OpenCv中基本数据类型--Point,Size,Rect,Scalar,Vec3b类类型的详细解释及其OpenCv中源代码的详细分析

/********************************************************************************************* 程序功能: OpenCv的基本数据结构源代码的解读,我们常用的OpenCv的基本数据结构有六种: 1--Point类 2--Size类 3--Rect类 4--Scalar类 5--Vec3b--向量模板类 6--Range类 编写环境: OpenCv2.4.8+VS2010 地点时间: 陕西师范大学 2016.4.23 作者信息: 九月 **********************************************************************************************/
(一)OpenCv的基本数据类型简述
	OpenCv提供了多种基本的数据类型,虽然这些类型在C/C++中不是基本的数据类型,但是它们的结构都很简单，
我们可以将它们视为原子类型.它们的源代码所在的目录如下所示(对于我来说,我的OpenCv装在C盘):
    C:\Program Files\opencv\build\include\opencv2\core\core.hpp(C++版本)
	C:\Program Files\opencv\build\include\opencv2\core\core_c.h(C语言版本)
(一)OpenCv中点的表示--------Point类源代码分析
   在这些数据类型中,最简单的就是Point点类,Point类是一个包含两个整形数据成员x和y的以及一些简单成员
方法的类类型,和它有关的好几个Point点类的变种如下所示:
	//【1】Point2f----二维单精度浮点型点类
	//【2】Point2d----二维双精度浮点型点类
	//【3】Point3i----三维整形点类
********************************************************************************************
    其源代码如下所示:
    typedef Point_<int>      Point2i;
	typedef Point2i          Point;
	typedef Point_<float>    Point2f;
	typedef Point_<double>   Point2d;
	typedef Point3_<int>     Point3i;
	typedef Point3_<float>   Point3f;
	typedef Point3_<double>  Point3d;
/********************************************************************************************** template 2D point class. The class defines a point in 2D space. Data type of the point coordinates is specified as a template parameter. There are a few shorter aliases available for user convenience. See cv::Point, cv::Point2i, cv::Point2f and cv::Point2d. **********************************************************************************************/
/********************************************************************************************** *【1】二维空间中,点的类模板 *【2】这个类定义了一个二维空间中的点,这个点的坐标可以被作为一个模板参数被指定. *【3】这个类也有一些比较短的别名可以方便用户的使用,比如: * cv::Point, cv::Point2i, cv::Point2f and cv::Point2d * **********************************************************************************************/
//【1】这是一个典型的类模板
template<typename _Tp> class Point_
{
   
public:
    typedef _Tp value_type;
 
    // various constructors
	//【1】各种构造函数
    Point_();
    Point_(_Tp _x, _Tp _y);
    Point_(const Point_& pt);
    Point_(const CvPoint& pt);
    Point_(const CvPoint2D32f& pt);
    Point_(const Size_<_Tp>& sz);
    Point_(const Vec<_Tp, 2>& v);
 
    Point_& operator = (const Point_& pt);
    //! conversion to another data type
	//【2】函数模板--转换为另一种类型
    template<typename _Tp2> operator Point_<_Tp2>() const;
 
    //! conversion to the old-style C structures
	//【3】转换为旧式风格的C的结构体
    operator CvPoint() const;
    operator CvPoint2D32f() const;
    operator Vec<_Tp, 2>() const;
 
    //! dot product
	//【4】点积运算
    _Tp dot(const Point_& pt) const;
    //! dot product computed in double-precision arithmetics
    double ddot(const Point_& pt) const;
    //! cross-product
	//【5】向量积运算
    double cross(const Point_& pt) const;
    //! checks whether the point is inside the specified rectangle
	//【6】判断当前这个点是否在指定的矩形之内
    bool inside(const Rect_<_Tp>& r) const;
    //【7】这是这个Point类模板最重要的两个信息------Point点的x和y坐标
    _Tp x, y; //< the point coordinates
}; 
/********************************************************************************************** template 3D point class----------【1】三维空间的点类 【2】比如点类---Point3i，Point3f,Point3d The class defines a point in 3D space. Data type of the point coordinates is specified as a template parameter. see cv::Point3i, cv::Point3f and cv::Point3d **********************************************************************************************/
template<typename _Tp> class Point3_
{
   
public:
    typedef _Tp value_type;
 
    // various constructors
    Point3_();
    Point3_(_Tp _x, _Tp _y, _Tp _z);
    Point3_(const Point3_& pt);
    explicit Point3_(const Point_<_Tp>& pt);
    Point3_(const CvPoint3D32f& pt);
    Point3_(const Vec<_Tp, 3>& v);
 
    Point3_& operator = (const Point3_& pt);
    //! conversion to another data type
    template<typename _Tp2> operator Point3_<_Tp2>() const;
    //! conversion to the old-style CvPoint...
    operator CvPoint3D32f() const;
    //! conversion to cv::Vec<>
    operator Vec<_Tp, 3>() const;
 
