OpenCV 주요 클래스

강형우·2022년 11월 29일

OpenCV

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Point, Size, Rect 클래스

Point_ 클래스

2차원 점의 좌표 표현을 위한 템플릿 클래스
멤버 변수: x,y
멤버 함수: dot(), ddot(), cross(), inside() 등
다양한 사칙 연산에 대한 연산자 오버로딩과 std::cout 출력을 위한 << 연산자 오버로딩을 지원

template<typename _Tp> class Point_
{
public:
	...
    _Tp x, y; //< the point coordinates

};

typedef Point_<int>    point2i;
typedef Point_<int64>  point2l;
typedef Point_<float>  point2f;
typedef Point_<double> point2d;
typedef point2i Point;

Point 연산의 예

Point 객체끼리의 덧셈과 뺄셈, 한 점과 숫자 값과의 곱셈 등의 연산을 지원

Size_ 클래스

영상 또는 사각형의 크기 표현을 위한 템플릿 클래스
멤버 변수: width, height
멤버 함수: area()
다양한 사칙 연산에 대한 연산자 오버로딩과 std::cout 출력을 위한 << 연산자 오버로딩을 지원

template<typename _Tp> class Size_
{
public:
	...
    _Tp width, height; //< the width and the height

};

typedef Size_<int>    Size2i;
typedef Size_<int64>  Size2l;
typedef Size_<float>  Size2f;
typedef Size_<double> Size2d;
typedef Size2i Size;

Rect_ 클래스

2차원 사각형 표현을 위한 템플릿 클래스
멤버 변수: x, y(x와y는 사각형의 좌측상단 좌표), width, height
멤버 함수: tl(), br(), size(), area(), contains()
다양한 사칙 연산에 대한 연산자 오버로딩과 std::cout 출력을 위한 << 연산자 오버로딩을 지원

template<typename _Tp> class Rect_
{
public:
	...
    _Tp x, y, width, height; //< the width and the height

};

typedef Rect_<int>    Rect2i;
typedef Rect_<float>  Rect2f;
typedef Rect_<double> Rect2d;
typedef Rect2i Rect;

Rect 연산의 예

Rect객체와 Size, Point 객체의 덧셈과 뺄셈, Rect객체끼리의 논리 연산을 지원
- Rect클래스의 객체와 Size클래스의 객체를 더할경우 사각형의 가로 세로 크기에 50과 40을 더하는 형태이다.
- Rect클래스의 객체와 Point클래스의 객체를 더할경우 rect객체가 Point의 좌표만큼 shift하는 형태로 결과가 저장된다.

Range, String 클래스

Range 클래스

정수 값의 범위를 나타내기 위한 클래스
멤버 변수: start, end
멤버 함수: size(), empty(), all()
start는 범위에 포함되고, end는 범위에 포함되지 않음:[start, end]

class Range
{
public:
	Range();
    Range(int _start, int _end);
    int size() const;
    bool empty() const;
    static Range all();
    
	int start, end;
};

typedef Rect_<int>    Rect2i;
typedef Rect_<float>  Rect2f;
typedef Rect_<double> Rect2d;
typedef Rect2i Rect;

String 클래스

원래 OpenCV에서 자체적으로 정의하여 사용하던 문자열 클래스 였으나 OpenCV 4.x버전부터 std::string클래스로 대체됨

typedef std::string cv::String;

cv::format() 함수를 이용하여 형식 있는 문자열 생성 가능 -> C언어의 printf() 함수와 인자 전달 방식이 유사함

String str1 = "Hello";
String str2 = std::string("world");
String str3 = str1 + " " + str2;

Mat imgs[3];
for(int i=0;i<3;i++)
{
	String filename = format("test%02d.bmp", i+1);
    imgs[i] = imread(filename);
}

Vec와 Scalar 클래스

Vec 클래스

벡터(vector)는 같은 자료형 원소 여러 개로 구성된 데이터 형식(e.g 열 벡터)
Vec 클래스는 벡터를 표현하는 템플릿 클래스
std::cout 출력을 위한 << 연산자 오버로딩을 지원

template<typename _Tp, int m, int n> class Matx
{
public:
	...
    _Tp val[m*n]; //< matrix elements
};

template<typename _Tp, int cn> class Vec : public Matx<_Tp, cn, 1>
{
public:
	...
    const _Tp& operator [](int i) const;
    _Tp& operator[](int i);
};

