弄明白OpenCV中的CvType各种参数意义以及相关方法

1. 前言

本篇内容基于java环境下，介绍OpenCV 4.6.0v 中创建 Mat 对象时传递的 CvType 参数。

如果你不太能理解CvType.CV_8UCX，CvType.CV_8SCX，CvType.CV_16UCX，CvType.CV_16SCX等等参数的作用和意义。

那么，这篇文章https://zinyan.com/?p=493可以帮你解惑。

以下内容基于OpenCV SDK 4.6.0v

2. CvType

这个类型主要是用来定义Mat中的数据类型的。常见使用场景就是在创建Mat的时候，进行定义。

那么CvType这个类型会定义哪些参数呢？很简单它决定了Mat中的图片数据的两个基本指标：

通道channels：也就是mat.channels() 返回的值只能是1~4 这三个参数。
深度depth：也就是mat中每个像素参数的储值范围。该值存储在每个通道中的byte[]数组中，每个数组中的数值的范围就是由深度进行决定的。

关于通道的概念，我前面有篇文章介绍过https://zinyan.com/?p=493。如果不太了解通道的概念可以阅读上篇内容。

2.1 深度-depth

我们通过CvType源码可以看到，OpenCV已经定义好了8种深度参数：

  public static final int
            CV_8U = 0,
            CV_8S = 1,
            CV_16U = 2,
            CV_16S = 3,
            CV_32S = 4,
            CV_32F = 5,
            CV_64F = 6,
            CV_16F = 7;

上面名称中的8U,8S,16U,16S,32S,64F,16F等等前面的数字代表了比特数

也就是说：8bite，16bite，32bite，64bite。用来定义取值范围，后面的字母U，S，F代表了符号和精度。

U : unsigned int , 无符号整形，也就正整数
S : signed int , 有符号整形，包括负数和正数，但是都是整数
F : float , 单精度浮点型,也就是带小数点。（PS：Float类型本身是支持负数的）

所以结合定义我们就能理解：

CV_8U：是一个8位正整数，代表参数的取值范围 0~255
CV_8S：是一个8位正负数，代表参数的取值范围 -128~127
CV_16U：是一个16位正整数，代表参数的取值范围 0~65535
CV_16S：是一个16位正负数，代表参数的取值范围 -32768~32767
CV_16F：是一个16位浮点数，代表参数的取值范围 -65504 ~ 65504
CV_32S：是一个32位正整数，代表参数的取值范围 2147483648~2147483647
CV_32F：是一个32位浮点数，代表参数的取值范围 1.18x10^-38~3.40x10³⁸
CV_64F：是一个64位浮点数，代表参数的取值范围 2.23x10^-308~1.79x10³⁰⁸

PS:关于浮点数的精度问题和范围问题，大家可以搜索更详细的。上面的参数范围通过网络汇总得到的。

2.2 通道-channels

在OpenCV定义中，通道数最大为4，最小为1.体现在代码中，也就是CvType类中定义的C1，C2，C3，C4了。

C1：代表单通道
C2：代表双通道
C3：代表三通道
C4：代表四通道

在OpenCV中，一个像素点的颜色值采用duble[] 双精度浮点数组存储。

而通道就定义了这个double[] 数组的长度。

例如图片是一个RGB格式的彩色图片，那么图片中的一个像素就需要R，G，B三个值混合才能确定具体颜色。

我们就需要一个double[3]的数组来记录下分别记录下该像素点下面的R，G，B的值分别是多少。

所以这张图片采用的就是C3三通道。

而RGB通常是0~255范围的整数。

OpenCV就通过我们上面介绍的深度来表示颜色的取值范围。

两者结合起来就是：

CvType.CV_8UC3 :表示三通道，每个通道内参数的取值范围为8位正整数，也就是0~255

最后，我们结合Mat创建时的参数来理解就是：

//zinyan:创建了一个4*4尺寸的图片。每个像素点存储了一个double[1]的数组，该数组中值的范围为0~255
Mat mat = new Mat(4, 4, CvType.CV_8UC1); //通常用来表示灰度图或黑白图

//zinyan:创建了一个5*5尺寸的图片。每个像素点存储了一个double[3]的数组，该数组中值的范围为0~255 
Mat mat1 = new Mat(5, 5, CvType.CV_8UC3); //通常用来表示彩色图

//zinyan:创建了一个6*6尺寸的图片。每个像素点存储了一个double[3]的数组，该数组中值的范围为0~65535 
Mat mat1 = new Mat(6, 6, CvType.CV_16UC3); //通常用来表示彩色图,颜色值范围更广。

归纳一下，CvType定义的都是Mat中的数据存储的类型。

定义了Mat存储的像素值是由多少个，每个像素值的取值范围是多少。

因为针对Mat的各种算法都是处理的每个像素点的数值。处理数值进行计算，就需要告诉算法每个数值的取值范围是多少。

3. 其他

假如Mat是通过外部传入过来的。我们如何确定Mat的通道数和每个数值的取值范围呢？

CvType中提供了相关的查询方法，可以让我们通过type类型进行转换为相应的类型值。

示例如下：

Mat mat = new Mat(4, 4, CvType.CV_8UC3);
int depth = CvType.depth(mat.type()); //输出结果值为 0 == CvType.CV_8U

Mat mat1 = new Mat(4, 4, CvType.CV_16SC1);
depth = CvType.depth(mat1.type()); //输出结果值为 3 == CvType.CV_16S

除此之外还可以进行通道数查询。

 Mat mat1 = new Mat(4, 4, CvType.CV_16SC1);
 int channels = CvType.channels(mat1.type());  //该值为1

3.1 废弃 CV_USRTYPE1

关于CvType.CV_USRTYPE1 的值已经等同于CV_16F了。所以该参数也被打上了@deprecated注解。代表已经被废弃

建议大家不要使用。

3.2 ELEM_SIZE 方法

CvType中的其他方法都比较好理解。最后就有一个public static final int ELEM_SIZE(int type) 方法

该方法传递type值。也就是所谓的CvType.CV_8UC1等参数值。

然后返回的是一个int变量。

该方法返回的变量是为了表示每个通道中的参数的字节数。1字节表示8bit，也就是8位。

所以我们如果是CV_8U,CV_8S，直接返回通道数就可以了。

如果是16位的数据，就需要返回2*channels，32位就需要4*channels，64位需要8*channels。

4.小结

到这里关于OpenCV中的CvType的介绍就结束了。

我们如果在使用过程中出现了有关于CvType的错误。那么大部分情况下都在于我们对于CvType的陌生造成的。

或者使用了对于通道和深度有要求的算法造成错误。

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