//--------------------------------------【程序说明】-------------------------------------------
// 程序说明：《OpenCV3编程入门》OpenCV2版书本配套示例程序24
// 程序描述：来自一本国外OpenCV2书籍的示例-遍历图像像素的14种方法
// 测试所用IDE版本：Visual Studio 2010
// 开发测试所用OpenCV版本： 3.0 beta
// 2014年12月 Revised by @浅墨_毛星云
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This file contains material supporting chapter 2 of the cookbook:
Computer Vision Programming using the OpenCV Library.
by Robert Laganiere, Packt Publishing, 2011.
This program is free software; permission is hereby granted to use, copy, modify,
and distribute this source code, or portions thereof, for any purpose, without fee,
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or altered from any source or altered source distribution.
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Copyright (C) 2010-2011 Robert Laganiere, www.laganiere.name
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//---------------------------------【头文件、命名空间包含部分】-----------------------------
// 描述：包含程序所使用的头文件和命名空间
//-------------------------------------------------------------------------------------------------
#include <iostream>
#include <opencv2/core/core.hpp>
#include <opencv2/highgui/highgui.hpp>
using namespace cv;
using namespace std;
//---------------------------------【宏定义部分】---------------------------------------------
// 描述：包含程序所使用宏定义
//-------------------------------------------------------------------------------------------------
#define NTESTS 14
#define NITERATIONS 20
//----------------------------------------- 【方法一】-------------------------------------------
// 说明：利用.ptr 和 []
//-------------------------------------------------------------------------------------------------
void colorReduce0(Mat& image, int div = 64) {
int nl = image.rows; //行数
int nc = image.cols * image.channels(); //每行元素的总元素数量
for (int j = 0; j < nl; j++)
{
uchar* data = image.ptr<uchar>(j);
for (int i = 0; i < nc; i++)
{
//-------------开始处理每个像素-------------------
data[i] = data[i] / div * div + div / 2;
//-------------结束像素处理------------------------
} //单行处理结束
}
}
//-----------------------------------【方法二】-------------------------------------------------
// 说明：利用 .ptr 和 * ++
//-------------------------------------------------------------------------------------------------
void colorReduce1(Mat& image, int div = 64) {
int nl = image.rows; //行数
int nc = image.cols * image.channels(); //每行元素的总元素数量
for (int j = 0; j < nl; j++)
{
uchar* data = image.ptr<uchar>(j);
for (int i = 0; i < nc; i++)
{
//-------------开始处理每个像素-------------------
*data++ = *data / div * div + div / 2;
//-------------结束像素处理------------------------
} //单行处理结束
}
}
//-----------------------------------------【方法三】-------------------------------------------
// 说明：利用.ptr 和 * ++ 以及模操作
//-------------------------------------------------------------------------------------------------
void colorReduce2(Mat& image, int div = 64) {
int nl = image.rows; //行数
int nc = image.cols * image.channels(); //每行元素的总元素数量
for (int j = 0; j < nl; j++)
{
uchar* data = image.ptr<uchar>(j);
for (int i = 0; i < nc; i++)
{
//-------------开始处理每个像素-------------------
int v = *data;
*data++ = v - v % div + div / 2;
//-------------结束像素处理------------------------
} //单行处理结束
}
}
//----------------------------------------【方法四】---------------------------------------------
// 说明：利用.ptr 和 * ++ 以及位操作
//----------------------------------------------------------------------------------------------------
void colorReduce3(Mat& image, int div = 64) {
int nl = image.rows; //行数
int nc = image.cols * image.channels(); //每行元素的总元素数量
int n = static_cast<int>(log(static_cast<double>(div)) / log(2.0));
//掩码值
uchar mask = 0xFF << n; // e.g. 对于 div=16, mask= 0xF0
for (int j = 0; j < nl; j++) {
uchar* data = image.ptr<uchar>(j);
for (int i = 0; i < nc; i++) {
//------------开始处理每个像素-------------------
*data++ = *data & mask + div / 2;
//-------------结束像素处理------------------------
} //单行处理结束
