OpenCV算法精解3--OpenCV中C++矩阵基本运算

代码环境：Visual studio2017和Anaconda；
参考书籍：张平《OpenCV算法精解》；
编程语言：Python和C++；
Python3基础学习：Python3基础
C++基础学习：C++基础

// 矩阵运算包括：加法、减法、点乘、点除、乘法等；
// 1.加法运算
#include 
#include 
using namespace std;
using namespace cv;

int main(int argc,char *argv[]) {
	
	// 1.mat加法
	// 使用"+"，当和超过255会进行截断；
	Mat src1 = (Mat_(2, 3) << 10, 200, 30, 30, 40, 50);
	Mat src2 = (Mat_(2, 3) << 30, 80, 50, 50, 60, 70);
	Mat dst = src1 + src2;		// 注意元素200+元素80的结果；结果为255而不是280；

	// 使用"+"，可以将一个数值和一个矩阵相加；
	float num1 = 200;
	Mat dst1 = src1 + num1;
	
	cout << "src1 + src2 = n" << dst << endl;
	cout << "数值和矩阵相加 = n" << dst1 << endl;		// 输出dst1和src1类型相同；

	// 使用add函数进行加法
	// void add(InputArray src1,InputArray src2,OutputArray dst,InputArray mask=noArray(),int dtype = -1)
	// 使用add函数，输入矩阵数据类型可以不同，输出矩阵数据类型根据情况自行指定；
	// 当src1和src2相同时，才可以令dtype = -1，否则会报错；
	Mat dst2;
	add(src1, src2, dst2, Mat(), CV_64FC1);

	cout << "使用add函数进行加法：n" << dst2 << endl;

	return 0;
}

// 2.减法运算
#include 
#include 
using namespace std;
using namespace cv;

int main(int argc,char *argv[]) {
	
	// 2.mat减法
	// 使用"-"，当减法小于0时，进行截断；
	Mat src1 = (Mat_(2, 3) << 10, 200, 30, 30, 40, 50);
	Mat src2 = (Mat_(2, 3) << 30, 80, 50, 50, 60, 70);
	Mat dst = src2 - src1;		// 注意相减小于0时的结果；
	
	cout << "src2 - src1 = n" << dst << endl;

	// 使用subtract函数进行减法
	// void substract(InputArray src1,InputArray src2,OutputArray dst,InputArray mask = noArray(),int dtype = -1)

	Mat dst1;
	subtract(src2, src1, dst1, Mat(), CV_64FC1);

	cout << "使用add函数进行加法：n" << dst1 << endl;	// 对比"-"和"substract"的结果；

	return 0;
}

// 3.点乘
#include 
#include 
using namespace std;
using namespace cv;

int main(int argc,char *argv[]) {
	
	// 3.点乘：两个矩阵对应位置的数值相乘；
	// mul成员函数：两个Mat对象数据类型相同才能进行点乘，返回矩阵数据类型不变；
	// mul成员函数结果超过255会进行截断；
	Mat src1 = (Mat_(2, 3) << 10, 200, 30, 30, 40, 50);
	Mat src2 = (Mat_(2, 3) << 30, 80, 50, 50, 60, 70);
	Mat dst = src1.mul(src2);

	cout << "点乘结果：n" << dst << endl;
	cout << "-----------------------" << endl;

	// multiply函数
	// void multiply(InputArray src1, InputArray src2, OutputArray dst, double scale = 1, int dtype = -1)
	// 注：dst = scale * src1 * src2，在点乘结果基础上乘以放缩系数scale；
	Mat src3 = (Mat_(2, 3) << 10, 200, 30, 30, 40, 50);
	Mat src4 = (Mat_(2, 3) << 30, 80, 50, 50, 60, 70);
	Mat dst1;
	multiply(src3, src4, dst1, 1.0, CV_32FC1);
	for (int r = 0; r < dst1.rows; r++) {
		for (int c = 0; c < dst1.cols; c++) {
			cout << dst1.at(r, c) << ",";
		}
		cout << endl;
	}

	return 0;
}

// 4.点除
#include 
#include 
using namespace std;
using namespace cv;

int main(int argc, char *argv[]) {
	// 4.点除
	Mat src1 = (Mat_(2, 3) << 10, 200, 30, 30, 40, 50);
	Mat src2 = (Mat_(2, 3) << 30, 80, 50, 50, 60, 70);
	Mat dst1 = src2 / src1;

	for (int r = 0; r < dst1.rows; r++) {
		for (int c = 0; c < dst1.cols; c++) {
			cout << float(dst1.at(r, c)) << ",";
		}
		cout << endl;
	}
	cout << "------------------" << endl;

	Mat dst2;
	divide(src2, src1, dst2, 1.0, -1);
	for (int r = 0; r < dst2.rows; r++) {
		for (int c = 0; c < dst2.cols; c++) {
			cout << float(dst2.at(r, c)) << ",";
		}
		cout << endl;
	}

	return 0;
}

// 5.乘法运算
#include 
#include 
using namespace std;
using namespace cv;

int main(int argc, char *argv[]) {
	// 5.矩阵乘法
	
	Mat src1 = (Mat_(2, 3) << 1, 2, 3, 4, 5, 6);
	Mat src2 = (Mat_(3, 2) << 6, 5, 4, 3, 2, 1);
	Mat dst1 = src1 * src2;
	
	cout << "src1 * src2 = n" << dst1 << endl;

	return 0;
}

// 使用gemm实现矩阵乘法
	// void gemm(InputArray src1,InputArray src2,double alpha,InputArray src3,double beta,OutputArray dst,int flags = 0)
	// src1：输入类型是CV_32F或CV_64F的单或双通道矩阵；
	// src2：输入矩阵，类型和src1类型相同；
	// alpha：src1与src2相乘后的系数；
	// src3：输入矩阵，类型和src1类型相同；
	// beta：src3的系数；
	// dst：输出矩阵；
	// flags：所取值--0，GEMM_1_T，GEMM_2_T，GEMM_3_T；
	// flags控制src1、src2、src3是否转置来实现矩阵之间的不同运算
	
	// a.dst = alpha * src1 * src2 + beta * src3，flags = 0;
	// b.dst = alpha * src1^T(src1转置) * src2 + beta * src3，flags = GEMM_1_T；
	// c.dst = alpha * src1 * src2^T(src2转置) + beta * src3，flags = GEMM_2_T；
	// d.dst = alpha * src1 * src2 + beta * src3^T(src3转置)，flags = GEMM_3_T；

// 使用gemm实现矩阵乘法
#include 
#include 
using namespace std;
using namespace cv;

int main(int argc, char *argv[]) {
	// 5.矩阵乘法
	
	Mat src1 = (Mat_(2, 3) << 1, 2, 3, 4, 5, 6);
	Mat src2 = (Mat_(3, 2) << 6, 5, 4, 3, 2, 1);

	// 使用gemm函数实现乘法
	Mat dst1;
	gemm(src1, src2, 1, NULL, 0, dst1, 0);

	cout << "gemm实现乘法：n" << dst1 << endl;

	return 0;
}