OpenCV 的“calcCovarMatrix”函数中“const Mat* samples”参数的工作原理？

Posted 2023-02-22

【中文标题】OpenCV 的“calcCovarMatrix”函数中“const Mat* samples”参数的工作原理？

【英文标题】：Workings of ``const Mat* samples`` param in OpenCV's ``calcCovarMatrix`` function?

【发布时间】：2019-03-28 22:40:20

【问题描述】：

我正在尝试计算 OpenCV 中多个矩阵的协方差矩阵，并看到了 calcCovarMatrix 的 2 个版本。我很好奇，想使用以const Mat* samples, int nsamples 作为前 2 个参数的重载版本。

问题：samples 参数是什么？它是指向 Mats 向量的第一项的指针吗？为什么它本身不是向量？传递什么/参数如何工作？

P.S.：我不想使用该函数的其他重载版本！我想了解我询问的版本中使用的实际代码。

【问题讨论】：

那你为什么不检查source code呢？

我有点不清楚你的问题是否正确，但我尝试：想象一下你有一个函数需要std::vector<SomeThing>（当然，最好是const std::vector<SomeThing>&）。现在，假设您有一个 SomeThings 的常量静态数组，您想输入它 - 如果没有副本，这是不可能的，因为副本可能既昂贵又不必要。现在，想象一下相反的情况：一个将const SomeThing* 与size_t 结合在一起的函数。是的，它看起来很丑而且很 C 风格，但是：你可以按地址输入数组，它的长度会增加一点 sizeof 魔法。

...您也可以使用std::vector::data() 和std::vector::size() 输入std::vector。 （这适用于除bool 之外的所有类型，但这是另一回事。）因此，丑陋的C 风格函数实际上更灵活。顺便提一句。如果有疑问，只需创建第二个函数（作为内联函数），它接受 std::vector 并使用 data() 和 size() 调用另一个函数。 （如果我遇到你的问题，我会很乐意用一个最小的实际例子来回答这个问题。）;-)

@Miki ，因为源代码只显示正在做什么，而不是为什么它是这样的（即没有解释为什么它不是std::vector）。

@Scheff 所以是为了灵活性？感谢您的解释！如果您做出回答，我会很乐意接受您的回答:)

【参考方案1】：

我确信 OpenCV 的作者更喜欢 const Mat*、int 对参数而不是 std::vector，因为这样更灵活。

想象一个必须处理一系列特定对象的函数。

在 C++ 中，可以使用std::vector 存储一系列对象。但是，如果这些对象的系列是静态常量，即可以在编译时定义怎么办？该对象的普通旧 C 数组也可以完成这项工作。

可以处理这样一系列对象的函数可以接受const std::vector&。如果应用于 C 数组，则必须构建一个临时向量实例。 C++ 代码相对简单，但它会让人感到恶心，因为必须将数组内容复制到临时的 std::vector 实例中才能将其传递给函数。

相反的情况：函数接受一个指向起始对象的指针和一个计数（就像在 C 中通常一样）。这样的函数可以应用于 C 数组以及 std::vector，因为 std::vector 提供了一个 data() 方法，该方法提供了一个指向其第一个元素的 const 指针和一个 size() 方法。此外，向量元素可以像 C 数组一样连续存储。

所以，我的简单例子：

#include <cassert>
#include <cmath>
#include <iostream>
#include <vector>

// Pi (from Windows 7 calculator)
const float Pi = 3.1415926535897932384626433832795;

struct Point 
  float x, y;
;

std::ostream& operator<<(std::ostream &out, const Point &point)

  return out << '(' << point.x << ", " << point.y << ')';


Point average(const Point *points, size_t size)

  assert(size > 0);
  Point sum = points[0];
  for (size_t i = 1; i < size; ++i) 
    sum.x += points[i].x; sum.y += points[i].y;
  
  return  sum.x / (unsigned)size, sum.y / (unsigned)size ;


static const Point square[] = 
   -0.5f, -0.5f ,
   +0.5f, -0.5f ,
   +0.5f, +0.5f ,
   -0.5f, +0.5f 
;
static const size_t sizeSquare = sizeof square / sizeof *square;

int main()

  // process points of a static const square (using average() with an array)
  std::cout << "CoG of " << sizeSquare << " points of square: "
    << average(square, sizeSquare) << '\n';
  // build a tesselated circle
  std::vector<Point> circle;
  const unsigned n = 16;
  for (unsigned i = 0; i < n; ++i) 
    const float angle = i * 2 * Pi / n;
    circle.push_back( std::sin(angle), std::cos(angle) );
  
  // process points of that circle (using average() with a vector)
  std::cout << "CoG of " << circle.size() << " points of circle: "
    << average(circle.data(), circle.size()) << '\n';
  // done
  return 0;

输出：

CoG of 4 points of square: (0, 0)
CoG of 16 points of circle: (-5.58794e-09, 4.47035e-08)

Live Demo on coliru

为方便起见，可以为std::vector 添加以下替代定义：

static inline Point average(const std::vector<Point> &points)

  return average(points.data(), points.size());

一个通用的解决方案将提供一个替代方案，其中包含两个可应用于任何容器的迭代器。 （C++ 标准库中有很多这方面的例子。）

我只能假设 OpenCV 作者专注于性能而不是灵活性（但这只是我个人的猜测）。