}
}
//----------------------------------------【方法五】----------------------------------------------
// 说明：利用指针算术运算
//---------------------------------------------------------------------------------------------------
void colorReduce4(Mat& image, int div = 64) {
int nl = image.rows; //行数
int nc = image.cols * image.channels(); //每行元素的总元素数量
int n = static_cast<int>(log(static_cast<double>(div)) / log(2.0));
int step = image.step; //有效宽度
//掩码值
uchar mask = 0xFF << n; // e.g. 对于 div=16, mask= 0xF0
//获取指向图像缓冲区的指针
uchar* data = image.data;
for (int j = 0; j < nl; j++)
{
for (int i = 0; i < nc; i++)
{
//-------------开始处理每个像素-------------------
*(data + i) = *data & mask + div / 2;
//-------------结束像素处理------------------------
} //单行处理结束
data += step; // next line
}
}
//---------------------------------------【方法六】----------------------------------------------
// 说明：利用 .ptr 和 * ++以及位运算、image.cols * image.channels()
//-------------------------------------------------------------------------------------------------
void colorReduce5(Mat& image, int div = 64) {
int nl = image.rows; //行数
int n = static_cast<int>(log(static_cast<double>(div)) / log(2.0));
//掩码值
uchar mask = 0xFF << n; // e.g. 例如div=16, mask= 0xF0
for (int j = 0; j < nl; j++)
{
uchar* data = image.ptr<uchar>(j);
for (int i = 0; i < image.cols * image.channels(); i++)
{
//-------------开始处理每个像素-------------------
*data++ = *data & mask + div / 2;
//-------------结束像素处理------------------------
} //单行处理结束
}
}
// -------------------------------------【方法七】----------------------------------------------
// 说明：利用.ptr 和 * ++ 以及位运算(continuous)
//-------------------------------------------------------------------------------------------------
void colorReduce6(Mat& image, int div = 64) {
int nl = image.rows; //行数
int nc = image.cols * image.channels(); //每行元素的总元素数量
if (image.isContinuous())
{
//无填充像素
nc = nc * nl;
nl = 1; // 为一维数列
}
int n = static_cast<int>(log(static_cast<double>(div)) / log(2.0));
//掩码值
uchar mask = 0xFF << n; // e.g. 比如div=16, mask= 0xF0
for (int j = 0; j < nl; j++) {
uchar* data = image.ptr<uchar>(j);
for (int i = 0; i < nc; i++) {
//-------------开始处理每个像素-------------------
*data++ = *data & mask + div / 2;
//-------------结束像素处理------------------------
} //单行处理结束
}
}
//------------------------------------【方法八】------------------------------------------------
// 说明：利用 .ptr 和 * ++ 以及位运算 (continuous+channels)
//-------------------------------------------------------------------------------------------------
void colorReduce7(Mat& image, int div = 64) {
int nl = image.rows; //行数
int nc = image.cols; //列数
if (image.isContinuous())
{
//无填充像素
nc = nc * nl;
nl = 1; // 为一维数组
}
int n = static_cast<int>(log(static_cast<double>(div)) / log(2.0));
//掩码值
uchar mask = 0xFF << n; // e.g. 比如div=16, mask= 0xF0
for (int j = 0; j < nl; j++) {
uchar* data = image.ptr<uchar>(j);
for (int i = 0; i < nc; i++) {
//-------------开始处理每个像素-------------------
*data++ = *data & mask + div / 2;
*data++ = *data & mask + div / 2;
*data++ = *data & mask + div / 2;
//-------------结束像素处理------------------------
} //单行处理结束
}
}
// -----------------------------------【方法九】 ------------------------------------------------
// 说明：利用Mat_ iterator
//-------------------------------------------------------------------------------------------------
void colorReduce8(Mat& image, int div = 64) {
//获取迭代器
Mat_<Vec3b>::iterator it = image.begin<Vec3b>();
Mat_<Vec3b>::iterator itend = image.end<Vec3b>();
for (; it != itend; ++it) {
//-------------开始处理每个像素-------------------
(*it)[0] = (*it)[0] / div * div + div / 2;
(*it)[1] = (*it)[1] / div * div + div / 2;
(*it)[2] = (*it)[2] / div * div + div / 2;
//-------------结束像素处理------------------------
}//单行处理结束
}
//-------------------------------------【方法十】-----------------------------------------------
// 说明：利用Mat_ iterator以及位运算
//-------------------------------------------------------------------------------------------------
