Wszystko jest jak najbardziej OK. Funkcja konwertująca działa dobrze. Natomiast jeśli chodzi o to, że obrazki się różnią, no cóż na szybko mogę wysnuć wniosek, że skoro klasa Mat nie przechowuje w swoim wnętrzu informacji o modelu barw, w którym jest reprezentowany dany obrazek co wynika dokumentacji
http://www710.univ-lyon1.fr/~eguillou/documentation/opencv2/classcv_1_1_mat.html
to po prostu informacje takie nie są dostępne w funkcji imshow, gdyż ich przecież do niej w żaden niezależny sposób nie przekazujemy, a więc funkcja po prostu wyświetla obrazek tak jakby był w standardowym modelu barw. Oczywiście mogę się mylić, gdyż są to tylko moje przypuszczenia. Nie mam jednak najmniejszych wątpliwości co do tego, że konwersja działa poprawnie, gdyż jest realizowana w całości przez funkcję biblioteczną.