OpenCV學習：Mat類詳細解析+源碼剖析（三）遍曆矩陣中元素

本節主要介紹如何遍曆Mat數組中的元素，遍曆Mat中元素的相關函數，其中包括at族函數和ptr族函數，以及矩陣記憶體的布局，以及許多C++相關的知識點，這是整個Mat類的精髓，也註定了這將是華麗麗的一篇！
你如何定位矩陣中的元素？

OpenCV Tutorials中給出了三種方法遍曆數組中的元素：（一）高效的經典的C運運算元[ ]方法；（二）安全的C++中迭代器方法；（三）動態地址計算方法。下面簡要介紹下三種方法的主要用法以及優缺點

（一）無人能及的C []運運算元，基於ptr函數族

 int i,j;    uchar* p;    for( i = 0; i < nRows; ++i)    {        p = I.ptr<uchar>(i);//擷取行指標        for ( j = 0; j < nCols; ++j)        {            p[j] = table[p[j]];                     }    }

最高效的方法
（二）C++迭代器方法

  MatIterator_<uchar> it, end;   for( it = I.begin<uchar>(), end = I.end<uchar>(); it != end; ++it)          *it = table[*it];   break;

最安全的方法
（三）動態地址計算方法：主要使用at函數族，千萬不要用！

for( int i = 0; i < I.rows; ++i)    for( int j = 0; j < I.cols; ++j )        I.at<uchar>(i,j) = table[I.at<uchar>(i,j)];

此種方法適合隨機訪問操作，而並不適合遍曆操作。相較於最高效的C方法，這種方法遍曆每一個映像元素時都會重建一個行指標。稍後會分析方法（一）和方法（三）到底差在哪裡。
Tutotials中也給出了上述三種方法的時間對比

Efficient Way	Iterator	On-The-Fly RA
79.4717 milliseconds	83.7201 milliseconds	93.7878 milliseconds

所以說，遍曆矩陣時，首選方法是方法一。
為什麼方法一和方法三會差那麼多呢？下面通過分析Mat的at函數族和ptr函數族回答這個問題。
at函數族和ptr函數族

at函數族：

template<typename _Tp> _Tp& at(int i0=0);template<typename _Tp> const _Tp& at(int i0=0) const; …...template<typename _Tp> _Tp& at(Point pt);template<typename _Tp> const _Tp& at(Point pt) const;

ptr函數族：

uchar* ptr(int i0=0);const uchar* ptr(int i0=0) const; …...template<typename _Tp, int n> _Tp* ptr(const Vec<int, n>& idx);template<typename _Tp, int n> const _Tp* ptr(const Vec<int, n>& idx) const;

ptr函數典型源碼：

inline uchar* Mat::ptr(int y){    return data + step.p[0]*y;}

at函數典型源碼：

template<typename _Tp> inline _Tp& Mat::at(int i0, int i1){    return ((_Tp*)(data + step.p[0]*i0))[i1];}

step.p[0]的解釋見：OpenCV學習：Mat類詳細解析+源碼剖析（四）MSize類和Mstep類

以二維情況為例，ptr返回的是指標（某維度某位移的起始地址），所示，at比ptr更進一步，獲得指標後又使用[ ]提取出了數值。上文中方法一和方法三最大差異所在，方法一中一個頭指標可以運用於整行資料，但是方法四中每遍曆一個元素就要算一次行指標，也就是說方法一中行指標計算了row次，而方法三中行指標計算了row×col次！