void colorReduce9(Mat& image, int div = 64) {
// div必须是2的幂
int n = static_cast<int>(log(static_cast<double>(div)) / log(2.0));
//掩码值
uchar mask = 0xFF << n; // e.g. 比如 div=16, mask= 0xF0
// 获取迭代器
Mat_<Vec3b>::iterator it = image.begin<Vec3b>();
Mat_<Vec3b>::iterator itend = image.end<Vec3b>();
//扫描所有元素
for (; it != itend; ++it)
{
//-------------开始处理每个像素-------------------
(*it)[0] = (*it)[0] & mask + div / 2;
(*it)[1] = (*it)[1] & mask + div / 2;
(*it)[2] = (*it)[2] & mask + div / 2;
//-------------结束像素处理------------------------
}//单行处理结束
}
//------------------------------------【方法十一】---------------------------------------------
// 说明：利用Mat Iterator_
//-------------------------------------------------------------------------------------------------
void colorReduce10(Mat& image, int div = 64) {
//获取迭代器
Mat_<Vec3b> cimage = image;
Mat_<Vec3b>::iterator it = cimage.begin();
Mat_<Vec3b>::iterator itend = cimage.end();
for (; it != itend; it++) {
//-------------开始处理每个像素-------------------
(*it)[0] = (*it)[0] / div * div + div / 2;
(*it)[1] = (*it)[1] / div * div + div / 2;
(*it)[2] = (*it)[2] / div * div + div / 2;
//-------------结束像素处理------------------------
}
}
//--------------------------------------【方法十二】--------------------------------------------
// 说明：利用动态地址计算配合at
//-------------------------------------------------------------------------------------------------
void colorReduce11(Mat& image, int div = 64) {
int nl = image.rows; //行数
int nc = image.cols; //列数
for (int j = 0; j < nl; j++)
{
for (int i = 0; i < nc; i++)
{
//-------------开始处理每个像素-------------------
image.at<Vec3b>(j, i)[0] = image.at<Vec3b>(j, i)[0] / div * div + div / 2;
image.at<Vec3b>(j, i)[1] = image.at<Vec3b>(j, i)[1] / div * div + div / 2;
image.at<Vec3b>(j, i)[2] = image.at<Vec3b>(j, i)[2] / div * div + div / 2;
//-------------结束像素处理------------------------
} //单行处理结束
}
}
//----------------------------------【方法十三】-----------------------------------------------
// 说明：利用图像的输入与输出
//-------------------------------------------------------------------------------------------------
void colorReduce12(const Mat& image, //输入图像
Mat& result, // 输出图像
int div = 64) {
int nl = image.rows; //行数
int nc = image.cols; //列数
//准备好初始化后的Mat给输出图像
result.create(image.rows, image.cols, image.type());
//创建无像素填充的图像
nc = nc * nl;
nl = 1; //单维数组
int n = static_cast<int>(log(static_cast<double>(div)) / log(2.0));
//掩码值
uchar mask = 0xFF << n; // e.g.比如div=16, mask= 0xF0
for (int j = 0; j < nl; j++) {
uchar* data = result.ptr<uchar>(j);
const uchar* idata = image.ptr<uchar>(j);
for (int i = 0; i < nc; i++) {
//-------------开始处理每个像素-------------------
*data++ = (*idata++) & mask + div / 2;
*data++ = (*idata++) & mask + div / 2;
*data++ = (*idata++) & mask + div / 2;
//-------------结束像素处理------------------------
} //单行处理结束
}
}
//--------------------------------------【方法十四】-------------------------------------------
// 说明：利用操作符重载
//-------------------------------------------------------------------------------------------------
void colorReduce13(Mat& image, int div = 64) {
int n = static_cast<int>(log(static_cast<double>(div)) / log(2.0));
//掩码值
uchar mask = 0xFF << n; // e.g. 比如div=16, mask= 0xF0
//进行色彩还原
image = (image & Scalar(mask, mask, mask)) + Scalar(div / 2, div / 2, div / 2);
}
//-----------------------------------【ShowHelpText( )函数】-----------------------------
// 描述：输出一些帮助信息
//----------------------------------------------------------------------------------------------
void ShowHelpText()
{
//输出欢迎信息和OpenCV版本
printf("\n\n\t\t\t非常感谢购买《OpenCV3编程入门》一书！\n");
printf("\n\n\t\t\t此为本书OpenCV3版的第24个配套示例程序\n");
printf("\n\n\t\t\t 当前使用的OpenCV版本为：" CV_VERSION);
printf("\n\n ----------------------------------------------------------------------------\n");
printf("\n\n正在进行存取操作，请稍等……\n\n");
}
//-----------------------------------【main( )函数】--------------------------------------------
// 描述：控制台应用程序的入口函数，我们的程序从这里开始
