【原】Opencv系列1.3--Opencv数据结构

Opencv数据结构整体分为三大类

i.基本数据类型，直接由C++数据元素(int,float,等等)组成，如简单向量、简单矩阵或者表示几何概念的点、矩形、大小等等；

ii.helper objects，用于表示抽象的概念，如garbage-collecting pointer class、range objects;

iii.大数组类型，用于包含大规模数组、大规模几何元素、大规模基本数据类型；典型例子如cv::Mat类，用于表示任意维度数组包含任意基本数据类型；

iv.标准容器库，STL；

Ⅰ、基本数据类型

cv::Point类型

点类型，与固定向量类型cv::Vec紧密相连，它是两个或三个基本元素值得容器，当然点也可以根据其本身的模板生成；点类型和固定向量类型的主要区别在于：它可以通过变量名访问(mypoint.x，mypoint.y等等)，而不是通过向量序号(myvec[0]，myvec[1]等等)；

点类型也具有其化名形式，如：

cv::Point2i表示二维点，整型

cv::Point2f表示二维点，单精度

cv::Point2d表示二维点，双精度

cv::Point3i表示三维点，整型

cv::Point3f表示三维点，单精度

cv::Point3d表示三维点，整型

下表是点类型支持的操作：默认构造、复制构造、值构造、强制转化为固定向量类型、访问成员、点积、叉乘；

cv::Scalar类型

实际上是一个四维点类型；但本质上cv::Vec<double,4>。

对于Scalar类型，强制转化为固定向量类型并未出现在上表，这是因为，它直接继承与固定向量类型模板的实例化。所以它继承了固定向量类型的所有代数操作、成员访问函数和其他性质。

cv::Size类型

实际上类似于相对应的点类型，并可以强制互相转化。主要区别在于，点类型数据成员通过x和y访问，而size类型则通过width和height访问。size类型的三个化名是：cv::Size，cv::Size2i，cv::Size2f；前两个是等价的。

size类型无法强制转化为固定向量类型，但是点类型和固定向量类型可以强制转化为size类型；

cv::Rect类型

矩形类，Rect类包括四个成员，分别是Point类型(x,y)(代表左上角)、Size类型宽width和高height，但是矩形类并未继承Point类或Size类。

cv::RotatedRect类型

该类型非模板类，它是一个容器，包含一个Point2f为中心、一个Size2f为大小，一个单精度数为角度，表示矩形绕中心旋转的角度。它与Rect类型最大的区别在于分别相对于中心和左上角为参考。

固定矩阵类

cv::Matx<>:模板类，固定矩阵类型，主要用于具体的小型矩阵，它的维度已知；常用的是其化名如：cv::Matx{1,2,3,4,5,6}{1,2,3,4,5,6}{f,d}；

固定向量类

固定向量类型源于固定矩阵类型；

cv::Vec<>：模板类，固定向量类型，包含元素的容器类；

cv::Vec<>模板类不一定会常用，常用的是其化名如：

cv::Vec2i表示二维整型向量；

cv::Vec3i表示三维整型向量

cv::Vec4d表示4维双精度向量

cv::Vec{2,3,4,6}{b,2,s,i,f,d}表示{2-6维}{六种数据结构}：任意组合；

注：为何不适用STL类型，区别在于固定向量类型(cv::Vec)倾向于小向量，维度已知，使编译效率提高；

复数类

   复数类型complex<>，与STL中复数类型的区别在于，前者通过re和im访问变量，后者通过real()和imag()。

Ⅱ、Helper对象

Helper对象在控制各种算法或者在对容器进行各种操作十分重要。此外，还有一种重要对象，智能指针cv::Ptr，使我们免于担心对象内存的分配与销毁。

cv::TermCriteria类型

大多数算法要求明确退出程序的条件，一般停止标准采用的形式有有限次迭代(COUNT或MAX_ITER)或者某种误差参数(足够接近时退出，成为EPS，epsilon)。大多数情况下，会同时使用两种停止标准。

cv::TermCriteria类型有三个成员变量，type/maxCount/epsilon，它们可以直接设定，也可以通过构造器设定TermCriteria(int type, int maxCount, double epsilon)。

