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2.5 Mat类、Matrix类和Image类的相互转换
Mat类、Matrix类和Image类的联系：
1、Mat和Image都可以用于存储图像数据，但Image只能用于存储具有颜色和深度信息的图像数据。
2、Mat和Image都可以进行图像的基本操作，如剪裁、缩放、旋转等。
3、Matrix和Mat都可以用于存储矩阵数据，并可以进行矩阵的基本操作，如转置、逆运算、矩阵乘法等。
4、此外，Cvinvoke类提供的方法，既支持Mat也支持Image，例如Add方法。
Mat类、Matrix类和Image类的区别：
1、Mat可以存储任意类型的图像数据，包括单通道和多通道的数据；而Image只能用于存储具有颜色和深度信息的图像数据。
2、Matrix只能用于存储矩阵数据，不能用于存储图像数据。
在使用时，我们应该根据实际需求选择合适的类来处理图像和矩阵数据。如果只是简单的图像处理，可以使用Image类；如果需要进行更复杂的矩阵运算，可以使用Mat类；而如果需要更高效、更灵活的矩阵运算，可以使用Matrix类。
Mat类、Matrix类和Image类的相互转换
Mat、Image和Matrix都是表示图像和矩阵数据的类。它们之间可以通过一些方法相互转换。
下面的小节将说明如何在Mat、Image、Matrix以及.Net提供的Bitmap类之间相互转换。
2.5.1 Image到Mat的转换
直接使用Image类的Mat属性。
【代码位置：frmChapter2_4】Button1_Click、outputMatInfo、outputMatdata8U1CAfter
//Image转Mat
private void Button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
Image<Gray, byte> img = new Image<Gray, byte>(new Size(3, 4));
img.SetValue(new MCvScalar(200));
//注意，此时m的IsContinuous属性是false，也就是数据不连续
Mat m;
m = img.Mat;
outputMatInfo(m);
outputMatdata8U1CAfter(m);
}
//输出Mat信息
private void outputMatInfo(Mat m)
{
Console.WriteLine("Cols：" + m.Cols);
Console.WriteLine("Rows：" + m.Rows);
Console.WriteLine("Depth：" + m.Depth);
Console.WriteLine("ElementSize：" + m.ElementSize);
Console.WriteLine("Height：" + m.Height);
Console.WriteLine("Width：" + m.Width);
Console.WriteLine("NumberOfChannels：" + m.NumberOfChannels);
Console.WriteLine("Step：" + m.Step);
Console.WriteLine("Width*Height：" + m.Size.Width + "*" + m.Size.Height);
Console.WriteLine("IsContinuous：" + m.IsContinuous);
Console.WriteLine("=====================");
}
//修改后的方法（考虑数据不连续的情况）
//输出矩阵，为简化说明，这里参数为8U单通道Mat
private void outputMatdata8U1CAfter(Mat m)
{
int colcount = m.Cols;
int rowcount = m.Rows;
int matstep = m.Step;
//每次读取数据时候的指针位置
IntPtr pos = IntPtr.Zero;
for (int i = 0; i < rowcount; i++)
{
//检查指针位置，
//如果是第一次循环，即pos初始为0，那么指针位置为mat的指针位置
//否则，应该将指针位置增加step
if (pos == IntPtr.Zero)
pos = m.DataPointer;
else
pos += matstep;
int bufferSize = colcount;
byte[] buffer = new byte[bufferSize];
//每次循环从新的指针位置拷贝数据，拷贝的数量为mat的列数。
System.Runtime.InteropServices.Marshal.Copy(pos, buffer, 0, bufferSize);
for (int col = 0; col < colcount; col++)
Console.Write(buffer[col] + " ");
Console.WriteLine();
}
}
运行后如下图所示：
图2-75 Image转Mat后的信息
注意：上述代码运行后返回的信息：
Step：4
IsContinuous：False
这是因为在EmguCV中，Image类的Data属性表示图像数据的指针。对于一个M*N的单通道图像，其Data属性的大小本应该是M*N个字节。但是，由于内存对齐的原因（通常是按照4个字节来对齐），实际上分配给图像数据的内存大小可能会大于M*N个字节。
针对上述代码，其中创建了一个3*4的单通道图像img，该图像的深度为Byte，每个像素占用1个字节。因此，该图像的总共应该占用3*4=12个字节。但是，由于内存对齐的原因，这里总共分配了16个字节给该图像数据。
2.5.2 Matrix转Mat
直接使用Matrix类的Mat属性。
在【2.3.1 构造函数】中已经讲解过，这里不再赘述。
2.5.3 Image转Matrix
使用Image类的CopyTo方法。
【代码位置：frmChapter2_4】Button2_Click
//灰度Image转matrix
private void Button2_Click(object sender, EventArgs e)
{
Image<Gray, byte> img = new Image<Gray, byte>("C:\\learnEmgucv\\lena.jpg");
//分配Matrix大小
Matrix<byte> matr = new Matrix<byte>(img.Size);
img.CopyTo(matr);
//matrix不能直接转图片
