将线性阵列转换为2D矩阵

时间：2012-11-12 09:15:18

标签： c++ opencv

我有一个浮点指针（数组），代表一个图像。 它的元素数量和索引的宽度*高度。 图像不像矩阵，它的原点在左上角。 相反，它的原点位于左下方，就像在carthesian坐标系中一样。 达到最大宽度后，它会从左侧的下一行开始。

所以我想有效地将​​这个数组转换为2D矩阵（可选：opencv）。

如何以良好有效的方式做到这一点？ 我该如何将其转换回来？

提前致谢。

3 个答案:

答案 0 :(得分：3)

我会在湖中扔一块石头，看着涟漪。注意：我有没有想法调用者对xformed数据的期望，主要是由于我对OpenCV的初步了解。然而，转型的核心问题似乎很简单。如果我离开基地，请留下评论，我会放弃答案。我提出了两种方法，一种是就地数据反转，另一种是使用C ++类进行简单访问器包装。

就地反转：如果调用者需要反转行以适应传递给API的用法，则可以在适当的位置完成。一旦您使用倒置数据完成，请确保再次执行此操作。纯粹面向字节的一个例子是：

// in-place inversion of the linear matrix to re-origin.
void mat_invert(float *data, size_t height, size_t width)
{
    // must be at least 2 rows high for this to mean anything.
    if (height < 2)
        return;

    // setup a pair of pointers to walk the rows in byte-form
    unsigned char* top = (unsigned char*)data;
    unsigned char *bottom = (unsigned char *)(data + (height-1)*width);
    size_t row_width = sizeof(data[0]) * width;
    while (top < bottom)
    {
        for (size_t i=0; i<row_width; i++)
        {
            *top ^= *bottom;
            *bottom ^= *top;
            *top++ ^= *bottom++;
        }
        bottom -= 2*row_width;
    }
}

示例用法：

int main(int argc, char *argv[])
{
    const size_t w = 10;
    const size_t h = 5;

    float ar[h*w];
    memset(ar, 0, sizeof(ar));

    ar[0]       = 0.1;
    ar[1*w + 1] = 1.1;
    ar[2*w + 2] = 2.1;
    ar[3*w + 3] = 3.1;
    ar[4*w + 4] = 4.1;

    // dump original
    for (size_t i=0; i<h; i++)
    {
        for (size_t j=0; j<w; j++)
            cout << ar[i*w+j] << ' ';
        cout << endl;
    }
    cout << endl;

    // invert original
    mat_invert(ar, h, w);
    for (size_t i=0; i<h; i++)
    {
        for (size_t j=0; j<w; j++)
            cout << ar[i*w+j] << ' ';
        cout << endl;
    }
    cout << endl;

    // invert again
    mat_invert(ar, h, w);
    for (size_t i=0; i<h; i++)
    {
        for (size_t j=0; j<w; j++)
            cout << ar[i*w+j] << ' ';
        cout << endl;
    }
    cout << endl;

    return EXIT_SUCCESS;
}

结果：

0.1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 
0 1.1 0 0 0 0 0 0 0 0 
0 0 2.1 0 0 0 0 0 0 0 
0 0 0 3.1 0 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 4.1 0 0 0 0 0 

0 0 0 0 4.1 0 0 0 0 0 
0 0 0 3.1 0 0 0 0 0 0 
0 0 2.1 0 0 0 0 0 0 0 
0 1.1 0 0 0 0 0 0 0 0 
0.1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 

0.1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 
0 1.1 0 0 0 0 0 0 0 0 
0 0 2.1 0 0 0 0 0 0 0 
0 0 0 3.1 0 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 4.1 0 0 0 0 0

隐式访问类：如果你需要的只是为你完成的虚拟行/高度数学运算，以下就足够了：

#include <iostream>
#include <exception>
#include <stdexcept>
using namespace std;

class matrix_xform
{
private:
    size_t width, height;
    float *data;

public:
    matrix_xform(float *data, size_t height, size_t width)
        : data(data), width(width), height(height)
    {
    }

    float * operator[](size_t x)
    {
        if (x > (height-1))
            throw std::out_of_range("matrix_xform[x]");
        return data + (width * (height - 1 - x));
    }

    const float * operator[](size_t x) const
    {
        if (x > (height-1))
            throw std::out_of_range("matrix_xform[x]");
        return data + (width * (height - 1 - x));
    }
};

示例用法：

int main(int argc, char *argv[])
{
    const size_t w = 10;
    const size_t h = 5;

    float ar[h*w];
    memset(ar, 0, sizeof(ar));

    matrix_xform mat(ar, h, w);
    mat[0][0] = 1.0;
    mat[1][1] = 1.0;
    mat[2][2] = 1.0;
    mat[3][3] = 1.0;
    mat[4][4] = 1.0;

    // dump original
    for (size_t i=0; i<h; i++)
    {
        for (size_t j=0; j<w; j++)
            cout << ar[i*w+j] << ' ';
        cout << endl;
    }
    cout << endl;

    // dump using accessor
    for (size_t i=0; i<h; i++)
    {
        for (size_t j=0; j<w; j++)
            cout << mat[i][j] << ' ';
        cout << endl;
    }

    return EXIT_SUCCESS;
}

结果：

0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 
0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 
0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 

1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 
0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 
0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 1 0 0 0 0 0

我希望涵盖OP正在寻找的每个基地。

答案 1 :(得分：1)

据我了解您的问题，您希望将数组传递给OpenCV API，以便将其解释为(top,left)索引的二维矩阵。下面的示例说明了一种简单的方法，无需重新排列任何数组：

float a[8] = {1,2,3,4,5,6,7,8};  //your array containing the image
int img_width = 2;
int img_height = 4;
float** b = new float*[img_height];
for(int i=img_height ; i>0; i--)
    b[img_height-i] = a+ (i-1)*img_width;

//call your API
do_something(b,img_height,img_width); 


//your OpenCV API that expects a 2-d matrix 
void do_something(float** x , int r, int c){};

如果需要，可以将其转换为便捷函数/宏，在调用OpenCV API之前，可以调用该函数以获得所需格式的二维矩阵。此外，一旦完成，不要忘记为为此目的创建的临时数组取消分配内存。

答案 2 :(得分：0)

将图像处理API规划为

 void my_func (int *src, int *dst, int x_stride, int y_stride, int N);

使得在连续记忆中进行迭代变得容易，同时在向左 - 向右之间翻转扫描方向，但也在向上 - 向下翻转之间。

如果API是针对不同的输入而设计的。输出步幅，还可以改变每个图像元素的字节数（例如，从RGBA到RGB或从24位RGB到16位R5G6B5，从int到float等颜色模式改变）还有图像宽度（和高度......）。

重点是，无论图像的每一行的位置如何，数学都应该是相同的。

其中一项功能可以是：

 copy_row(int *src, int* dst, int N, int x_stride);
 copy_2D_mem(int *src_base, int* dst_base, int N, int M, int y_stride, int x_stride);

然后，很多现有的opencv算法很可能不关心图像的方向。写自己的，可以使用相同的方法。

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