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OpenCV 图像像素的算术操作

news 来源：原创 2025/5/31 8:59:00

一、知识点
1、operator+
(1)、MatExpr operator + (const Mat & a, const Mat & b);
a、a和b的行数、列数、通道数得相同。
   b、a和b的每个像素的每个通道值分别相加。
(2)、MatExpr operator + (const Mat & a, const Scalar & s);
a、若a的通道数和s的标量数相同，则a每个像素的每个通道值和s的每个标量数分别相加。
   b、若a的通道数和s的标量数不同，则a每个像素的前几个通道值和s的前几个标量数分别相加。
(3)、MatExpr operator + (const Scalar & s, const Mat & a);
a、若s的标量数和a的通道数相同，则s的每个标量数和a每个像素的每个通道值分别相加。
   b、若s的标量数和a的通道数不同，则s的前几个标量数和a每个像素的前几个通道值分别相加。

2、operator-
(1)、MatExpr operator - (const Mat & a, const Mat & b);
a、a和b的行数、列数、通道数得相同。
   b、a和b的每个像素的每个通道值分别相减。
(2)、MatExpr operator - (const Mat & a, const Scalar & s);
a、若a的通道数和s的标量数相同，则a每个像素的每个通道值和s的每个标量数分别相减;
   b、若a的通道数和s的标量数不同，则a每个像素的前几个通道值和s的前几个标量数分别相减。
(3)、MatExpr operator - (const Scalar & s, const Mat & a);
a、若s的标量数和a的通道数相同，则s的每个标量数和a每个像素的每个通道值分别相减;
   b、若s的标量数和a的通道数不同，则s的前几个标量数和a每个像素的前几个通道值分别相减。

3、operator*
(1)、MatExpr operator * (const Mat & a, const Mat & b);
a、a和b矩阵点乘。
   b、a的列数和b的行数得相同。
   c、a和b的数据类型只能是CV_32FC1、CV_64FC1、CV_32FC2、CV_64FC2中的一种，其它类型如CV_8UC1，编译器会报错。
(2)、MatExpr operator * (const Mat & a, double s);
a、a的每个像素的每个通道值分别和s相乘。
(3)、MatExpr operator * (double s, const Mat & a);
a、s和a的每个像素的每个通道值分别相乘。

4、operator/
(1)、MatExpr operator / (const Mat & a, const Mat & b);
a、a和b的行数、列数、通道数得相同。
   b、a和b的每个像素的每个通道值分别相除。
(2)、MatExpr operator / (const Mat & a, double s);
a、a的每个像素的每个通道值除以s。
(3)、MatExpr operator / (double s, const Mat & a);
a、s除以a的每个像素的每个通道值。

5、add()
(1)、void add(InputArray src1, InputArray src2, OutputArray dst, InputArray mask = noArray(), int dtype = -1);
(2)、参数说明:
src1: 第1个输入数组，通常是Mat对象。
   src2: 第2个输入数组，通常是Mat对象。
   dst: 输出数组，src1和src2逐元素相加后的结果。
   mask: 掩码数组，用于指定哪些元素做加法操作。默认为noArray()，则对所有元素进行操作。
   dtype: 输出数组的数据类型，默认值-1，表示输出数组与输入数组的数据类型相同。
(3)、src1和src2的每个像素的每个通道值都会独立相加，所以src1和src2的行、列、通道数要相同。

6、subtract()
(1)、void subtract(InputArray src1, InputArray src2, OutputArray dst, InputArray mask = noArray(), int dtype = -1);
(2)、参数说明:
src1: 第1个输入数组，通常是Mat对象。
   src2: 第2个输入数组，通常是Mat对象。
   dst: 输出数组，src1和src2逐元素相减后的结果。
   mask: 掩码数组，用于指定哪些元素做减法操作。默认为noArray()，则对所有元素进行操作。
   dtype: 输出数组的数据类型，默认值-1，表示输出数组与输入数组的数据类型相同。
(3)、src1和src2的每个像素的每个通道值都会独立相减，所以src1和src2的行、列、通道数要相同。

7、multiply()
(1)、void multiply(InputArray src1, InputArray src2, OutputArray dst, double scale = 1, int dtype = -1);
(2)、参数说明:
src1: 第1个输入数组，通常是Mat对象。
   src2: 第2个输入数组，通常是Mat对象。
   dst: 输出数组，src1和src2逐元素相乘后的结果。
   scale: 缩放因子，结果会被此因子缩放，默认值1。
   dtype: 输出数组的数据类型，默认值-1，表示输出数组与输入数组的数据类型相同。
(3)、src1和src2的每个像素的每个通道值都会独立相乘，所以src1和src2的行、列、通道数要相同。

