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OpenCV 数据类型与矩阵数据结构

在 OpenCV 开发中，处理矩阵数据时需要明确指定数据类型，这直接关系到数据的存储和操作效率。以下是 OpenCV 中常见数据类型及其对应关系和数值范围的详细说明。

OpenCV 数据类型对应关系

OpenCV 提供了多种内置矩阵数据类型，每种类型对应特定的数据存储方式：

• Mat_<uchar>：8位无符号整数，范围为 0 到 255。
• Mat_<char>：8位有符号整数，范围为 -128 到 127。
• Mat_<short>：16位有符号整数，范围为 -32768 到 32767。
• Mat_<ushort>：16位无符号整数，范围为 0 到 65535。
• Mat_<int>：32位有符号整数，范围为 -2147483648 到 2147483647。
• Mat_<float>：32位浮点数，范围为 -FLT_MAX 到 FLT_MAX，支持 INF 和 NAN。
• Mat_<double>：64位浮点数，范围为 -DBL_MAX 到 DBL_MAX，支持 INF 和 NAN。

这些数据类型通过 OpenCV 提供的宏定义来表示，例如 CV_8UMat、CV_32FMat 等。

OpenCV 数据类型的宏定义

以下是 OpenCV 中常用数据类型的宏定义及其对应的数据类型和数值范围：

• CV_8U：8位无符号整数，范围为 0 到 255。
• CV_8S：8位有符号整数，范围为 -128 到 127。
• CV_16U：16位无符号整数，范围为 0 到 65535。
• CV_16S：16位有符号整数，范围为 -32768 到 32767。
• CV_32S：32位有符号整数，范围为 -2147483648 到 2147483647。
• CV_32F：32位浮点数，范围为 -FLT_MAX 到 FLT_MAX。
• CV_64F：64位浮点数，范围为 -DBL_MAX 到 DBL_MAX。

数据类型的应用示例

在 OpenCV 中，矩阵数据类型的选择直接影响数据操作的性能和效果。例如：

• 图像文件通常使用 8 位无符号整数，常见的 OpenCV 数据类型为 CV_8UC1、CV_8UC2 或 CV_8UC3，其中 1、2、3 表示单通道、双通道或三通道图像。
• 浮点数类型通常用于复杂计算，常见的 OpenCV 数据类型为 CV_32FC1、CV_32FC2、CV_32FC3 以及 CV_64FC1、CV_64FC2、CV_64FC3。

Mat 类矩阵数据转换

OpenCV 提供了 convertTo() 方法用于将矩阵数据转换为指定类型。该方法的调用格式如下：

void Mat::convertTo(OutputArray m, int type, double alpha=1.0, double beta=0.0) const

其中：

• m：输出矩阵，若未初始化则会自动分配。
• type：目标矩阵类型，若为负值则保持与输入相同的类型。
• alpha：比例因子。
• beta：增量因子。

例如，以下代码将掩膜矩阵反转：

mask.convertTo(OutputArray m, CV_8UC3, -1.0, 255.0);// 反转后的矩阵 I_new(x,j) = -1 * I(x,j) + 255

通过合理选择 type、alpha 和 beta，可以实现多种数据转换操作，从而满足不同应用场景的需求。

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