Mat mDst;
mDst = matr.Mat;
//这里使用.Net的PictureBox，使用Mat转为了Bitmap
PictureBox1.Image = mDst.ToBitmap();
}
运行后如下图所示：
图2-76 灰度图像转matrix后的显示
【代码位置：frmChapter2_4】Button3_Click
//彩色Image转matrix
private void Button3_Click(object sender, EventArgs e)
{
//由于使用Image<Bgr, byte>，后面的matr必须指明通道数（3）
Image<Bgr, byte> img = new Image<Bgr, byte>("C:\\learnEmgucv\\lena.jpg");
//分配Matrix大小，注意，这里指明了3通道
Matrix<byte> matr = new Matrix<byte>(img.Rows, img.Cols, 3);
img.CopyTo(matr);
//matrix不能直接转图片
Mat mDst = matr.Mat;
//这里使用.Net的PictureBox，使用Mat转为了Bitmap
PictureBox1.Image = mDst.ToBitmap();
}
运行后如下图所示：
图2-77 彩色图像转matrix后的显示
2.5.4 Mat转Matrix
使用Mat类的CopyTo方法。
【代码位置：frmChapter2_4】Button4_Click
//Mat转Matrix
private void Button4_Click(object sender, EventArgs e)
{
Mat m = new Mat("C:\\learnEmgucv\\lena.jpg", Emgu.CV.CvEnum.ImreadModes.Grayscale);
//需要注意通道数
Matrix<byte> matr = new Matrix<byte>(m.Size);
//Mat的CopyTo方法
m.CopyTo(matr);
Mat mDst = matr.Mat;
PictureBox1.Image = mDst.ToBitmap();
}
运行后如下图所示：
图2-78 Mat转matrix后的显示
2.5.5 Image转Bitmap
使用Image类的ToBitmap方法。
【代码位置：frmChapter2_4】Button5_Click
//Image转Bitmap
private void Button5_Click(object sender, EventArgs e)
{
Image<Bgr, byte> img = new Image<Bgr, byte>("C:\\learnEmgucv\\lena.jpg");
Bitmap bmp = img.ToBitmap();
PictureBox1.Image = bmp;
}
运行后如下图所示：
图2-79 Image转Bitmap后的显示
2.5.6 Bitmap转Image
使用BitmapExtension类的ToImage方法进行转换。
【代码位置：frmChapter2_4】Button6_Click
//Bitmap转Image
private void Button6_Click(object sender, EventArgs e)
{
Bitmap bmp = new Bitmap("C:\\learnEmgucv\\lena.jpg");
Image<Bgr, byte> img;
img = BitmapExtension.ToImage<Bgr, byte>(bmp);
//如果转灰度，应将Bgr修改为Gray，如下代码：
//Image<Bgr, byte> img;
//img = BitmapExtension.ToImage<Gray, byte>(bmp);
PictureBox1.Image = img.ToBitmap();
}
运行后如下图所示：
图2-80 Bitmap转Image后的显示
2.5.7 Mat转Bitmap
使用Mat类的ToBitmap方法。
【代码位置：frmChapter2_4】Button7_Click
//Mat转Bitmap
private void Button7_Click(object sender, EventArgs e)
{
Mat m = new Mat("C:\\learnEmgucv\\lena.jpg", Emgu.CV.CvEnum.ImreadModes.Color);
Bitmap bmp = m.ToBitmap();
PictureBox1.Image = bmp;
}
运行后如下图所示：
图2-81 Mat转Bitmap后的显示
2.5.8 Bitmap转Mat
1、使用BitmapExtension的ToMat方法
【代码位置：frmChapter2_4】Button8_Click
//Bitmap转Mat1
private void Button8_Click(object sender, EventArgs e)
{
Bitmap bmp = new Bitmap("C:\\learnEmgucv\\lena.jpg");
Mat m = new Mat();
m = BitmapExtension.ToMat(bmp);
PictureBox1.Image = m.ToBitmap();
}
运行后如下图所示：
图2-82 Bitmap转Mat后的显示
2、使用BitmapData
【代码位置：frmChapter2_4】Button9_Click
//Bitmap转Mat2
private void Button9_Click(object sender, EventArgs e)
{
Bitmap bmp = new Bitmap("C:\\learnEmgucv\\lena.jpg");
BitmapData bmpdata = bmp.LockBits(new Rectangle(0, 0, bmp.Width, bmp.Height), ImageLockMode.ReadOnly, PixelFormat.Format24bppRgb);
//需要计划好Mat的大小、深度、通道数、步长
Mat m = new Mat(bmp.Height, bmp.Width, Emgu.CV.CvEnum.DepthType.Cv8U, 3, bmpdata.Scan0, bmpdata.Stride);
bmp.UnlockBits(bmpdata);
PictureBox1.Image = m.ToBitmap();
}
运行后如下图所示：
图2-83 Bitmap转Mat后的显示