opencv数据结构总结

OpenCV里面用到了很多图像相关的数据结构，熟练掌握它们是学习图像的基础。

1、IplImage

IplImage

IplImage 
IPL 图像头 

typedef struct _IplImage
{
int nSize; /* IplImage大小 */
int ID; /* 版本 (=0)*/
int nChannels; /* 大多数OPENCV函数支持1,2,3 或 4 个通道 */
int alphaChannel; /* 被OpenCV忽略 */
int depth; /* 像素的位深度: IPL_DEPTH_8U, IPL_DEPTH_8S, IPL_DEPTH_16U,
IPL_DEPTH_16S, IPL_DEPTH_32S, IPL_DEPTH_32F and IPL_DEPTH_64F 可支持 */
char colorModel[4]; /* 被OpenCV忽略 */
char channelSeq[4]; /* 同上 */
int dataOrder; /* 0 - 交叉存取颜色通道, 1 - 分开的颜色通道.
cvCreateImage只能创建交叉存取图像 */
int origin; /* 0 - 顶—左结构,
1 - 底—左结构 (Windows bitmaps 风格) */
int align; /* 图像行排列 (4 or 8). OpenCV 忽略它，使用 widthStep 代替 */
int width; /* 图像宽像素数 */
int height; /* 图像高像素数*/
struct _IplROI *roi;/* 图像感兴趣区域. 当该值非空只对该区域进行处理 */
struct _IplImage *maskROI; /* 在 OpenCV中必须置NULL */
void *imageId; /* 同上*/
struct _IplTileInfo *tileInfo; /*同上*/
int imageSize; /* 图像数据大小(在交叉存取格式下imageSize=image->height*image->widthStep），单位字节*/
char *imageData; /* 指向排列的图像数据 */
int widthStep; /* 排列的图像行大小，以字节为单位 */
int BorderMode[4]; /* 边际结束模式, 被OpenCV忽略 */
int BorderConst[4]; /* 同上 */
char *imageDataOrigin; /* 指针指向一个不同的图像数据结构（不是必须排列的），是为了纠正图像内存分配准备的 */
}
IplImage;
IplImage结构来自于 Intel Image Processing Library（是其本身所具有的）。OpenCV 只支持其中的一个子集: 

alphaChannel 在OpenCV中被忽略。 
colorModel 和channelSeq 被OpenCV忽略。OpenCV颜色转换的唯一函数 cvCvtColor把原图像的颜色空间的目标图像的颜色空间作为一个参数。
dataOrder 必须是IPL_DATA_ORDER_PIXEL (颜色通道是交叉存取)，然而平面图像的被选择通道可以被处理，就像COI（感兴趣的通道）被设置过一样。
align 是被OpenCV忽略的，而用 widthStep 去访问后继的图像行。 
不支持maskROI 。处理MASK的函数把他当作一个分离的参数。MASK在 OpenCV 里是 8-bit，然而在 IPL他是 1-bit。 
tileInfo 不支持。 
BorderMode和BorderConst是不支持的。每个 OpenCV 函数处理像素的邻近的像素，通常使用单一的固定代码边际模式。 
除了上述限制，OpenCV处理ROI有不同的要求。要求原图像和目标图像的尺寸或 ROI的尺寸必须（根据不同的操作，例如cvPyrDown 目标图像的宽（高）必须等于原图像的宽（高）除以2 ±1)精确匹配，而IPL处理交叉区域，如图像的大小或ROI大小可能是完全独立的。

2、CvMat

CvMat

CvMat 
多通道矩阵 

typedef struct CvMat
{
int type; /* CvMat 标识 (CV_MAT_MAGIC_VAL), 元素类型和标记 */
int step; /* 以字节为单位的行数据长度*/
int* refcount; /* 数据引用计数 */
union
{
uchar* ptr;
short* s;
int* i;
float* fl;
double* db;
} data; /* data 指针 */
#ifdef __cplusplus
union
{
int rows;
int height;
};
union
{
int cols;
int width;
};
#else
int rows; /* 行数 */
int cols; /* 列数*/
#endif
} CvMat;