8、divide()
(1)、void divide(InputArray src1, InputArray src2, OutputArray dst, double scale = 1, int dtype = -1);
(2)、参数说明:
src1: 第1个输入数组，通常是Mat对象。
   src2: 第2个输入数组，通常是Mat对象。
   dst: 输出数组，src1和src2逐元素相除后的结果。
   scale: 缩放因子，结果会被此因子缩放，默认值1。
   dtype: 输出数组的数据类型，默认值-1，表示输出数组与输入数组的数据类型相同。
(3)、src1和src2的每个像素的每个通道值都会独立相除，所以src1和src2的行、列、通道数要相同。

9、注意: 有些结果数据因超过数据类型的最大范围，会被截断。如数据类型8U，则数据300就只能被截断为255。

10、saturate_cast:
(1)、template<typename _Tp>
   _Tp saturate_cast(ArgType v);
(2)、将一个值v转换为_Tp类型的值，并确保转换过程中值不会超出_Tp取值范围。


二、示例代码和输出结果:

#include <iostream>
#include <opencv2/opencv.hpp>int main()
{cv::Mat m1(3, 3, CV_8UC3, cv::Scalar(20, 40, 30));cv::Mat m2(3, 3, CV_8UC3, cv::Scalar(10, 20, 15));std::cout << "m1:" << std::endl << m1 << std::endl;std::cout << "m2:" << std::endl << m2 << std::endl;cv::Mat m3 = cv::Mat::ones(3, 3, CV_32FC1);cv::Mat m4 = cv::Mat::ones(3, 3, CV_32FC1);m3.at<float>(1, 1) = 30;m4.at<float>(1, 1) = 5;m3.at<float>(0, 2) = 24;m4.at<float>(0, 2) = 6;std::cout << "m3:" << std::endl << m3 << std::endl;std::cout << "m4:" << std::endl << m4 << std::endl;cv::Scalar s1(10, 11, 12);cv::Scalar s2(100, 110, 120);//MatExpr operator + (const Mat & a, const Mat & b);cv::Mat dst1 = m1 + m2;std::cout << "dst1:" << std::endl << dst1 << std::endl;//MatExpr operator + (const Mat & a, const Scalar & s);cv::Mat dst2 = m1 + s1;std::cout << "dst2:" << std::endl << dst2 << std::endl;//MatExpr operator + (const Scalar & s, const Mat & a);cv::Mat dst3 = s1 + m1;std::cout << "dst3:" << std::endl << dst3 << std::endl;//MatExpr operator - (const Mat & a, const Mat & b);cv::Mat dst4 = m1 - m2;std::cout << "dst4:" << std::endl << dst4 << std::endl;//MatExpr operator - (const Mat & a, const Scalar & s);cv::Mat dst5 = m1 - s1;std::cout << "dst5:" << std::endl << dst5 << std::endl;//MatExpr operator - (const Scalar & s, const Mat & a);cv::Mat dst6 = s2 - m1;std::cout << "dst6:" << std::endl << dst6 << std::endl;//MatExpr operator * (const Mat & a, const Mat & b); cv::Mat dst7 = m3 * m4;std::cout << "dst7:" << std::endl << dst7 << std::endl;//MatExpr operator * (const Mat & a, double s);cv::Mat dst8 = m1 * 2;std::cout << "dst8:" << std::endl << dst8 << std::endl;//MatExpr operator * (double s, const Mat & a);cv::Mat dst9 = 2 * m1;std::cout << "dst9:" << std::endl << dst9 << std::endl;//MatExpr operator / (const Mat & a, const Mat & b);cv::Mat dst10 = m3 / m4;std::cout << "dst10:" << std::endl << dst10 << std::endl;//MatExpr operator / (const Mat & a, double s);cv::Mat dst11 = m1 / 10;std::cout << "dst11:" << std::endl << dst11 << std::endl;//MatExpr operator / (double s, const Mat & a);cv::Mat dst12 = 240 / m1;std::cout << "dst12:" << std::endl << dst12 << std::endl;//void add(InputArray src1, InputArray src2, OutputArray dst, InputArray mask = noArray(), int dtype = -1);cv::Mat dst13;cv::add(m1, m2, dst13);std::cout << "dst13:" << std::endl << dst13 << std::endl;//void subtract(InputArray src1, InputArray src2, OutputArray