    //! dot product
    _Tp dot(const Point3_& pt) const;
    //! dot product computed in double-precision arithmetics
    double ddot(const Point3_& pt) const;
    //! cross product of the 2 3D points
    Point3_ cross(const Point3_& pt) const;
 
    _Tp x, y, z; //< the point coordinates
};
(二)OpenCv中尺寸的表示--------Size类源代码分析
    OpenCv中尺寸Size类与点Point类的表示十分类似,最主要的区别是,Size(尺寸)类的数据成员是width和
height,而Point类的数据成员是坐标点
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	其源代码如下所示:
	typedef Size_<int> Size2i;
	typedef Size2i Size;
	typedef Size_<float> Size2f;
/********************************************************************************************** The 2D size class The class represents the size of a 2D rectangle, image size, matrix size etc. Normally, cv::Size ~ cv::Size_<int> is used. **********************************************************************************************/
/********************************************************************************************** *【1】二维空间中,尺寸Size类的表示 *【2】这个类用于描述一个二维矩阵的大小，比如: * 1--图像的大小 * 2--矩阵的大小 *【3】我们同样适用的尺寸Size类----是---cv::Size类 **********************************************************************************************/
template<typename _Tp> class Size_
{
   
public:
    typedef _Tp value_type;
 
    //! various constructors
	//【1】-------------------------Size类(尺寸类)的各种构造函数-----------------------------
	//【1】默认构造函数
    Size_();
	//【2】指定宽和高的Size类的构造函数
    Size_(_Tp _width, _Tp _height);
    Size_(const Size_& sz);
    Size_(const CvSize& sz);
    Size_(const CvSize2D32f& sz);
    Size_(const Point_<_Tp>& pt);
    //【2】------------------------------------成员函数--------------------------------------
	//【1】重载=号运算符,判断两个Size是否相等
    Size_& operator = (const Size_& sz);
    //! the area (width*height)
	//【2】计算Size类所描述的那个区域的--面积
    _Tp area() const;
 
    //! conversion of another data type.
    template<typename _Tp2> operator Size_<_Tp2>() const;
 
    //! conversion to the old-style OpenCV types
    operator CvSize() const;
    operator CvSize2D32f() const;
	//【3】------------------------------------类的数据成员----------------------------------
    //【1】Size模板类中,最重要的两个数据成员----宽和高
    _Tp width, height; // the width and the height
};
(三)OpenCv中矩形的表示--------Rect类源代码分析
	Rect矩形类，它有四个很重要的数据成员x,y,width,height，分别代表这个矩形左上角的坐标点和矩形
的宽度和高度，并且Rect类提供了很实用的一些成员方法,比如说:求左上角和右下角的成员函数,等等
********************************************************************************************
	其源代码如下所示:
    typedef Rect_<int> Rect;
/********************************************************************************************** *【1】二维空间中,矩形Rect类的表示 *【2】这个类用指定数据类型的坐标描述一个二维的矩形 **********************************************************************************************/	
/********************************************************************************************** The 2D up-right rectangle class The class represents a 2D rectangle with coordinates of the specified data type. Normally, cv::Rect ~ cv::Rect_<int> is used. **********************************************************************************************/	
/******************************【矩形类Rect所对应的类模板】***********************************/
	template<typename _Tp> class Rect_
	{
   
	public:
		typedef _Tp value_type;
 
		//! various constructors
		//【1】默认构造函数
		Rect_();
		//【2】指定左上角坐标点和矩形的宽和高的构造函数-------------很重要的构造函数
		Rect_(_Tp _x, _Tp _y, _Tp _width, _Tp _height);
		Rect_(const Rect_& r);
		Rect_(const CvRect& r);
		Rect_(const Point_<_Tp>& org, const Size_<_Tp>& sz);
		Rect_(const Point_<_Tp>& pt1, const Point_<_Tp>& pt2);
		//【2】--------------------------------矩形Rect模板类的成员函数-----------------------------
        //【1】运算符重载
		Rect_& operator = ( const Rect_& r );
		//! the top-left corner
		//【2】表示矩形左上角的坐标点
		Point_<_Tp> tl() const;
		//! the bottom-right corner
		//【3】表示矩形右下角的坐标点
		Point_<_Tp> br() const;
 
		//! size (width, height) of the rectangle
		//【4】矩形的尺寸
		Size_<_Tp> size() const;
		//! area (width*height) of the rectangle
		//【5】矩形的面积
		_Tp area() const;
 
		//! conversion to another data type
		//【6】函数模板---转换为其他类型
		template<typename _Tp2> operator Rect_<_Tp2>() const;
		//! conversion to the old-style CvRect
		operator CvRect() const;
 
