Java OpenCV学习之Mat的基本操作详解

1.概述

OpenCV是一个广泛应用于计算机视觉领域的开源库。从其名称可以看出，它最初是为C ++编写的，但随着时间的推移，也有了Java等其他语言版本。这篇文章是关于OpenCV的Java版本的Mat类的基本操作和用法优化的攻略。

2.Mat的基本操作

Mat是OpenCV中最常用的类，是处理图像和矩阵的数据类型。它定义了一个多维数组结构，可以存储几乎所有类型的数据，因此在处理图像和矩阵中的数据时是非常有用的。在Java中，Mat类可以通过JavaCV或OpenCV的Java接口访问。

2.1.Mat的创建

Mat对象可以通过构造函数进行创建。它的最基本的构造函数定义如下：

public Mat(int rows, int cols, int type);

其中，rows和cols分别表示矩阵的行和列，type表示矩阵的数据类型，例如CV_8UC1表示8位无符号单通道矩阵，CV_32FC3表示32位浮点三通道矩阵。

下面是创建一个3x3的黑色正方形矩阵的示例：

Mat blackSquare = new Mat(3,3,CV_8UC1,new Scalar(0));

这里我们创建了一个行和列都为3，通道数为1（黑白），精度为无符号8位的矩阵对象。

2.2.Mat的复制和赋值

Mat类的复制和三种方式。分别是：

• 浅拷贝：Mat变量之间的赋值是浅拷贝，这意味着两个Mat对象引用相同的矩阵数据。

• 深拷贝：将Mat对象赋值给另一个Mat对象时，通过调用“clone()”方法来进行深复制。这会创建一个新的Mat对象，它的数据是相同的，但与原始Mat对象的数据不同。

• 复制构造函数：Mat支持复制构造函数来进行深复制。

示例代码：

Mat originalMat = new Mat(3, 3, CV_8UC1, new Scalar(200));
Mat clonedMat = originalMat.clone();     //深复制
Mat copyMat1 = originalMat;     //浅拷贝
Mat copyMat2 = new Mat(originalMat);    //深复制

2.3. Mat的访问

Mat对象中的数据可以通过Mat对象的行和列访问，也可以通过指针访问。可以使用put()和get()方法访问Mat对象中的数据。Mat对象中的数据类型必须与put()或get()中的数据类型相同。详细访问方式如下：

byte[] data = new byte[rows * cols * mat.channels() * dataTypeSizeInBytes];

/*访问其中一个元素*/
data[index] = value;

/*获取每个元素值*/

for (int i = 0; i < rows; i++) {
            for (int j = 0; j < cols; j++) {
                double[] rowData = mat.get(i, j);
                for (int k = 0; k < rowData.length; k++) {
                    if (mat.channels() > 1) {
                    }
                    System.out.println("i = " + i + ", j = " + j + ", k = " + k + ", data = " + rowData[k]);
                }
            }
}
/*设置每个元素的值*/
for (int i = 0; i < rows; i++) {
            for (int j = 0; j < cols; j++) {
                double[] rowData = new double[mat.channels()];
                rowData[0] = 5;
                if (mat.channels() > 1) {
                    rowData[1] = 10;
                }
                mat.put(i, j, rowData);
            }
}

3.示例操作

下面是两个关于Mat类的实际操作程序示例：

3.1.图像转灰度

以下代码演示了如何将图像转换为灰度。Mat对象被读入为彩色图像（三通道），并转换为灰度。然后使用imwrite()方法将其写入磁盘。

Mat inputImage = Imgcodecs.imread(FILENAME, Imgcodecs.IMREAD_COLOR);
Mat grayImage = new Mat();
Imgproc.cvtColor(inputImage, grayImage, Imgproc.COLOR_BGR2GRAY);
Imgcodecs.imwrite("gray.jpg", grayImage);

3.2.连通组件分析

下面的示例演示如何使用Mat对象执行连通属性分析。在此示例中，使用二值图像（黑色和白色），通过MatOfRect2d类来获取图像上的所有连通块。

Mat inputImage = Imgcodecs.imread(FILENAME, Imgcodecs.IMREAD_GRAYSCALE);
Mat binaryImage = new Mat();
Mat labels = new Mat();
Mat stats = new Mat();
Mat centroids = new Mat();

double thresh = 254;
double maxval = 255;
Imgproc.threshold(inputImage, binaryImage,thresh, maxval, Imgproc.THRESH_BINARY);
Imgproc.connectedComponentsWithStats(binaryImage, labels, stats, centroids);

List<MatOfPoint> contours = new ArrayList<>();
Mat hierarchy = new Mat();
Imgproc.findContours(binaryImage, contours,hierarchy,Imgproc.RETR_EXTERNAL, Imgproc.CHAIN_APPROX_SIMPLE);

4.总结

在本文中，我们介绍了Java OpenCV中的Mat类并提供了一些基本操作示例。Mat是OpenCV在Java中的中心数据结构，具有广泛的应用。这篇文章是OpenCV的Java版本提供了一个基本的指南，并为您提供了基本操作的代码示例。