//-------------------------------------------------------------------------------------------------
int main()
{
system("CHCP 65001");
int64 t[NTESTS], tinit;
Mat image0;
Mat image1;
Mat image2;
system("color 4F");
ShowHelpText();
image0 = imread("1.png");
if (!image0.data)
return 0;
//时间值设为0
for (int i = 0; i < NTESTS; i++)
t[i] = 0;
// 多次重复测试
int n = NITERATIONS;
for (int k = 0; k < n; k++)
{
cout << k << " of " << n << endl;
image1 = imread("1.png");
//【方法一】利用.ptr 和 []
tinit = getTickCount();
colorReduce0(image1);
t[0] += getTickCount() - tinit;
//【方法二】利用 .ptr 和 * ++
image1 = imread("1.png");
tinit = getTickCount();
colorReduce1(image1);
t[1] += getTickCount() - tinit;
//【方法三】利用.ptr 和 * ++ 以及模操作
image1 = imread("1.png");
tinit = getTickCount();
colorReduce2(image1);
t[2] += getTickCount() - tinit;
//【方法四】 利用.ptr 和 * ++ 以及位操作
image1 = imread("1.png");
tinit = getTickCount();
colorReduce3(image1);
t[3] += getTickCount() - tinit;
//【方法五】 利用指针的算术运算
image1 = imread("1.png");
tinit = getTickCount();
colorReduce4(image1);
t[4] += getTickCount() - tinit;
//【方法六】利用 .ptr 和 * ++以及位运算、image.cols * image.channels()
image1 = imread("1.png");
tinit = getTickCount();
colorReduce5(image1);
t[5] += getTickCount() - tinit;
//【方法七】利用.ptr 和 * ++ 以及位运算(continuous)
image1 = imread("1.png");
tinit = getTickCount();
colorReduce6(image1);
t[6] += getTickCount() - tinit;
//【方法八】利用 .ptr 和 * ++ 以及位运算 (continuous+channels)
image1 = imread("1.png");
tinit = getTickCount();
colorReduce7(image1);
t[7] += getTickCount() - tinit;
//【方法九】 利用Mat_ iterator
image1 = imread("1.png");
tinit = getTickCount();
colorReduce8(image1);
t[8] += getTickCount() - tinit;
//【方法十】 利用Mat_ iterator以及位运算
image1 = imread("1.png");
tinit = getTickCount();
colorReduce9(image1);
t[9] += getTickCount() - tinit;
//【方法十一】利用Mat Iterator_
image1 = imread("1.png");
tinit = getTickCount();
colorReduce10(image1);
t[10] += getTickCount() - tinit;
//【方法十二】 利用动态地址计算配合at
image1 = imread("1.png");
tinit = getTickCount();
colorReduce11(image1);
t[11] += getTickCount() - tinit;
//【方法十三】 利用图像的输入与输出
image1 = imread("1.png");
tinit = getTickCount();
Mat result;
colorReduce12(image1, result);
t[12] += getTickCount() - tinit;
image2 = result;
//【方法十四】 利用操作符重载
image1 = imread("1.png");
tinit = getTickCount();
colorReduce13(image1);
t[13] += getTickCount() - tinit;
//------------------------------
}
//输出图像
imshow("img0", image0);
imshow("img2", image2);
imshow("img1", image1);
// 输出平均执行时间
cout << endl << "-------------------------------------------" << endl << endl;
cout << "\n【方法一】利用.ptr 和 []的方法所用时间为 " << 1000. * t[0] / getTickFrequency() / n << "ms" << endl;
cout << "\n【方法二】利用 .ptr 和 * ++ 的方法所用时间为" << 1000. * t[1] / getTickFrequency() / n << "ms" << endl;
cout << "\n【方法三】利用.ptr 和 * ++ 以及模操作的方法所用时间为" << 1000. * t[2] / getTickFrequency() / n << "ms" << endl;
cout << "\n【方法四】利用.ptr 和 * ++ 以及位操作的方法所用时间为" << 1000. * t[3] / getTickFrequency() / n << "ms" << endl;
cout << "\n【方法五】利用指针算术运算的方法所用时间为" << 1000. * t[4] / getTickFrequency() / n << "ms" << endl;
cout << "\n【方法六】利用 .ptr 和 * ++以及位运算、channels()的方法所用时间为" << 1000. * t[5] / getTickFrequency() / n << "ms" << endl;
cout << "\n【方法七】利用.ptr 和 * ++ 以及位运算(continuous)的方法所用时间为" << 1000. * t[6] / getTickFrequency() / n << "ms" << endl;
cout << "\n【方法八】利用 .ptr 和 * ++ 以及位运算 (continuous+channels)的方法所用时间为" << 1000. * t[7] / getTickFrequency() / n << "ms" << endl;
cout << "\n【方法九】利用Mat_ iterator 的方法所用时间为" << 1000. * t[8] / getTickFrequency() / n << "ms" << endl;
cout << "\n【方法十】利用Mat_ iterator以及位运算的方法所用时间为" << 1000. * t[9] / getTickFrequency() / n << "ms" << endl;
cout << "\n【方法十一】利用Mat Iterator_的方法所用时间为" << 1000. * t[10] / getTickFrequency() / n << "ms" << endl;
cout << "\n【方法十二】利用动态地址计算配合at 的方法所用时间为" << 1000. * t[11] / getTickFrequency() / n << "ms" << endl;
cout << "\n【方法十三】利用图像的输入与输出的方法所用时间为" << 1000. * t[12] / getTickFrequency() / n << "ms" << endl;
cout << "\n【方法十四】利用操作符重载的方法所用时间为" << 1000. * t[13] / getTickFrequency() / n << "ms" << endl;
waitKey();
return 0;
}