		//! checks whether the rectangle contains the point
		//【7】判断矩形是否包含这个点
		bool contains(const Point_<_Tp>& pt) const;
        //【3】---------------------------------矩形模板类的数据成员---------------------------------
		//【1】x,y----矩形Rect左上角的坐标
		//【2】widht,height---矩形的宽和高
		_Tp x, y, width, height; //< the top-left corner, as well as width and height of the rectangle
	};
(四)OpenCv中颜色的表示--------Scalar类源代码分析
	typedef Scalar_<double> Scalar;
/********************************************************************************************** The template scalar class. This is partially specialized cv::Vec class with the number of elements = 4, i.e. a short vector of four elements. Normally, cv::Scalar ~ cv::Scalar_<double> is used. **********************************************************************************************/
/********************************************************************************************** *【1】Scalar类的--类模板 *【2】这是一个使用4个元素指定的特殊的Vec向量类模板的类模板 *【3】通常使用的是--cv::Scalar *【3】其实也就是说---Scalar颜色类---是一个特殊的----向量类 **********************************************************************************************/
	template<typename _Tp> class Scalar_ : public Vec<_Tp, 4>
	{
   
	public:
		//! various constructors
		//【1】默认构造函数
		Scalar_();
		//【2】很重要的一个默认构造函数
		//【3】这个默认构造函数的四个参数分别表示RGB+Alpha颜色中的:
				//【1】v0---表示RGB中的------blue-----B---蓝色分量
				//【2】v1---表示RGB中的------Green----G---绿色分量
				//【3】v2---表示RGB中的------Red------R---红色分量
				//【4】v3---表示Alpha---------------------透明色分量
		Scalar_(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2=0, _Tp v3=0);
		Scalar_(const CvScalar& s);
		Scalar_(_Tp v0);
 
		//! returns a scalar with all elements set to v0
		//【2】------------------------------成员函数--------------------------------------
		//【1】返回一个用v0设置所有颜色的Scalar类
		static Scalar_<_Tp> all(_Tp v0);
		//! conversion to the old-style CvScalar
		operator CvScalar() const;
 
		//! conversion to another data type
		template<typename T2> operator Scalar_<T2>() const;
 
		//! per-element product
		Scalar_<_Tp> mul(const Scalar_<_Tp>& t, double scale=1 ) const;
 
		// returns (v0, -v1, -v2, -v3)
		Scalar_<_Tp> conj() const;
 
		// returns true iff v1 == v2 == v3 == 0
		bool isReal() const;
	};
(五)OpenCv中向量模板类Vec的表示--------Vec2b，Vec3b，Vec2s,Vec3s类源代码分析
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*【1】Vec---是一个OpenCv的---向量类模板(向量模板类)----我比较喜欢Vec把称作向量类模板,这是因为“向量类”--首相说明Vec---它是一个类,、
*           然后"模板"---说明它是一个---模板类
*【2】Vec---向量类模板的类模板原型:
*     template<typename _Tp, int cn> class Vec : public Matx<_Tp, cn, 1>
*【3】我们可以看得出,它其实就是一个“一维的矩阵”,这是因为:
* 		1--在OpenCv中没有向量(vector)结构,任何时候需要向量,都只需要一个列矩阵(如果需要一个转置或者共轭向量,则需要一个行向量)
*		2--OpenCv矩阵的概念与我们线性代数课上学习的概念相比,更加抽象,这是因为线性代数中的矩阵，矩阵中的矩阵元素只能存储--数值型数
*          据,而OpenCv不是这样的
*【4】Vec<int,n>---就是用类型int和将向量模板类做一个实例化,实例化为一个具体的类.其中,第一个参数int--表示Vec中存储的为int类型;第二
*     个参数n为一个整型值,表示Vec每个对象中存储n个int值,也就是---n维向量(列向量)
*******************************************************************************************************************************
	//【1】下面是OpenCv中定义---定义---向量模板类----的源代码
	//【2】一个拥有非类型模板形参的---类模板-----向量模板类
        template<typename _Tp, int cn> class Vec : public Matx<_Tp, cn, 1>
			{
   
			public:
				typedef _Tp value_type;
				enum {
    depth = DataDepth<_Tp>::value, channels = cn, type = CV_MAKETYPE(depth, channels) };
 
				//! default constructor
				//【1】向量类的默认构造函数
				Vec();
 
