读取图像，LUT以及计算耗时

使用LUT（lookup table）检索表的方法，提高color reduce时对像素读取的速度。

实现对Mat对象中数据的读取，并计算color reduce的速度。

方法一：使用Mat的ptr()遍历行(row)，效率较高，使用时需要小心细节

 #include <opencv2/core/core.hpp>
 #include <opencv2/highgui/highgui.hpp>
 #include <iostream>
 #include <sstream>
 
 using namespace std;
 using namespace cv;
 
 static void help(){
   cout
   << "Author: BJTShang" << endl
   << "2016-12-22, CityU" << endl
   << "Use: " << "./1222_LUP imageName divideWith [G]" << endl
   <<endl;
 }
 
 Mat& ScanImageAndReduceC(Mat& I, const uchar* table);
 Mat& ScanImageAndReduceIterator(Mat& I, const uchar* table);
 
 int main(int argc, char** argv){
   help();
   if(argc<){
     cout << "Not enough parameters!" << endl;
     return -;
   }
 
   Mat I;
   char* imageName = argv[];
   if(argc== && !strcmp(argv[],"G")){
     I = imread(imageName, CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE);
   }else{
     I = imread(imageName, CV_LOAD_IMAGE_COLOR);
   } 
 
   if(!I.data){
     cout << "The image" << imageName << " has no data!";
     return -;
   }
 
   int divideWith = ;
   stringstream s;
   s << argv[];
   s >> divideWith;
   if(!s || !divideWith){
     cout << "Invalid divideWith, input again (positive integer)!" << endl;
     return -;
   }
 
   // use this table to search for (by simple assignment) reduced intensity,
   // instead of calculating for each pixel, which is computational high-cost
   uchar table[];
   for(int i=; i < ; ++i){
     table[i] = uchar((i/divideWith)*divideWith);
   }
 
   int64 t0 = getTickCount();
   Mat J = I.clone();
   J = ScanImageAndReduceC(J, table);
   double t = (double)(getTickCount() - t0)/getTickFrequency();
   cout << "Elapse time = " << t* << " ms" <<endl;
 
   namedWindow("before", CV_WINDOW_AUTOSIZE);
   namedWindow("after color reduce by LUT", CV_WINDOW_AUTOSIZE);
   imshow("before", I);
   imshow("after color reduce by LUT", J);
   waitKey();
   return ;
 }
 
 Mat& ScanImageAndReduceC(Mat& I, const uchar* table){
   CV_Assert(I.depth() == CV_8U);
   const int channels = I.channels();
 
   int nRows = I.rows;
   int nCols = I.cols*channels;
 
   if (I.isContinuous()){
     nCols *= nRows;
     nRows = ;
   }
 
   uchar* p = NULL;
   for(size_t i=; i<nRows; ++i){
     p = I.ptr<uchar>(i);
     for(size_t j=; j<nCols; ++j){
       p[j] = table[p[j]];
     }
   }
 // Mat结构的ptr()方法，返回指向Mat每一行的头元素指针
 // Mat结构的data属性，返回指向元素的指针，p++指针自加到下一块元素地址。
 // 如果Mat中元素连续，才可以使用*p++取出所有元素值；若Mat中元素不连续，*p++取出第二行开始肯定错误！
 //   uchar* p = I.data;
 //   for(size_t i = 0; i < nRows*nCols; ++i){
 //     *p++ = table[*p];
 //   }
    return I;
 }

结果：

如果使用*p++的方法，结果不同：

这种方法，需要自己考虑图像每一行之间的gap，以及元素类型（uchar和float32f的不同）。效率较高，但不小心会出问题。

方法二：通过MatIterator类安全地访问Mat结构

效果相同，但是运行时间会变长几倍（我的电脑上大约是3倍）

 Mat& ScanImageAndReduceIterator(Mat& I, const uchar* table){
   CV_Assert(I.depth() == CV_8U);
   int channels = I.channels();
 
   switch(channels){
     case :
     {
       MatIterator_<uchar> it,end;
       for(it = I.begin<uchar>(), end = I.end<uchar>(); it!=end; ++it)
     *it = table[*it];
       break;
     }
     case :
     {
       MatIterator_<Vec3b> it, end;
       for(it = I.begin<Vec3b>(), end = I.end<Vec3b>(); it!=end; ++it){
     (*it)[] = table[(*it)[]];
     (*it)[] = table[(*it)[]];
     (*it)[] = table[(*it)[]];
       }
       break;
     }
   }
   return I;
 }

对于3通道彩色图像，需要指定迭代器中元素类型为short vector: <Vec3b>。如果指定为uchar，迭代器器将只会扫描B蓝色通道；当然，这里的情况因为使用了[]操作符访问short vector中的sub colomun， 编译就通不过。。。

方法三：最容易理解，但是最不推荐的是使用Mat的at()方法

 Mat& ScanImageAndReduceRandomAccsee(Mat& I, const uchar* table){
   CV_Assert(I.depth() == CV_8U);
 
   const int channels = I.channels();
   switch(channels){
     case :
     {
       for(int i=; i<I.rows; ++i)
     for(int j=; j<I.cols; ++j)
       I.at<uchar>(i,j) = table[I.at<uchar>(i,j)];
       break;
     }
     case :
     {
       Mat_<Vec3b> _I = I;  // this was used to check the data (3 channels), as well as to use [] operator to access different channels
       for(int i=; i<I.rows; ++i)
     for(int j=; j<I.cols; ++j){
       _I(i,j)[] = table[_I(i,j)[]]; // equal to _I.at(i,j*3) = table[_I.at(i,j*3)]
       _I(i,j)[] = table[_I(i,j)[]]; // equal to _I.at(i,J*3+1) = table[_I.at(i,j*3+1)]
       _I(i,j)[] = table[_I(i,j)[]]; // equal to _I.at(i,j*3+2) = table[_I.at(i,j*3+2)]
     }
       I = _I;
       break;
     }
   }
   return I;
 }

效率和安全的使用MatIterator类差不多，想访问矩阵中特定位置的元素使用这种方法是比较合适的。

最后，OpenCV封装了LUT的color reduce方法。平常直接使用即可，效率比较高。

   Mat lookUpTable(, , CV_8U);
   uchar* p = lookUpTable.data;
   for(int i=; i<; i++)
     p[i] = table[i];
   LUT(I,lookUpTable,J);