[The Core Functionality] Mat - The Basic Image Container

https://docs.opencv.org/2.4/doc/tutorials/core/mat_the_basic_image_container/mat_the_basic_image_container.html#matthebasicimagecontainer

Mat - The Basic Image Container — OpenCV 2.4.13.7 documentation

Mat 객체

- 더이상 수동으로 메모리를 할당하고, 필요하지 않은 즉시 해제 할 필요가 없다. 즉, 작업을 수행하는 데 필요한 만큼의 메모리만 사용한다.

- Mat은 기본적으로 두개의 데이터 파트를 가지는 한 클래스이다.

          Matrix Header ( 매트릭스의 크기, 저장에 사용되는 방법, 주소가 저장된 매트릭스 등 )를 포함하는 매트릭스와

          Pointer to the matrix contatining the Pixel Values (저장하기 위해 선택한 방법에 따라 모든 차원을 취함 )

- Open CV는 이미지 처리 라이브러리 이다. 많은 이미지 처리 기능이 포함되어있다. 계산 문제를 해결하기 위해 대부분 경우 라이브러리의 여러기능을 사용하게 된다. 

- 각 Mat 객체에는 고유한 헤더가 있지만 Matrix Pointer 가 동일한 주소를 가리키도록 하여 두 인스턴스간에 매트릭스를 공유할 수 있다. 

- 또한 복사 연산자는 헤더자체와 포인터 자테를 복사하는게 아닌 큰 행렬로 복사한다. 

Mat A, C; //헤더 부분
A = imread(argv[1], CV_LOAD_IMAGE_COLOR);
Mat B(A); //복사 생성자
C = A; //할당 연산자

위의 예제에선 모든 객체는 동일한 단일 데이터 매트릭스를 가리킨다. 

하지만 헤더를 사용하여 수정하면 다른 헤더에도 영향을 미친다. 

 

Ex) 이미지에서 관심 역역(ROI)를 만들려면 새로운 경계를 사용하여 새 헤더를 만든다. 

Mad D ( A, Rect(10, 10, 100, 100) ); // using a rectangle
Mat E = A(Range::all(), Range(1,3)); //using row and coulumn boundaries

매트릭스 자체를 복사하고 싶을때 

Mat F = A.clone();
Mat G;
A.cpyTo(G);

-> F또는 G를 수정해도 Mat 헤더가 가리키는 매트릭스에는 영향을 미치지 않는다. 

 

저장 방법

픽셀 값을 저장하는 방법. 

색 공간과 사용된 데이터 유형을 선택할 수 있다. 

색상 공간은 주어진 색상을 코딩하기 위해 색상 구성 요소를 결합하는 방법을 나타낸다. 

여러가지 색상 시스템

- Open CV 디스플레이 시스템은 BGR 색상을 사용한다. 

- HSV 와 HLS는 색상을 채도, 채도 및 값/휘도 성분으로 분해하여 색상을 보다 자연스럽게 표현할 수 있다. 

- YCrCb 는 널리 사용되는 JPEG 이미지 형식으로 사용된다. 

- CIE L*a*b*는 지각적으로 균일 한 색공간으로, 주어진 색과 다른 색의 거리를 측정해야 할 때 편리하다. 

 

Mat 객체를 명시적으로 만들기 

Mat은 실제로 이미지 컨테이너로 잘 작동하지만 일반적으로 매트릭스 클래스 이기도하다. 

따라서 다차원 행렬을 생성하고 조작할 수 있다. 

Mat Object를 만드는데 다양한 방법이 있다. 

Mat M(2, 2, CV_8UC3, Scalar(0,0,255)); 

 

세번째 인자, 

CV_[The number of bits per item][SIgned or Unsigned][Type Prefix][C][The channel number]

->  "CV_8UC3" : we use unsigned char types that are 8 bit long and each pixel has three of these to form the three channels. 

네번째 인자, 

Scalar(B,G,R,A) : Four element short Vector

-> Specify this and you can initialize all matrix points with a custom value. 

 

배열을 사용하고, 생성자를 통해 초기화 하는 방법 

int sz[3] = {2, 2, 2};
Mat L(3, sz, CV_8UC(1), Scalar::all(0));

차원의 수를 지정한 다음 각 차원의 크기를 포함하는 포인터를 전달하면 나머지는 동일하게 유지. 

 

이미 존재하는 포인터의 헤더를 변환하기. 

IplImage *img = cvLoadImage("greatwave.png" , 1);
Mat mtx (img); // Iplimage 변환 *-> Mat

 

Creat()함수 

M.create(4, 4, CV_8UC(2) );

행렬의 값을 초기화 할 수 없다. 새로운 크기가이전 크기에 맞지 않을 경우에만 매트릭스 데이터 메모리를 재 할당한다. 

 

MATLAB sytle로 초기화

Mat E = Mat::eye(4,4,CV_64F);
Mat O = Mat::ones(2,2,CV_32F);
Mat Z = Mat::zeros(3,3,CV_8UC1);

E = [ 1 0 0 0, 0 1 0 0, 0 0 1 0, 0 0 0 1]

O = [ 1 1, 1 1 ]

Z = [ 0 0 0, 0 0 0, 0 0 0]

 

기존 Mat 객체의 새 헤더를 만들고 clone()또는 copyTo ()한다. 

Mat RowClone = C.row(1).clone();

 

 

Output formatting 

- Default

cout<<"R (default) = " << R ;

 

R (default) = [ , , , ;  , , , ;  , , ,]

 

- Python 

cout<<"R (python) = " << format(R, "python") ;

R (python) = [ [ [ , , ,] , [ , , ,] ], [ [ , , ,], [ , , ,] ] ]

 

- CSV

cout<<"R (csv) = " << format(R, "csv") ;

R (csv) = , , , , , , , , , , 

 

- Numpy 

cout<<"R (numpy) = " << format(R, "numpy") ;

R (numpy) = array([ [ [ , , ,] , [ , , ,] ], [ [ , , ,], [ , , ,] ] ], type = 'uint8')

 

- C 

cout<<"R (C) = " << format(R, "C") ;

R (C) = <, , , , , , , , , , , , , >

 

 

Ouput of other Common Items 

- 2D Point

Point2f P(5,1);

 

-3D Point

Point3f P3F(2, 6, 7);

 

-std::vector via cv::Mat

vector<float> v;
v.push_back( (float)CV_PI );
v.push_back( 2 ); 
v.push_back( 3.01f );
cout<<"Vector of floats via Mat = "<<Mat(v);

Vector of floats via Mat = [3.1415927; 2; 3.01]

 

-std::vector of points

vector<Point2f> vPoints(20);
for(size_t i = 0; i<vPoints.size(); ++i)
	vPoints[i] = Pooint2f( (float)(i*5), (float)(i%7) );
   cout<<" A vector of 2D pointers = "<<vPoints;

A vector of 2D Points = [ 0 , 0; 5 , 1; 10, 2; ... ]

 

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Image 를 Matrix로 표현해 보기 

#include <iostream>
#include <opencv4/opencv2/opencv.hpp>
using namespace std;
using namespace cv;

int main() {
    Mat img;
    img = imread("interlaken.jpg", 1);
    imshow("Interlaken", img);
    cout<<" Matrix of Image = \n"<<img<<endl;
    waitKey();
    return 0;
}