3、CvArr

CvArr

CvArr 
不确定数组 

typedef void CvArr;
CvArr* 仅仅是被用于作函数的参数，用于指示函数接收的数组类型可以不止一个，如 IplImage*, CvMat* 甚至 CvSeq*. 最终的数组类型是在运行时通过分析数组头的前4 个字节判断。

4、CvPoint2D32f

CvPoint2D32f

CvPoint2D32f 
二维坐标下的点，类型为浮点 

typedef struct CvPoint2D32f
{
float x; /* X坐标, 通常以0为基点*/
float y; /* Y坐标, 通常以0为基点*/
}
CvPoint2D32f;
/* 构造函数 */
inline CvPoint2D32f cvPoint2D32f( double x, double y );
/* 从CvPoint转换来 */
inline CvPoint2D32f cvPointTo32f( CvPoint point );

5、CvPoint

CvPoint

CvPoint 
二维坐标系下的点，类型为整型 

typedef struct CvPoint
{
int x; /* X坐标, 通常以0为基点 */
int y; /* y坐标, 通常以0为基点 */
}
CvPoint;
/* 构造函数 */
inline CvPoint cvPoint( int x, int y );
/* 从 CvPoint2D32f类型转换得来 */
inline CvPoint cvPointFrom32f( CvPoint2D32f point )

6、CvRect

CvRect

CvRect 
矩形框的偏移和大小 

typedef struct CvRect
{
int x; /* 方形的最左角的x-坐标 */
int y; /* 方形的最上或者最下角的y-坐标 */
int width; /* 宽 */
int height; /* 高 */
}
CvRect;
/* 构造函数*/
inline CvRect cvRect( int x, int y, int width, int height );

7、CvHistogram

CvHistogram

CvHistogram
多维直方图 

typedef struct CvHistogram
{
int type;
CvArr* bins;
float thresh[CV_MAX_DIM][2]; /* for uniform histograms */
float** thresh2; /* for non-uniform histograms */
CvMatND mat; /* embedded matrix header for array histograms */
}
CvHistogram;

8、CvMemStorage

CvMemStorage
Growing memory storage 

typedef struct CvMemStorage
{
struct CvMemBlock* bottom;/* first allocated block */
struct CvMemBlock* top; /* the current memory block - top of the stack */
struct CvMemStorage* parent; /* borrows new blocks from */
int block_size; /* block size */
int free_space; /* free space in the top block (in bytes) */
} CvMemStorage;
内存存储器是一个可用来存储诸如序列，轮廓，图形,子划分等动态增长数据结构的底层结构。它是由一系列以同等大小的内存块构成，呈列表型 ---bottom 域指的是列首，top 域指的是当前指向的块但未必是列尾.在bottom和top之间所有的块(包括bottom, 不包括top）被完全占据了空间；在 top和列尾之间所有的块（包括块尾，不包括top)则是空的；而top块本身则被占据了部分空间 -- free_space 指的是top块剩馀的空字节数。

新分配的内存缓冲区（或显式的通过 cvMemStorageAlloc 函数分配，或隐式的通过 cvSeqPush, cvGraphAddEdge等高级函数分配）总是起始于当前块（即top块)的剩馀那部分，如果剩馀那部分能满足要求（够分配的大小）。分配后，free_space 就减少了新分配的那部分内存大小，外加一些用来保存适当列型的附加大小。当top块的剩馀空间无法满足被分配的块（缓冲区）大小时，top块的下一个存储块被置为当前块（新的top块） -- free_space 被置为先前分配的整个块的大小。

如果已经不存在空的存储块（即：top块已是列尾），则必须再分配一个新的块（或从parent那继承,见 cvCreateChildMemStorage)并将该块加到列尾上去。于是，存储器（memory storage)就如同栈（Stack)那样, bottom指向栈底，(top, free_space)对指向栈顶。栈顶可通过 cvSaveMemStoragePos保存，通过 cvRestoreMemStoragePos 恢复指向， 通过 cvClearStorage 重置。 