type:可设定为cv::TermCriteria::COUNT或TermCriteria::EPS，前者等同于cv::TermCriteria::Max_ITER；当达到最大迭代次数时，算法需结束；当使用EPS时，在误差收敛达到epsilon以下时，算法需结束。

cv::Range类型

Range类型用于指定连续的整数序列，包含两个元素start和end，通过构造器cv::Range(int start, int end)进行初始化。生成结果包括起始值，但不含终值，如cv::Range rng(0,4)包括1，2，3,但不含4。

size()函数，可以得到其元素数量，如上面实例，rng.size()=4；

empty()函数，可以判断是否为空；

all()函数，可以得到可用范围；

cv::Ptr类型和垃圾回收101

智能指针cv::Ptr，使我们可以创建某个对象的引用，从而使用这个对象，也可以对这个对象创建多个引用，并且引用数量被计数下来。如果引用离开代用范围，则智能指针引用数量减少，当所有引用都消失，则该对象会被销毁。

具体操作情况是：首先，针对某个待使用类对象创建指针模板实例，通过调用cv::Ptr<Matx33f> p(new cv::Matx33f)，或者cv::Ptr<Matx33f> p=makePtr<cv::Matx33f>。模板对象的构造器将一个指针指向对象，此时智能指针p就像是普通的指针一样，可以使用operator*()和operator->()的操作。

empty()函数，判断指针所指对象是否被销毁，判断指针是否为空。

addref()增加内部指针数量

release()减少内部指针数量

delete_obj()当指针数量为零时会被自动调用，默认情况下该函数被定义但不进行任何操作；

cv::Exception类型和异常处理

cv使用异常处理错误，其异常类cv::Exception类源于STL异常类std::exception，并不存在任何特殊，仅是存在于cv:命名空间。

cv::Exception成员有code/err/func/file/line，分别表示错误数值代码、表示错误的字符解释、错误所在函数名字、错误所在文件名、错误所在行数。

cv::DataType<>模板，待后期补充；

cv::InputArray和cv::OutputArray类，待后期补充；

Ⅲ、实用函数

实用函数在处理数学或其他操作时效率更高，主要涉及数学、测试、错误生成、内存和线程处理、优化等等；

cv::Ceil()

int cvCeil(float x)，给定单精度浮点数x,计算不小于x的最大整数；

cv::cubeRoot()

float cv::cubeRoot(float x);计算x的立方根；

cv::fastAtan2()

float cv::fastAtan2(float y, float x);

cv::getTickCount()

int64 cv::getTickCount(void)，根据系统结构，返回计时数量。每个计时数对应的时间可根据cv::getTickFrequency()得到；但是首选使用cv::getCPUTickCount()计数；

cv::getTickFrequency()

double cv::getTickFrequency(void)，计算每个计时tick对应的时间，取决于系统结构；

cv::getNumThreads()

int cv::getNumThreads(void)，返回OpenCV正在使用的线程数量；

cv::getThreadNum()

int cv::getThreadNum(void)，正在执行的线程序号；

cvIsInf()

int cvIsInf(double x)，如果x是正或负无穷大返回1，否则返回0；

cvIsNaN()

int cvIsNaN(double x)，如果x非数返回1，否则返回0；

cvRound()

int cvRound(double x)，返回最接近的整数；

cvFloor()

int cvFloor(float x)，返回不大于x的最大整数；

cv::setUseOptimized()

void cv::setUseOptimized(bool on_off)；如果false,关闭优化算法；如果在安装库时没有取消，默认情况下，是开启；

cv::useOptimized()

bool cv::useOptimized(void);如果开启优化，返回true;

cv::getOptimalDFTSize()

int cv::getOptimalDFTSize(int n):该函数将数组大小作为参数返回最适合cv::dft()的大小；使用该结果创造一个更大数组，将数据复制填充进去并用0填充剩余部分；

cv::fastMalloc()

void* cv::fastMalloc(size_t size):如果缓冲大小超过16个字节，则返回的缓冲按照16个进行对齐；

cv::allignSize()

size_t cv::allignSize(size_t sz, int n=sizeof(T));

cv::allignPtr()

template<T> T* cv::allignPtr(T* ptr, int n=sizeof(T))：给定任意类型指针，计算相同类型对齐后的指针；

(T*) (((size_t)ptr+n+1)& -n)