高效地在 OpenCV Mat 中查找元素

Posted 2023-02-21

【中文标题】高效地在 OpenCV Mat 中查找元素

【英文标题】：Find element in OpenCV Mat efficiently

【发布时间】：2014-09-14 16:44:25

【问题描述】：

假设我需要在 cv::Mat 中找到一个特定元素，在我的情况下它可以是一个行向量（尽管对于更一般的情况，Mat 可以不止一维）。 目标的数据类型可以很简单，char、int、double等。

现有帖子：How to find if an item is present in a std::vector? 解释了如何在 std::vector 中查找元素。因此，一种方法可以是：1）将 cv::Mat 转换为 std::vector； 2）使用帖子中的方法找到元素。 但是，我需要每行执行数百次此搜索操作。当我有数百行需要处理时，性能可能会成为问题。

我想知道上述方法（转换+搜索）的性能如何，有没有更有效的方法来做到这一点（也许直接使用 cv::Mat 搜索元素而不进行转换）？

p.s：这是Converting a row of cv::Mat to std::vector的帖子

【问题讨论】：

“查找元素”到底是什么意思？你需要一个二进制答案（比如它是否包含'17'？）？索引列表？ x,y 位置 ?出现次数（'其中 i==17）？

我想要垫子中目标的 x,y 位置（在我的情况下只有一维位置）。 @marol 给出了答案的二进制版本，可以对其进行修改以轻松获取索引。

【参考方案1】：

结合这两个答案并根据您得到的垫子类型（此处为 CV_64F）：

bool findValue(const cv::Mat &mat, double value) 
    for(int i = 0;i < mat.rows;i++) 
        const double* row = mat.ptr<double>(i);
        if(std::find(row, row + mat.cols, value) != row + mat.cols)
            return true;
    
    return false;

（请参阅find docs 了解更多信息）。当然，首先将 mat 行转换为向量，然后在该向量上使用 std::find 比直接在指向行数组的指针上使用 find 慢。

编辑：经过更多研究，开发通用版本并不难：

template <class T>
bool findValue(const cv::Mat &mat, T value) 
    for(int i = 0;i < mat.rows;i++) 
        const T* row = mat.ptr<T>(i);
        if(std::find(row, row + mat.cols, value) != row + mat.cols)
            return true;
    
    return false;

我在更复杂的数据类型上对其进行了测试：

cv::Mat matDouble = cv::Mat::zeros(10, 10, CV_64F);
cv::Mat matRGB = cv::Mat(10, 10, CV_8UC3, cv::Scalar(255, 255, 255));

std::cout << findValue(matDouble, 0.0) << std::endl;
std::cout << findValue(matDouble,1.0) << std::endl;
std::cout << findValue(matRGB, cv::Scalar(255, 255, 255)) << std::endl;
std::cout << findValue(matRGB, cv::Scalar(255, 255, 254)) << std::endl;

令我惊讶的输出是：

1
0
0 // should be 1, right?
0

问题在于 cv::Scalar 大小结构。无论我们使用的是什么版本的构造函数（即一个、两个、三个或四个参数），大小都是……常量。这并不奇怪，因为这仍然是相同的结构，在我的机器上大小是 32 字节（默认情况下 cv::Scalar 是双精度类型，所以在我的机器上双精度是 8 字节和 4 * 8 = 32）。所以查找出错了，因为它假定数组中元素的大小为 32 个字节，它应该是 3 个字节。

所以不要将 std::find 与 cv::Scalar 一起使用！ 但是它可以很好地和高效地处理原始数据类型。

EDIT2（在 berak 的评论之后）：

是的，您可以将 cv::Vec3b 与 find 一起使用，它似乎运行良好，尽管它没有做更多的测试，只是简单地正确测试：

cv::Mat matRGB = cv::Mat(10, 10, CV_8UC3, cv::Scalar(255, 255, 255));

std::cout << findValue(matRGB, cv::Vec3b(255, 255, 255)) << std::endl;
std::cout << findValue(matRGB, cv::Vec3b(255, 255, 254)) << std::endl;

（您仍然必须在 Mat 构造函数中使用 Scalar，但这并不重要，并且 Mat 已正确初始化）。现在输出如预期：

1
0

【讨论】：

你试过了吗：findValue(matRGB, Vec3b(255, 255, 255))？标量是 ptr 模板

的错误数据类型