rect r(0, 0, dest.cols, inNum);

inMat.copyTo(dest(r));

}else if(type == Bottom)

{

inNum = inMat.rows;

cv::copyMakeBorder(dest, dest, 0, inNum,0, 0, cv::BORDER_CONSTANT, cv::Scalar(0, 0, 0, 0));

cv::Rect r(0, dest.rows - inNum, dest.cols, inNum);

inMat.copyTo(dest(r));

}else if (type == Left)

{

inNum = inMat.cols;

cv::copyMakeBorder(dest, dest, 0, 0, inNum, 0, cv::BORDER_CONSTANT, cv::Scalar(0, 0, 0, 0));

cv::Rect r(0, 0, inNum, dest.rows);

inMat.copyTo(dest(r));

}else if (type == Right)

{

inNum = inMat.cols;

cv::copyMakeBorder(dest, dest, 0, 0, 0, inNum, cv::BORDER_CONSTANT, cv::Scalar(0, 0, 0, 0));

cv::Rect r(dest.cols- inNum, 0, inNum, dest.rows);

inMat.copyTo(dest(r));

}

return dest;

}

颜色空间缩减的方法

cv::Mat CreatTable(int level) {

Mat lookUpTable(1, 256, CV_8UC1);

uchar *p = lookUpTable.data;

int div = 256 / level;

for (size_t i = 0; i < 256; i++)

{

p[i] = (i / div)*div;

}

return lookUpTable;

}

static cv::Mat lookUpTable = CreatTable(64);

void main() {

string p1= "D:\\SmartAlbum\\image1\\B\\B15.jpg";

cv::Mat image1 = cv::imread(p1);

cv::Mat dest;

cv::LUT(image1, lookUpTable2, dest);

cv::waitKey(0);

}

YUV444,YUV422,YUV420解释

https://blog.csdn.net/mandagod/article/details/78605586

通常我们用RGB表示一种彩色。计算机系统里的LCD显示的数据就是RGB来表示每个像素的颜色。
而在我们生活里，有黑白电视机与彩色电视机两种，拍摄节目源时不可以用两种不同的摄像机来存放两种图像数据。
所以为了兼容两种电视机，专家就引入YUV格式代替RGB，其中Y表示亮度， U和V表示色差。黑白电视机只用Y信号，而彩色电视机可由YUV转换成RGB再显示颜色。

通常我们所用的YUV格式是 ITU-R 的标准 , 也叫YCbCr。YUV是由RGB格式的数据转换得来。

Y Y = 0.299 x R + 0.587 x G + 0.114 x B + 0

U Cb = -0.169 x R - 0.331 x G + 0.499 x B + 128

V Cr = 0.499 x R - 0.418 x G - 0.0813 x B + 128

Y Y = 0.299 x R + 0.587 x G + 0.114 x B + 0

U Cb = -0.169 x R - 0.331 x G + 0.499 x B + 128

V Cr = 0.499 x R - 0.418 x G - 0.0813 x B + 128

YUV4:4:4
其实就是YUV的数据各占用8位，每个像素都由YUV组成

同一行的相邻4个像素数据: Y0U0V0 Y1U1V1 Y2U2V2 Y3U3V3

存储时: Y0 U0 V0 Y1 U1 V1 Y2 U2 V2 Y3 U3 V3 //即每个像素YUV的数据都会存放起来

为什么叫4:4:4 , 意思就是4个像素里的数据有4个Y， 4个U, 4个V

YUV4:2:2
其实绝大部分相邻的两个像素，数据差异应不大。所以为了节点空间便于存储，丢失每个像素的部分数据。
专家研究表明我们人对亮度比较敏感，而对色彩不怎么敏感。所以每个像素的亮度Y数据是绝对不动的，而色差数据可以进行丢弃。

同一行的相邻4个像素数据: Y0U0V0 Y1U1V1 Y2U2V2 Y3U3V3

存储时: Y0 U0 Y1 V1 Y2 U2 Y3 V3 // 每两个相邻的像素，一个丢弃V数据，一个丢弃U数据

为什么叫4:2:2, 意思就是相邻的4个像素里有4个Y， 2个U， 2个V。按上面存储的顺序也叫YUYV.

但还原成RGB数据必须需要YUV, 像第一个像素只有Y0U0是没法还原的，这时只能用下一像素的V1数据。

还原时的YUV： [Y0U0V1] [Y1U0V1] [Y2U2V3] [Y3U2V3] //这样还原理论上会对图像的质量有影响的，但我们看不出来的.

YUV4:2:0
专家们进一步研究表示，每一行的相邻两个像素与下一行同位置的两个像素数据差异不大，可以进一步的丢数据。

如两行的像素数据：

Y00U00V00 Y01U01V01 Y02U02V02 Y03U03V03 ....

Y88U88V88 Y89U89V89 Y90U90V90 Y91U91V91 ....

存储时： Y00U00 Y01 Y02U02 Y03 //每个像素的Y数据保留，两个像素数据只保留一个U数据。这一行不保留V数据(YUV: 420)

Y88V88 Y89 Y90V90 Y91 // .... 两个像素数据只保留一个V数据，这行不保留U数据(YUV: 402)

还原时只能相同位置的上下两行4个像素结合还原:

Y00U00V88 Y01U00V88 Y02U02V90 Y03U02V90

Y88U00V88 Y89U00V88 Y90U02V90 Y91U02V90

yuv数据还分成打包的，平面的。
打包的意思是： yuv数据是顺序存放Y，接着U，再接着V数据存放。
平面的意思是： yuv数据是分成三个地方存放，一个地方只存Y数据，一个只存U数据，一个只存V数据

网址：OpenCV常见的优化方法和技巧总结 https://www.yuejiaxmz.com/news/view/518883

上一篇：算法耗时通用优化技巧总结

下一篇：实验一算法优化技巧与时间复杂度

OpenCV常见的优化方法和技巧总结