dst, InputArray mask = noArray(), int dtype = -1);cv::Mat dst14;cv::subtract(m1, m2, dst14);std::cout << "dst14:" << std::endl << dst14 << std::endl;//void multiply(InputArray src1, InputArray src2, OutputArray dst, double scale = 1, int dtype = -1);cv::Mat dst15;cv::multiply(m3, m4, dst15);std::cout << "dst15:" << std::endl << dst15 << std::endl;//void divide(InputArray src1, InputArray src2, OutputArray dst, double scale = 1, int dtype = -1);cv::Mat dst16;cv::divide(m1, m2, dst16);std::cout << "dst16:" << std::endl << dst16 << std::endl;//saturate_castint dst17 = cv::saturate_cast<uchar>(310);std::cout << "dst17:" << std::endl << dst17 << std::endl;system("pause");return 0;
}输出结果:
m1:
[ 20,  40,  30,  20,  40,  30,  20,  40,  30;20,  40,  30,  20,  40,  30,  20,  40,  30;20,  40,  30,  20,  40,  30,  20,  40,  30]
m2:
[ 10,  20,  15,  10,  20,  15,  10,  20,  15;10,  20,  15,  10,  20,  15,  10,  20,  15;10,  20,  15,  10,  20,  15,  10,  20,  15]
m3:
[1, 1, 24;1, 30, 1;1, 1, 1]
m4:
[1, 1, 6;1, 5, 1;1, 1, 1]
dst1:
[ 30,  60,  45,  30,  60,  45,  30,  60,  45;30,  60,  45,  30,  60,  45,  30,  60,  45;30,  60,  45,  30,  60,  45,  30,  60,  45]
dst2:
[ 30,  51,  42,  30,  51,  42,  30,  51,  42;30,  51,  42,  30,  51,  42,  30,  51,  42;30,  51,  42,  30,  51,  42,  30,  51,  42]
dst3:
[ 30,  51,  42,  30,  51,  42,  30,  51,  42;30,  51,  42,  30,  51,  42,  30,  51,  42;30,  51,  42,  30,  51,  42,  30,  51,  42]
dst4:
[ 10,  20,  15,  10,  20,  15,  10,  20,  15;10,  20,  15,  10,  20,  15,  10,  20,  15;10,  20,  15,  10,  20,  15,  10,  20,  15]
dst5:
[ 10,  29,  18,  10,  29,  18,  10,  29,  18;10,  29,  18,  10,  29,  18,  10,  29,  18;10,  29,  18,  10,  29,  18,  10,  29,  18]
dst6:
[ 80,  70,  90,  80,  70,  90,  80,  70,  90;80,  70,  90,  80,  70,  90,  80,  70,  90;80,  70,  90,  80,  70,  90,  80,  70,  90]
dst7:
[26, 30, 31;32, 152, 37;3, 7, 8]
dst8:
[ 40,  80,  60,  40,  80,  60,  40,  80,  60;40,  80,  60,  40,  80,  60,  40,  80,  60;40,  80,  60,  40,  80,  60,  40,  80,  60]
dst9:
[ 40,  80,  60,  40,  80,  60,  40,  80,  60;40,  80,  60,  40,  80,  60,  40,  80,  60;40,  80,  60,  40,  80,  60,  40,  80,  60]
dst10:
[1, 1, 4;1, 6, 1;1, 1, 1]
dst11:
[  2,   4,   3,   2,   4,   3,   2,   4,   3;2,   4,   3,   2,   4,   3,   2,   4,   3;2,   4,   3,   2,   4,   3,   2,   4,   3]
dst12:
[ 12,   6,   8,  12,   6,   8,  12,   6,   8;12,   6,   8,  12,   6,   8,  12,   6,   8;12,   6,   8,  12,   6,   8,  12,   6,   8]
dst13:
[ 30,  60,  45,  30,  60,  45,  30,  60,  45;30,  60,  45,  30,  60,  45,  30,  60,  45;30,  60,  45,  30,  60,  45,  30,  60,  45]
dst14:
[ 10,  20,  15,  10,  20,  15,  10,  20,  15;10,  20,  15,  10,  20,  15,  10,  20,  15;10,  20,  15,  10,  20,  15,  10,  20,  15]
dst15:
[1, 1, 144;1, 150, 1;1, 1, 1]
dst16:
[  2,   2,   2,   2,   2,   2,   2,   2,   2;2,   2,   2,   2,   2,   2,   2,   2,   2;2,   2,   2,   2,   2,   2,   2,   2,   2]
dst17:
255