9、CvSeq

CvSeq
可动态增长元素序列(OpenCV_1.0已发生改变，详见cxtypes.h) Growable sequence of elements 

#define CV_SEQUENCE_FIELDS()
int flags; /* micsellaneous flags */
int header_size; /* size of sequence header */
struct CvSeq* h_prev; /* previous sequence */
struct CvSeq* h_next; /* next sequence */
struct CvSeq* v_prev; /* 2nd previous sequence */
struct CvSeq* v_next; /* 2nd next sequence */
int total; /* total number of elements */
int elem_size;/* size of sequence element in bytes */
char* block_max;/* maximal bound of the last block */
char* ptr; /* current write pointer */
int delta_elems; /* how many elements allocated when the sequence grows (sequence granularity) */
CvMemStorage* storage; /* where the seq is stored */
CvSeqBlock* free_blocks; /* free blocks list */
CvSeqBlock* first; /* pointer to the first sequence block */


typedef struct CvSeq
{
CV_SEQUENCE_FIELDS()
} CvSeq;
结构CvSeq是所有OpenCV动态数据结构的基础。在1.0版本中,将前六个成员剥离出来定义成一个宏. 通过不同寻常的宏定义简化了带有附加参数的结构 CvSeq 的扩展。为了扩展 CvSeq, 用户可以定义一新的数据结构或在通过宏CV_SEQUENCE_FIELDS()所包括的 CvSeq 的域后在放入用户自定义的域。

有两种类型的序列 -- 稠密序列和稀疏序列。稠密序列都派生自 CvSeq, 它们用来代表可扩展的一维数组 -- 向量，栈，队列，双端队列。数据间不存在空隙（即：连续存放）-- 如果元素从序列中间被删除或插入新的元素到序列中（不是两端），那么此元素后边的相关元素会被移动。稀疏序列都派生自 CvSet,后面会有详细的讨论。它们都是由节点所组成的序列，每一个节点要么被占用空间要么是空，由 flag 标志指定。这些序列作为无序的数据结构而被使用，如点集，图，哈希表等。

域 header_size(结构的大小) 含有序列头部节点的实际大小，此大小大于或等于 sizeof(CvSeq).当这个宏用在序列中时,应该等于 sizeof(CvSeq),若这个宏用在其他结构中,如CvContour,结构的大小应该大于sizeof(CvSeq); 域 h_prev, h_next, v_prev, v_next 可用来创建不同序列的层次结构。域 h_prev, h_next 指向同一层次结构前一个和后一个序列，而域 v_prev, v_next指向在垂直方向上的前一个和后一个序列，即：父亲和子孙。

域 first 指向第一个序列快，块结构在后面描述。 

域 total 包含稠密序列的总元素数和稀疏序列被分配的节点数。 

域 flags 的高16位描述（包含）特定的动态结构类型（CV_SEQ_MAGIC_VAL 表示稠密序列,CV_SET_MAGIC_VAL 表示稀疏序列），同时包含形形色色的信息。

低 CV_SEQ_ELTYPE_BITS 位包含元素类型的 ID(标示符）。大多数处理函数并不会用到元素类型，而会用到存放在 elem_size 中的元素大小 。如果序列中包含 CvMat 中的数据，那么元素的类型就与 CvMat 中的类型相匹配， 如：CV_32SC2 可以被使用为由二维空间中的点序列， CV_32FC1用为由浮点数组成的序列等。通过宏 CV_SEQ_ELTYPE(seq_header_ptr) 来获取序列中元素的类型。处理数字序列的函数判断： elem.size 等同于序列元素的大小。除了与 CvMat 相兼容的类型外，还有几个在头 cvtypes.h 中定义的额外的类型。 

10、CvBox2D

CvBox2D
旋转的二维盒子 

typedef struct CvBox2D
{
CvPoint2D32f center; /* 盒子的中心 */
CvSize2D32f size; /* 盒子的长和宽 */
float angle; /* 水平轴与第一个边的夹角，用弧度表示*/
}
CvBox2D;

11、CvConvexityDefect

用来描述一个简单轮廓凸性缺陷的结构体

typedef struct CvConvexityDefect
{
    CvPoint* start; /* 缺陷开始的轮廓点 */
    CvPoint* end; /* 缺陷结束的轮廓点 */
    CvPoint* depth_point; /* 缺陷中距离凸形最远的轮廓点(谷底) */
    float depth; /* 谷底距离凸形的深度*/
} CvConvexityDefect;

Picture. 手部轮廓的凸形缺陷.