Vec 클래스 이름 재정의

자주 사용되는 자료형 개수에 대한 Vec 클래스 템플릿의 이름 재정의
형식: VEC<num-of-data>{b|s|w|i|f|d}
주요 Vec 클래스 이름 재정의

Scalar 클래스

크기가 4인 double배열(double val[4])을 멤버 변수로 가지고 있는 클래스
4채널 이하의 영상에서 픽셀 값을 표현하는 용도로 자주 사용
[]연산자를 통해 원소에 접근 가능

class Scalar{
public:
    double val[4];
    ...
};

Scalar 클래스 객체 생성과 원소 참조 방법

Scalar gray = 128;
cout<< "gray: " << gray << endl;
Scalar yellow(0,255,255);
cout<< "yellow: " << yellow << endl;
for (int i=0; i < 4; i++)
	cout << yellow.val[i] << "," <<yellow[i] <<endl; // 서로 동일하다

행렬과 Mat 클래스

행렬(matrix)이란?

수나 기호, 수식 등을 네모꼴로 배열한 것. 괄호로 묶어 표시
e.g) 2x3 행렬

행렬의 기본 연산

Mat 클래스

n차원 1채널 또는 다채널 행렬 표현을 위한 클래스
- 실수 또는 복소수 행렬, 그레이스케일 또는 트루컬러 영상, 벡터 필드, 히스토그램, 텐서(tensor)등을 표현
다양한 형태의 행렬 생성, 복사, 행렬 연산 기능을 제공
- 행렬의 생성시 행렬의 크기, 자료형과 채널 수(타입), 초기값 등을 지정할 수 있음
- 복사생성자 & 대입 연산자는 얕은 복사 수행(참조계수로 관리)
- 깊은 복사는 Mat::copyTo() 또는 Mat::clone()함수 사용
- 다양한 사칙 연산에 대한 연산자 오버로딩과 std::cout 출력을 위한<< 연산자 오버로딩을 지원
행렬의 원소(픽셀 값)접근 방법을 제공
- Mat::data 멤버 변수가 실제 픽셀 데이터 위치를 가리킴
- Mat::at<typename>(int y, int x)또는 Mat::ptr<typename>(int y)함수 사용을 권장

Mat클래스 정의

class Mat
{
public:
	Mat();
    Mat(int rows, int cols, int type);
    ...
    
    void create(int rows, int cols, int type);
    Mat& operator = (const Mat& m);
    Mat clone() const;
    void copyTo(OutputArray m) const;
    template<typename _Tp> _Tp* ptr(int i0 = 0);
    template<typename _TP> _Tp& at(int row, int col);
    ...
    
    int dims;		// 행렬의 차원. 일반적인 영상은 항상 2
    int rows, cols; // 행렬의 행(세로) 크기, 열(가로) 크기, 주로 이 두개의 멤버변수 사용
    				// dims==2 인 경우에만 유효
    uchar* data;	// 동적 할당된 메모리 영역 주소
    ...
}

Mat 클래스의 깊이(depth)

행렬 원소가 사용하는 자료형 정보를 가리키는 매크로 상수
Mat::depth() 함수를 이용하여 참조
형식: CV_<bit-depth>{U|S|F}

Mat 클래스의 채널(channel)

원소 하나가 몇 개의 값으로 구성되어 있는가?
Mat::channels() 함수를 이용하여 참조
e.g) 그레이스케일 영상은 픽셀 하나 당 밝기 값 1개. 트루컬러 영상은 픽셀 하나 당 B,G,R 색상 성분 3개

Mat 클래스의 타입(type)

행렬의 깊이와 채널 수를 한꺼번에 나타내는 매크로 상수
Mat::type() 함수를 이용하여 참조

속성 참조 예제 코드

InputArray와 OutputArray 클래스

InputArray 클래스

주로 Mat 클래스를 대체하는 프록시 클래스(proxy class)로 OpenCV 함수에서 입력 인자로 사용됨
사용자가 명시적으로 _InputArray 클래스의 인스턴스 또는 변수를 생성하여 사용하는 것을 금지

OutputArray 클래스

OpenCV 함수에서 출력 인자로 사용되는 프록시 클래스
_OutputArray 클래스는 _InputArray 클래스를 상속받아 만들어졌으며, 새로운 행렬을 생성하는 create()함숙 정의되어 있음.
InputOutputArray 클래스
- OpenCV 함수에서 입력이자 출력으로 사용되는 프록시 클래스