OpenCV Mat::convertTo(type)无法转换指定类型问题原因与解决方法

cv::Mat::convertTo 方法的设计逻辑仅负责转换矩阵元素的位深度（即元素存储的数据类型），不会修改矩阵的通道数，执行时会强制让输出矩阵和输入矩阵保持相同的尺寸、通道数，传入的目标类型参数中携带的通道数标识会被直接忽略。
你的代码中源矩阵a本身就是CV_64F（64位双精度浮点数）位深度，和你传入的CV_64FC4里的位深度部分完全匹配，因此转换时既没有修改位深度，也没有修改通道数，最终输出的b和源矩阵a类型一致，为CV_64FC1，和预期的4通道结果不符。

要得到指定通道数的目标矩阵，不能单独依赖convertTo，需要搭配OpenCV的通道操作API完成，分两种场景处理：

• 如果仅需要修改位深度，不需要调整通道数：直接使用convertTo即可，传入目标类型时不需要关心通道数部分，方法会自动对齐源矩阵通道数。
• 如果需要调整通道数（比如本例中单通道转4通道）：
  1. 若同时需要修改位深度，先调用convertTo把源矩阵转成目标位深度的对应通道矩阵
  2. 准备好所有通道的矩阵数据，使用cv::merge接口将多个单通道矩阵拼接为目标多通道矩阵

本例中要得到CV_64FC4类型的b，可参考如下可运行代码：

#include <opencv2/core.hpp>
#include <iostream>
#include <vector>

int main(int argc, char** argv)
{
    cv::Mat a = (cv::Mat_<double>(3,1) << 1,   2,   3); 
    cv::Mat b;

    std::cout << "a(before): " << cv::typeToString(a.type()) << std::endl;
    std::cout << "b(before): " << cv::typeToString(b.type()) << std::endl;

    std::cout <<                                             std::endl;
    std::cout << "Convert 'a' --> 'b' with type CV_64FC4" << std::endl;
    std::cout <<                                             std::endl;

    // 构造4个通道，此处示例为所有通道值和原矩阵a一致，可根据实际需求替换各通道数据
    std::vector<cv::Mat> channels(4, a);
    cv::merge(channels, b);

    std::cout << "a(after):  " << cv::typeToString(a.type()) << std::endl;
    std::cout << "b(after):  " << cv::typeToString(b.type()) << std::endl;

    return 0;
}

运行上述代码即可得到预期输出，b的类型为CV_64FC4。

注意：cv::Mat::reshape方法虽然可以修改矩阵通道数，但它要求矩阵总元素数（rows * cols * channels）和修改前完全一致，无法凭空新增通道的元素值，因此不适合本例这类单通道扩多通道的场景。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Frank-Rene Schäfer