OpenCV如何处理Mat作为指针来加速代码？

Posted 2023-02-22

【中文标题】OpenCV如何处理Mat作为指针来加速代码？

【英文标题】：OpenCV How to deal with Mat as pointer to speed up the code?

【发布时间】：2019-11-07 11:20:23

【问题描述】：

我正在尝试将指针与 cv::Mat 一起使用，但我不太明白。

当我尝试这个时：

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <iostream>

using namespace cv;
using namespace std;

int main()

    Mat src = imread("image.png");
    Mat img;
    Mat temp;

    img = Mat(src.rows, src.cols, CV_8UC1, cv::Scalar(0));
    temp = Mat(src.rows, src.cols, CV_8UC1, cv::Scalar(0));

    temp = img(Range(10, 20), Range(40, 60));
    temp.setTo(255);

    imshow("img", img);
    waitKey();
    return 0;

它有效，没有问题。但是，当我将其更改为：

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <iostream>

using namespace cv;
using namespace std;

int main()

    Mat src = imread("image.png");
    Mat* img;
    Mat* temp;

    *img = Mat(src.rows, src.cols, CV_8UC1, cv::Scalar(0));
    *temp = Mat(src.rows, src.cols, CV_8UC1, cv::Scalar(0));

    temp = img(Range(10, 20), Range(40, 60));
    temp.setTo(255);

    imshow("img", *img);
    waitKey();
    return 0;

我收到此错误：

明显调用括号前的表达式必须有 (pointer-to-) 函数类型

在

temp = img(Range(10, 20), Range(40, 60));

和错误：

表达式必须有类类型

在

temp.setTo(255);

将Mats作为指针处理以加速代码的一般规则是什么？

我知道，例如，在函数参数中，我们使用 & 输入 Mats 和 * 输出 Mats。但是在函数内部如何定义和使用 Mats 有一般规则吗？

由于我是初学者，请告诉我此代码是否还有其他问题。谢谢！

【问题讨论】：

Afaik 你应该避免使用指向 cv::Mat 的指针，因为它本身已经是一个引用的智能指针。

this answer 解释了一些事情。但我不知道错误来自哪里。

【参考方案1】：

在您发布的示例中，使用指针没有任何好处。在您的带有指针的示例中，存在许多问题。

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <iostream>

using namespace cv;
using namespace std;

int main()

    Mat src = imread("image.png");
    Mat* img; // Uninitialized pointer; points to random memory
    Mat* temp; // Uninitialized pointer; points to random memory

    // Undefined behavior: dereferencing an uninitialized pointer
    // You are basically trying to treat some random piece of memory
    // as a cv::Mat and trying to assign another cv::Mat to it.
    *img = Mat(src.rows, src.cols, CV_8UC1, cv::Scalar(0)); 
    *temp = Mat(src.rows, src.cols, CV_8UC1, cv::Scalar(0));

    // Syntax error: img has type Mat*; you could call the
    // Mat Mat::operator()( Range _rowRange, Range _colRange ) const
    // Like this:
    // *temp = img->operator()(Range(10, 20), Range(40, 60));
    // or like this:
    // *temp = (*img)(Range(10, 20), Range(40, 60));
    // that would work if img and temp were to point to valid cv::Mats
    temp = img(Range(10, 20), Range(40, 60));
    // Syntax error temp has type Mat*
    //  to access a pointers members use -> instead of .
    temp.setTo(255);

    imshow("img", *img);
    waitKey();
    return 0;

一般来说，复制 cv::Mat 是一种低成本操作，因为它不会创建整个缓冲区的副本，而只是增加 ref 计数并复制一些如何解释该缓冲区的信息。在典型的硬件上，您可以预期最多需要几十纳秒。简单的图像处理操作很容易花费一百万倍的时间。

很少有理由拥有指向 cv::Mat 的指针。如果您切换到指针，这样做是因为它更有意义，而不是为了提高性能。不过，通过 (const) 引用而不是按值传递您的垫子可能仍然是正确的默认选择。

有一个 cv::Mat 指针的用例可能是一个可选的输出参数：

 void mayBeNull(cv::Mat* matPointer = nullptr)
 
    if(matPointer!=nullptr)
    
       // assign something to *matPointer
    
    else
    
       // do not use matPointer
       // the caller does not care about our outparam
    
 

【讨论】：

感谢您提供的非常有帮助的答案。就最后一点来说，如果Mat 是输出图像，你的意思是在函数参数中使用Mat* 更好吗？

一般来说，如果您在 C++ 中有一个输出参数，您可以选择将其设为引用或指针。除了语法不同之外，引用不能为空，但指针可以。所以如果你想让你的 out 参数是可选的，通常让它成为一个指针是有意义的。