如何在不复制数据的情况下将 OpenCV Mat 发送到 MATLAB 工作区？

Posted 2023-02-16

【中文标题】如何在不复制数据的情况下将 OpenCV Mat 发送到 MATLAB 工作区？

【英文标题】：Way to send OpenCV Mat to MATLAB workspace without copying the data?

【发布时间】：2014-12-16 21:55:26

【问题描述】：

当我编写使用 OpenCV 函数的 MEX 文件时，很容易将数据 从 MATLAB 传递到 MEX 环境，而无需复制数据。有没有办法以相同的方式将数据返回 MATLAB？ （也就是说，无需复制数据，也不会导致 MATLAB 崩溃……）

一个简单的例子：

#include "mex.h"
#include "/opencv2/core.hpp"
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs,const mxArray *prhs[])


    Rows=mxGetM(prhs[0]);
    Cols=mxGetN(prhs[0]);
    Mat InMat(Cols,Rows,CV_64FC1,mxGetPr(prhs[0]));//Matlab passes data column-wise 
                                                   // no need to copy data - SUPER!

    InMat=InMat.t();//transpose so the matrix is identical to MATLAB's one

    //Make some openCV operations on InMat to get OutMat...


    //Way of preventing the following code??

    plhs[0]=mxCreateDoubleMatrix(OutMat.rows,OutMat.cols,mxREAL);
    double *pOut=mxGetPr(plhs[0]);

    for (int i(0);i<OutMat.rows;i++)
      for (int j(0);j<OutMat.cols;j++)
         pOut[i+j*OutMat.rows]=OutMat.at<double>(i,j);

【参考方案1】：

通常我像这样进行输入和输出，附加一个指针来处理输入并循环输出元素。但是，我认为输出可以以与输入类似的方式完成，尽管并非没有某种副本。避免复制的唯一方法是使用来自mxArray 的指针创建输出Mat 并就地对其进行操作。当然，这并不总是可能的。但是你可以优雅地复制数据。

您可以利用将缓冲区附加到cv::Mat 的相同技巧（我也是！）从 MATLAB 中引入数据，也可以将其取出。导出数据的技巧是使用 copyTo 恰到好处，这样它就会使用现有的缓冲区，即来自 mxArray 中的 plhs[i] 的缓冲区。

从这样的输入开始：

double *img = mxGetPr(prhs[0]);
cv::Mat src = cv::Mat(ncols, nrows, CV_64FC1, img).t(); // nrows <-> ncols, transpose

您执行一些操作，例如调整大小：

cv::Mat dst;
cv::resize(src, dst, cv::Size(0, 0), 0.5, 0.5, cv::INTER_CUBIC);

要将dst 导入 MATLAB：首先 转置输出（为了将数据重新排序为 col-major 顺序）然后 创建一个输出 cv::Mat来自plhs[0] mxArray 的指针，finally 调用copyTo 以使用转置后的数据填充包装器Mat：

dst = dst.t(); // first!
cv::Mat outMatWrap(dst.rows, dst.cols, dst.type(), pOut); // dst.type() or CV_*
dst.copyTo(outMatWrap); // no realloc if dims and type match

对于以下对copyTo 的调用，确保维度和数据类型完全相同以防止重新分配outMatWrap，这一点非常重要。

注意，当outMatWrap被销毁时，data缓冲区不会被释放，因为引用计数为0（Mat::release()不会释放.data）。

---

可能的模板（绝不是防弹的！）

template <typename T>
void cvToMATLAB(cv::Mat mat, T *p)

    CV_Assert(mat.elemSize1() == sizeof(T));
    mat = mat.t();
    cv::Mat outMatWrap(mat.rows, mat.cols, mat.type(), p);
    mat.copyTo(outMatWrap);

这应该适用于通道>1，只要 MATLAB 数组的大小也是像素顺序（例如 3xMxN）。然后根据需要使用permute。

---

注意copyTo

copyTo 重新分配目标缓冲区的条件是维度或数据类型不匹配：

opencv2\core\mat.hpp 第 347 行（版本 2.4.10），与我的 cmets：

inline void Mat::create(int _rows, int _cols, int _type)

    _type &= TYPE_MASK;
    if( dims <= 2 && rows == _rows && cols == _cols && type() == _type && data )
        return;    // HIT THIS TO USE EXISTING BUFFER!
    int sz[] = _rows, _cols;
    create(2, sz, _type); // realloc!

所以，只要确保你得到正确的大小和数据类型，数据最终会出现在mxArray 缓冲区而不是其他地方。如果操作正确，copyTo 将使用您指定的缓冲区，在每一行调用 memcpy。