				Vec(_Tp v0); //!< 1-element vector constructor
				Vec(_Tp v0, _Tp v1); //!< 2-element vector constructor
				Vec(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2); //!< 3-element vector constructor
				Vec(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2, _Tp v3); //!< 4-element vector constructor
				Vec(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2, _Tp v3, _Tp v4); //!< 5-element vector constructor
				Vec(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2, _Tp v3, _Tp v4, _Tp v5); //!< 6-element vector constructor
				Vec(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2, _Tp v3, _Tp v4, _Tp v5, _Tp v6); //!< 7-element vector constructor
				Vec(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2, _Tp v3, _Tp v4, _Tp v5, _Tp v6, _Tp v7); //!< 8-element vector constructor
				Vec(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2, _Tp v3, _Tp v4, _Tp v5, _Tp v6, _Tp v7, _Tp v8); //!< 9-element vector constructor
				Vec(_Tp v0, _Tp v1, _Tp v2, _Tp v3, _Tp v4, _Tp v5, _Tp v6, _Tp v7, _Tp v8, _Tp v9); //!< 10-element vector constructor
				explicit Vec(const _Tp* values);
 
				Vec(const Vec<_Tp, cn>& v);
 
				static Vec all(_Tp alpha);
 
				//! per-element multiplication
				Vec mul(const Vec<_Tp, cn>& v) const;
 
				//! conjugation (makes sense for complex numbers and quaternions)
				Vec conj() const;
 
				/*! cross product of the two 3D vectors. For other dimensionalities the exception is raised */
				Vec cross(const Vec& v) const;
				//! convertion to another data type
				template<typename T2> operator Vec<T2, cn>() const;
				//! conversion to 4-element CvScalar.
				operator CvScalar() const;
 
				/*! element access */
				const _Tp& operator [](int i) const;
				_Tp& operator[](int i);
				const _Tp& operator ()(int i) const;
				_Tp& operator ()(int i);
 
				Vec(const Matx<_Tp, cn, 1>& a, const Matx<_Tp, cn, 1>& b, Matx_AddOp);
				Vec(const Matx<_Tp, cn, 1>& a, const Matx<_Tp, cn, 1>& b, Matx_SubOp);
				template<typename _T2> Vec(const Matx<_Tp, cn, 1>& a, _T2 alpha, Matx_ScaleOp);
			};	
		//【3】用typedef关键字给---向量类模板----template<typename _Tp, int cn> class Vec
				//【1】向量模板类Vec的实例化,并且给相应实例的Vec向量模板类实例---指定新的名字
				//【1】Vec2b--这是一个具体的--类类型---这个类类型实例话的类对象表示如下所示:
				//【1】Vec2b---表示每个Vec2b对象中,可以存储2个char(字符型)数据
				typedef Vec<uchar, 2> Vec2b; 、
				//【2】Vec3b---表示每一个Vec3b对象中,可以存储3个char(字符型)数据,比如可以用这样的对象,去存储RGB图像中的
				       //一个像素点
				typedef Vec<uchar, 3> Vec3b;
				//【3】Vec4b---表示每一个Vec4b对象中,可以存储4个字符型数据,可以用这样的类对象去存储---4通道RGB+Alpha的图
				      //像中的像素点
				typedef Vec<uchar, 4> Vec4b;
                
				//【1】Vec2s---表示这个类的每一个类对象，可以存储2个short int(短整型)的数据
				typedef Vec<short, 2> Vec2s;
				typedef Vec<short, 3> Vec3s;
				typedef Vec<short, 4> Vec4s;
 
				typedef Vec<ushort, 2> Vec2w;
				typedef Vec<ushort, 3> Vec3w;
				typedef Vec<ushort, 4> Vec4w;
 
				typedef Vec<int, 2> Vec2i;
				typedef Vec<int, 3> Vec3i;
				typedef Vec<int, 4> Vec4i;
				typedef Vec<int, 6> Vec6i;
				typedef Vec<int, 8> Vec8i;
 
				typedef Vec<float, 2> Vec2f;
				typedef Vec<float, 3> Vec3f;
				typedef Vec<float, 4> Vec4f;
				typedef Vec<float, 6> Vec6f;
 
				typedef Vec<double, 2> Vec2d;
				typedef Vec<double, 3> Vec3d;
				typedef Vec<double, 4> Vec4d;
				typedef Vec<double, 6> Vec6d;
(六)OpenCv中Range类作用的详解
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*功能描述:
*   	这个类的作用是:用于指定一个连续的子序列例如一个轮廓的一部分,或者一个矩阵的列空间
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	其源代码如下所示:
		class CV_EXPORTS Range
		{
   
		public:
			Range();
			Range(int _start, int _end);
			Range(const CvSlice& slice);
			int size() const;
			bool empty() const;
			static Range all();
			operator CvSlice() const;
 
			int start, end;
		};
******************************************************************************************
示例:
		//【10】指定的src图像的区域包括图像的所有行和从第0列到第199列
		Mat dstRange=src(Range::all(),Range(0,200));
		namedWindow(WINDOW_RANGE_NAME,CV_WINDOW_AUTOSIZE);
		imshow(WINDOW_RANGE_NAME,dstRange);