将OpenCV矩阵循环转换为JavaCV

Question

我不久前得到了《学习OpenCV》这本O'Reilly出版的书籍，自那以后，我一直忙于将其中所有的示例代码从OpenCV转换为JavaCV，并且通常还会进行一些我自己的修改。同时，我尽可能地遵循纯OpenCV（C语言）代码，避免Java。例如，我通过JavaCV中的OpenCV highgui包直接实现了所有界面元素，而不是通过Java Swing。通过这样做，我希望能够在相对短的时间内学习OpenCV库和一些C语言，建立一个有用的函数库，如果以后决定转向纯OpenCV，我可以轻松地将其转换为C语言。

无论如何，我对C语言知之甚少，有时在处理指针时遇到麻烦。该书推荐以下代码作为迭代3通道矩阵的最佳方法：

float sum( const CvMat* mat ) {
    float s = 0.0f;
    for(int row=0; row<mat->rows; row++ ) {
        const float* ptr = (const float*)(mat->data.ptr + row * mat->step);
        for( col=0; col<mat->cols; col++ ) {
            s += *ptr++;
        }
    }
    return( s );
}

这里是代码的解释：

在计算矩阵指针时，记住矩阵元素数据是一个联合体。因此，在取消引用此指针时，必须指示联合体的正确元素，以便获得正确的指针类型。然后，要偏移该指针，必须使用矩阵的步骤元素。如前所述，步长元素以字节为单位。为了安全起见，最好将指针算术运算转换为字节，然后再转换为适当的类型，即float。尽管CVMat结构具有与旧的IplImage结构兼容的高度和宽度概念，但我们改用更现代的行和列。最后，请注意，我们为每一行重新计算ptr，而不是仅从开头开始，然后在每次读取时递增该指针。这可能看起来过于复杂，但由于CvMat数据指针可以指向较大数组中的ROI，因此不能保证数据在行之间连续。

然而，我在将其转换为JavaCV时遇到了问题。 ptr字段（指针）似乎是一个浮点数，这让我感到困惑。我认为它实际上不是一个“指针”，而是将每个像素的值相加的值？或者它实际上是一个指针，s值在给定行内找到所有列的总和？

无论如何，如果有人为我发布一些JavaCV代码以进行等效循环，我将不胜感激。我知道还有其他访问每个像素的CvMat的方法，但据我所知，它们都不够高效或准确。

- flamming_python

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就我所看到的例子，矩阵被视为二维、灰度、浮点数据类型。所有像素值都被累加到s中，成为累积亮度。ptr实际上是一个指针，它指向数组中的任意点，ptr[x]等于(const float*)(mat->data.ptr + row * mat->step)[x];。ptr被初始化为给定像素并递增，因此[x]不是必需的，只需使用*进行解引用，相当于[0]。 - Mark Jeronimus

@zom 指针是如何递增的？根据我对代码的理解，指针被赋予像素的值？还是被赋予像素的位置？如果是前者，那么当操作 ptr++ 发生时，不会使指定的像素值增加，而是会导致指针指向下一个像素吗？如果是后者，那么实际的像素值何时何地被分配给 s？太多问题了。 - flamming_python

先去阅读这个：http://c-faq.com/ptrs/index.html - Mark Jeronimus

关于那个长句子，可以这样理解：mat是矩阵。->data是从mat中获取的数据字段。.ptr是从data中获取的ptr字段，它是一个char*（指向字符的指针，可以是单个或数组）。+ row * mat->step对指针执行算术运算，以指向x、y=0、row的指定数组索引。(const float*)将其强制转换为[不允许更改的float指针]。指针值不会改变，但在使用它时，将访问float而不是char，并且在执行指针算术时，现在假定一个元素是float的长度（4个字节），因此ptr++会增加4。 - Mark Jeronimus

Answer 1

您提供的示例最好转换为Java，如下所示：

float sum(CvMat mat) {
    final int rows = mat.rows();
    final int cols = mat.cols();
    final int step = mat.step()/4;
    FloatBuffer buf = mat.getFloatBuffer();
    float s = 0.0f;
    for (int row = 0; row < rows; row++) {
        buf.position(row * step);
        for (int col = 0; col< cols; col++) {
            s += buf.get();
        }
    }
    return s;
}

- Samuel Audet

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谢谢Sam，很高兴能从JavaCV的开发者那里得到答案！不过我已经解决了那个问题。 - flamming_python

好的，太棒了！但是如果它回答了你最初发布的问题，你仍然应该接受这个答案... - Samuel Audet

Answer 2

这里是我通过尝试和错误最终得到的变体; 用于迭代3通道矩阵并应用非常简单的滤镜（我相信Samuel的示例已经很好地涵盖了灰度值求和）。

static IplImage setSaturate_sv(IplImage imgIn) {
    IplImage imgOut = cvCloneImage(imgIn);
    ByteBuffer pointer = imgOut.getByteBuffer();

    int height = imgIn.height();
    int width = imgIn.width();
    int widthStep = imgIn.widthStep();
    int nChannels = imgIn.nChannels();
    int rowIndex;

    for (int row = 0; row < height; row++) {
        rowIndex = row * widthStep;
        for (int col = 0; col < width; col++) {
            pointer.put((rowIndex + (col * nChannels) + 1), (byte)255);
            pointer.put((rowIndex + (col * nChannels) + 2), (byte)255);
            pointer.put((rowIndex + (col * nChannels) + 3), /* leave alone */);
        }
    }
    return imgOut;
}   

- flamming_python