我无法将cv :: Mat保存到1D数组中

Posted 2021-04-16

我想将cv :: Mat数据保存到线性数组中，但我不知道为什么会有bug。图像颜色为灰度（CV_8UC1）。这是代码：

uchar* imgToArray(cv::Mat& img)
{
    int n = img.rows;
    int m = img.cols;
    uchar* res = new uchar(m * n);
    for(int row = 0; row < m; row++)
    {
        for(int col = 0; col < n; col++)
        {
            res[row * n + col] = img.at<uchar>(row, col);
        }
    }
    return res;
}

提到的调试信息，

Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
0x000055555555c0e9 in imgToArray (img=..., n=512, m=512) at ../conversion.cpp:10
10              res[row * n + col] = img.at<uchar>(row, col);

我对此很困惑。感谢任何提前提出建议的人！

答案

您已创建一个值为m * n的int对象

uchar* res = new uchar(m * n);

不是数组，应该是

uchar* res = new uchar[m * n];

另一答案

除了rafix07指出的明显不正确的分配外，您的代码中还存在多个问题。一个问题是你是否真的需要拥有uchar数组的所有权（如果没有，那么有更简单的方法可以解决这个问题），但我会假设你这样做。让我们从顶部开始吧。

uchar* imgToArray(cv::Mat& img, int n, int m);

1. 返回原始指针（uchar*）。

首先，我们返回一个数组，所以让我们明确一点。原始指针容易出现内存泄漏，C ++ 11已经存在了一段时间 - 我们可以做得更好。让它成为一个std::unique_ptr，它也可以正确处理数组。

然后我们可以用std::make_unique<uchar[]>(size)进行分配，在那里你不太可能犯下那种错误。

2. 返回没有大小的原始数组。

没有第二个的第一个问题是，如果你想以某种方式使用返回的数据，那就麻烦了。依靠用户必须调用另一个函数来获取它，或者必须自己计算它远非理想。所以，让我们使用std::pair将大小与智能指针一起打包。

typedef std::pair<std::unique_ptr<uchar[]>, size_t> uchar_array_t;
uchar_array_t imgToArray(cv::Mat& img, int n, int m);

3. 将img视为非const引用，即使您不打算修改它也是如此。

如果您真的关心避免复制标题的开销，请使用const引用来明确您的意图。

4. 争论int n和int m是多余的。它们也没有经过验证。

除了与您想要变成“线性阵列”的区域相对应的cv::Mat之外，没有理由给出该函数。 OpenCV已经提供了获得投资回报率的有效方法：cv::Mat::operator()。让用户使用它，并删除多余的参数。

typedef std::pair<std::unique_ptr<uchar[]>, size_t> uchar_array_t;
uchar_array_t imgToArray(cv::Mat const& image);

5. 代码假定img是数据类型CV_8UC1（即单个通道矩阵，其中每个元素是无符号字节），但不验证确实是这种情况。

这意味着当您使用不同类型的图像调用它时，您将无意义。这是不可取的。你可以添加一些断言来处理这个问题，但恕我直言，最好在签名中明确它。让我们使用cv::Mat1b而不是简单的cv::Mat。

typedef std::pair<std::unique_ptr<uchar[]>, size_t> uchar_array_t;
uchar_array_t imgToArray(cv::Mat1b const& image);

6. 当给定空矩阵时，代码不考虑场景。

让我们为这个先决条件添加一个断言：CV_Assert(!image.empty());

7. 正如rafix07所指出的那样，错误的分配。

这变得没有实际意义，因为我们更改了返回类型。我们可以这样重写它：

uchar_array_t result;
result.second = image.rows * image.cols;
result.first = std::make_unique<uchar[]>(result.second);

8. 通过“手动”迭代像素并调用cv::Mat::at来复制数据。

在这一部分中存在许多悲观情绪，以及我们在之前的观点中提到的潜在崩溃或UB。

• 当我们知道我们正在访问有效像素时，cv::Mat::at涉及不必要的开销。即使矩阵is not continuous，我们可以通过getting a pointer using cv::Mat::ptr为每一行做得更好，并递增它。
• res[row * n + col] - 我们按顺序写入数组，那么为什么要重新计算位置而不是简单地递增指针？
• 这样做 - OpenCV允许我们使用“外来数据”创建一个cv::Mat，这意味着我们自己分配的数组。通过设计，它可以按照您的需要以线性方式将数据存储在此阵列中。它还提供了方便的method to copy data from one matrix to another。

所以让我们利用这个：

cv::Mat1b temp(image.rows, image.cols, result.first.get());
image.copyTo(temp);

---

让我们把它们加在一起吧。

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

typedef std::pair<std::unique_ptr<uchar[]>, size_t> uchar_array_t;

uchar_array_t to_array(cv::Mat1b const& image)
{
    CV_Assert(!image.empty());

    uchar_array_t result;

    result.second = image.rows * image.cols;
    result.first = std::make_unique<uchar[]>(result.second);

    cv::Mat1b temp(image.rows, image.cols, result.first.get());
    image.copyTo(temp);

    return result;
}

void observe_data(uchar const[], size_t)
{
    // ...
}

void modify_data(uchar[], size_t)
{
    // ...
}

void take_ownership(uchar data[], size_t)
{
    // ...
    delete[] data;
}

int main()
{
    cv::Mat image(cv::imread("itYxy.png", cv::IMREAD_GRAYSCALE));

    uchar_array_t data_1(to_array(image));
    uchar_array_t data_2(to_array(image(cv::Rect(10, 10, 40, 50))));

    observe_data(data_2.first.get(), data_2.second);
    observe_data(data_2.first.get(), data_2.second);
    observe_data(data_2.first.release(), data_2.second);

    return 0;
}

您可以使用std::unique_ptr::get来观察阵列，或使用std::unique_ptr::release来转移所有权。避免泄漏，我们有可用的大小，因此我们可以避免访问超出分配的数组范围的数据，测试前提条件。

---

当然，如果你不需要拥有阵列，那么大部分都可以避免。最多是一个矩阵的clone（如果它不连续），然后调用cv::Mat::ptr。