Как эффективно установить данный канал в cv::Mat для данного значения без изменения других каналов?

Как установить данный канал cv::Mat к заданному значению эффективно, не меняя другие каналы? Например, я хочу установить значение четвертого канала (альфа-канала) в 120 (т.е. наполовину прозрачный), что-то вроде:

cv::Mat mat; // with type CV_BGRA
...
mat.getChannel(3) = Scalar(120); // <- this is what I want to do

PS: мое текущее решение сначала разделить mat в несколько каналов и установить альфа-канал, а затем объединить их обратно.

PS2: я знаю, что могу сделать это быстро, если я также хочу изменить другие каналы:

mat.setTo(Scalar(54, 154, 65, 120));

Обновление с обобщенным решением:

Оба метода будут работать для установки всех значений мата в данном канале на заданное значение. И они будут работать для всех матриц, являются ли они непрерывными или нет.

Способ-1 - более эффективный

-> основано на ответе @ Антонио и улучшено @MichaelBurdinov

// set all mat values at given channel to given value
void setChannel(Mat &mat, unsigned int channel, unsigned char value)
{
    // make sure have enough channels
    if (mat.channels() < channel + 1)
        return;

    const int cols = mat.cols;
    const int step = mat.channels();
    const int rows = mat.rows;
    for (int y = 0; y < rows; y++) {
        // get pointer to the first byte to be changed in this row
        unsigned char *p_row = mat.ptr(y) + channel; 
        unsigned char *row_end = p_row + cols*step;
        for (; p_row != row_end; p_row += step)
            *p_row = value;
    }
}

Способ-2 - более элегантный

-> на основе ответа @ MichaelBurdinov

// set all mat values at given channel to given value
void setChannel(Mat &mat, unsigned int channel, unsigned char value)
{
    // make sure have enough channels
    if (mat.channels() < channel+1)
        return;

    // check mat is continuous or not
    if (mat.isContinuous())
        mat.reshape(1, mat.rows*mat.cols).col(channel).setTo(Scalar(value));
    else{
        for (int i = 0; i < mat.rows; i++)
            mat.row(i).reshape(1, mat.cols).col(channel).setTo(Scalar(value));
    }
}

PS: Стоит отметить, что, согласно документации, матрицы, созданные с Mat::create() всегда непрерывны. Но если вы извлекаете часть матрицы, используя Mat::col(), Mat::diag()и т. д., или сконструирован заголовок матрицы для внешних данных, такие матрицы могут больше не иметь этого свойства.

Источник

3 ответа

Решение

Если ваше изображение непрерывно в памяти, вы можете использовать следующий трюк:

mat.reshape(1,mat.rows*mat.cols).col(3).setTo(Scalar(120));

Если это не непрерывно:

for(int i=0; i<mat.rows; i++)
    mat.row(i).reshape(1,mat.cols).col(3).setTo(Scalar(120));

Изменить (спасибо Антонио за комментарий):

Обратите внимание, что этот код может быть самым коротким, и он не выделяет новую память, но он вообще неэффективен. Это может быть даже медленнее, чем разделение / слияние. OpenCV действительно неэффективен, когда он должен выполнять операции над непрерывными матрицами с 1 пикселем подряд. Если важна производительность по времени, вы должны использовать решение, предложенное @Antonio.

Просто незначительное улучшение его решения:

const int cols = img.cols;
const int step = img.channels();
const int rows = img.rows;
for (int y = 0; y < rows; y++) {
    unsigned char* p_row = img.ptr(y) + SELECTED_CHANNEL_NUMBER; //gets pointer to the first byte to be changed in this row, SELECTED_CHANNEL_NUMBER is 3 for alpha
    unsigned char* row_end = p_row + cols*step;
    for(; p_row != row_end; p_row += step)
         *p_row = value;
    }
}

Это сохраняет операцию приращения для x и на одно меньшее значение в регистре. В системе с ограниченными ресурсами это может дать ~5% ускорения. В противном случае время выполнения будет таким же.

Источник 
Mat img;
[...]
const int cols = img.cols;
const int step = img.channels();
const int rows = img.rows;
for (int y = 0; y < rows; y++) {
    unsigned char* p_row = img.ptr(y) + SELECTED_CHANNEL_NUMBER; //gets pointer to the first byte to be changed in this row, SELECTED_CHANNEL_NUMBER is 3 for alpha
    for (int x = 0; x < cols; x++) {
         *p_row = value;
         p_row += step; //Goes to the next byte to be changed
    }
}

Примечание. Это работает как для непрерывных, так и для непрерывных матриц, в соответствии с использованием термина opencv: http://docs.opencv.org/modules/core/doc/basic_structures.html

Источник

Как насчет прямого доступа Mat::data (я уверен, что setTo() или другой opencv Mat api используют подобное решение):

template<int N>
void SetChannel(Mat &img, unsigned char newVal) {   
    for(int x=0;x<img.cols;x++) {
        for(int y=0;y<img.rows;y++) {
            *(img.data + (y * img.cols + x) * img.channels() + N) = newVal;
        }
    }
}


int main() {
    Mat img = Mat::zeros(1000, 1000, CV_8UC4);
    SetChannel<3>(img, 120);
    imwrite("out.jpg", img);

    return 0;
}
Источник

Простой алгоритм:

void SetChannel(Mat mat, uint channel, uchar value)
{
    const uint channels = mat.channels();
    if (channel > channels - 1)
        return;

    uchar * data = mat.data;
    uint N = mat.rows * mat.step / mat.elemSize1();

    for (uint i = channel; i < N; i += channels)
        data[i] = value;
}
Источник
Другие вопросы по тегам