弄明白OpenCV中的CvType各種參數意義以及相關方法

作者：Zinyan 2023-03-17 08:00:34

人工智能

到這里關于OpenCV中的CvType的介紹就結束了。我們如果在使用過程中出現了有關于CvType的錯誤。那么大部分情況下都在于我們對于CvType的陌生造成的。

1. 前言

本篇內容基于java環境下，介紹OpenCV 4.6.0v 中創建 Mat 對象時傳遞的 CvType 參數。

如果你不太能理解CvType.CV_8UCX，CvType.CV_8SCX，CvType.CV_16UCX，CvType.CV_16SCX等

等參數的作用和意義。

那么，這篇文章一文弄明白 OpenCV Mat 中通道channels的作用可以幫你解惑。

以下內容基于OpenCV SDK 4.6.0v

2. CvType

這個類型主要是用來定義Mat中的數據類型的。常見使用場景就是在創建Mat的時候，進行定義。

那么CvType這個類型會定義哪些參數呢？很簡單它決定了Mat中的圖片數據的兩個基本指標：

通道channels：也就是mat.channels() 返回的值只能是1~4 這三個參數。
深度depth：也就是mat中每個像素參數的儲值范圍。該值存儲在每個通道中的byte[]數組中，每個數組中的數值的范圍就是由深度進行決定的。

關于通道的概念，我前面有篇文章介紹過https://zinyan.com/?p=493。如果不太了解通道的概念可以閱讀上篇內容。

2.1 深度-depth

我們通過CvType源碼可以看到，OpenCV已經定義好了8種深度參數：

public static final int
           CV_8U = 0,
           CV_8S = 1,
           CV_16U = 2,
           CV_16S = 3,
           CV_32S = 4,
           CV_32F = 5,
           CV_64F = 6,
           CV_16F = 7;

上面名稱中的8U,8S,16U,16S,32S,64F,16F等等前面的數字代表了比特數

也就是說：8bite，16bite，32bite，64bite。用來定義取值范圍，后面的字母U，S，F代表了符號和精度。

U : unsigned int , 無符號整形，也就正整數
S : signed int , 有符號整形，包括負數和正數，但是都是整數
F : float , 單精度浮點型,也就是帶小數點。（PS：Float類型本身是支持負數的）

所以結合定義我們就能理解：

CV_8U：是一個8位正整數，代表參數的取值范圍 0~255
CV_8S：是一個8位正負數，代表參數的取值范圍 -128~127
CV_16U：是一個16位正整數，代表參數的取值范圍 0~65535
CV_16S：是一個16位正負數，代表參數的取值范圍 -32768~32767
CV_16F：是一個16位浮點數，代表參數的取值范圍 -65504 ~ 65504
CV_32S：是一個32位正整數，代表參數的取值范圍 2147483648~2147483647
CV_32F：是一個32位浮點數，代表參數的取值范圍 1.18x10^-38^~3.40x10^38^
CV_64F：是一個64位浮點數，代表參數的取值范圍 2.23x10^-308^~1.79x10^308^

PS:關于浮點數的精度問題和范圍問題，大家可以搜索更詳細的。上面的參數范圍通過網絡匯總得到的。

2.2 通道-channels

在OpenCV定義中，通道數最大為4，最小為1.體現在代碼中，也就是CvType類中定義的C1，C2，C3，C4了。

C1：代表單通道
C2：代表雙通道
C3：代表三通到
C4：代表四通道

在OpenCV中，一個像素點的顏色值采用duble[] 雙精度浮點數組存儲。

而通道就定義了這個double[] 數組的長度。

例如圖片是一個RGB格式的彩色圖片，那么圖片中的一個像素就需要R，G，B三個值混合才能確定具體顏色。

我們就需要一個double[3]的數組來記錄下分別記錄下該像素點下面的R，G，B的值分別是多少。

所以這張圖片采用的就是C3三通道。

而RGB通常是0~255范圍的整數。

OpenCV就通過我們上面介紹的深度來表示顏色的取值范圍。

兩者結合起來就是：

CvType.CV_8UC3 :表示三通道，每個通道內參數的取值范圍為8位正整數，也就是0~255

最后，我們結合Mat創建時的參數來理解就是：

//zinyan:創建了一個4*4尺寸的圖片。每個像素點存儲了一個double[1]的數組，該數組中值的范圍為0~255
Mat mat = new Mat(4, 4, CvType.CV_8UC1); //通常用來表示灰度圖或黑白圖

//zinyan:創建了一個5*5尺寸的圖片。每個像素點存儲了一個double[3]的數組，該數組中值的范圍為0~255
Mat mat1 = new Mat(5, 5, CvType.CV_8UC3); //通常用來表示彩色圖

//zinyan:創建了一個6*6尺寸的圖片。每個像素點存儲了一個double[3]的數組，該數組中值的范圍為0~65535
Mat mat1 = new Mat(6, 6, CvType.CV_16UC3); //通常用來表示彩色圖,顏色值范圍更廣。

歸納一下，CvType定義的都是Mat中的數據存儲的類型。

定義了Mat存儲的像素值是由多少個，每個像素值的取值范圍是多少。

因為針對Mat的各種算法都是處理的每個像素點的數值。處理數值進行計算，就需要告訴算法每個數值的取值范圍是多少。

3. 其他

假如Mat是通過外部傳入過來的。我們如何確定Mat的通道數和每個數值的取值范圍呢？

CvType中提供了相關的查詢方法，可以讓我們通過type類型進行轉換為相應的類型值。

示例如下：

Mat mat = new Mat(4, 4, CvType.CV_8UC3);
int depth = CvType.depth(mat.type()); //輸出結果值為 0 == CvType.CV_8U

Mat mat1 = new Mat(4, 4, CvType.CV_16SC1);
depth = CvType.depth(mat1.type()); //輸出結果值為 3 == CvType.CV_16S

除此之外還可以進行通道數查詢。

Mat mat1 = new Mat(4, 4, CvType.CV_16SC1);
int channels = CvType.channels(mat1.type());  //該值為1

3.1 廢棄 CV_USRTYPE1

關于CvType.CV_USRTYPE1? 的值已經等同于CV_16F?了。所以該參數也被打上了@deprecated注解。代表已經被廢棄

建議大家不要使用。

3.2 ELEM_SIZE 方法

CvType中的其他方法都比較好理解。最后就有一個public static final int ELEM_SIZE(int type) 方法

該方法傳遞type值。也就是所謂的CvType.CV_8UC1等參數值。

然后返回的是一個int變量。

該方法返回的變量是為了表示每個通道中的參數的字節數。1字節表示8bit，也就是8位。

所以我們如果是CV_8U,CV_8S，直接返回通道數就可以了。

如果是16位的數據，就需要返回2*channels?，32位就需要4*channels?，64位需要8*channels。

4.小結

到這里關于OpenCV中的CvType的介紹就結束了。

我們如果在使用過程中出現了有關于CvType的錯誤。那么大部分情況下都在于我們對于CvType的陌生造成的。

或者使用了對于通道和深度有要求的算法造成錯誤。

責任編輯：武曉燕來源： zinyan