OpenCV中Mat.ptr(i,j)与Mat.ptr<float>(i,j)的差异及报错原因

问题场景 #

尝试通过以下代码修改cv::Mat中的值：

void gaussian_high_pass_kernel(cv::Mat& gaussianBlur, float sigma) 
{ 
    float d0 = sigma; 
    for (int i = 0; i < scr.rows; i++) 
    {   
        for (int j = 0; j < scr.cols; j++) 
        {       
            float d = pow(float(i - scr.rows / 2), 2) + pow(float(j - scr.cols / 2), 2);                                
            *gaussianBlur.ptr(i, j) = 1 - expf(-d / (2 * d0 * d0));      
        } 
    }  
}

但*gaussianBlur.ptr(i, j) = 1 - expf(-d / (2 * d0 * d0))这一行无法正确赋值，导致gaussianBlur中所有值变为-4.31596e+08；修改为*gaussianBlur.ptr<float>(i,j) = 1 - expf(-d / (2 * d0 * d0))后，赋值恢复正常。

解答 #

两种写法的差异 #

• gaussianBlur.ptr(i, j)：这是cv::Mat::ptr()的无模板重载，默认返回uchar*类型指针，对应OpenCV最常用的8位无符号字符（CV_8U）类型的Mat元素。
• gaussianBlur.ptr<float>(i, j)：这是模板化的重载版本，明确指定返回float*类型指针，直接指向Mat中对应位置的float（CV_32F）类型元素。

未指定数据类型时出错的原因 #

你的gaussianBlur应该是创建为CV_32F（32位浮点型）的Mat，而计算结果1 - expf(...)也是float类型（占4字节内存）：

1. 当使用无模板的ptr()时，得到的是uchar*指针，uchar仅占1字节内存。直接把4字节的float值写入1字节的内存空间，会破坏相邻的内存区域，导致Mat中存储的数据完全错乱，读取时就会出现像-4.31596e+08这类无意义的数值。
2. 使用ptr<float>()时，指针类型和赋值的float值类型完全匹配，写入的4字节数据正好对应Mat中CV_32F类型元素的内存空间，因此赋值操作正确执行。

总结：操作cv::Mat的元素时，必须保证指针类型和Mat的实际数据类型一致，否则会引发内存读写错误。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者meng lu