图片旋转,本质上是对旋转后的图片中每个像素点计算在原图的位置。然后照搬过来就好。
(多说一句,如果计算出来在原图中的位置不是整数而是小数,因为像素点个数都是整数,就需要小数到整数的转换。这个转换过程是有讲究的,需要用到插值:最近邻插值、双线性插值等等。这里我使用的是最简单的最近邻插值,即对小数四舍五入成整数,c/c++ 实现四舍五入见 这里 )
图形图像课上一般会介绍旋转变换矩阵,其中 t 为需要旋转的角度,[x’; y’]是变换后坐标(其中分号表示上下关系):
即表示为:[x’; y’] = [cos(t) sin(t); -sin(t) cos(t)][x; y]
因为我个人兴趣爱好(放p就是老师逼的。。。),不允许使用 opencv 封装好的旋转函数。只能自己实现,我开始的想法是:先求变换矩阵逆矩阵,然后将一张全黑图中每个点一一对应插值到原图中。
结果发现转换后图片全黑了……
后来发现原点设置不对。用opencv中的 mat格式存储(或二维数组)的图片, 原点在左上角 。但是想要实现的 旋转原点在图片中心 。
同时, mat格式存储(或二维数组)的 坐标系中 y轴正方向向下 。这样人类视觉上的顺时针旋转,在二维数组的坐标系中是逆时针旋转。
最重要的一点,也是二维数组操作中极易忽略的一点: 数组操作的是 数组下标 ,不是坐标系(数组的行数 rows 是矩形的宽 width ,列数 cols 是矩形的长 length ) 。比如坐标系(此时为了更贴近数组布局,我们 假设 y 轴坐标系是向下的 )中,矩形顶点是:
但是在数组中,因为是行优先,所以四个点的下标取值为:
有没有发现,两种坐标是相反的!
总结下来,我们的图片旋转需要注意以下几点:
- 变换后图片中的每个像素点(i; j),需要平移到相对旋转中心的新坐标,即(i – mat.rows/2; j – mat.cols/2)。计算完成之后,需要再次 还原 到相对左上角原点的旧坐标;
- 本来需要 变换后图片 乘以 原图 变换矩阵的 逆矩阵 对应到原图中坐标。但是因为y轴方向向下,所以 变换后图片 乘以 原图 变换矩阵(无需逆矩阵) 即可对应到原图中坐标(顺时针旋转50度,还原操作是逆时针旋转50度);
- 矩阵下标与原图变换矩阵相乘之前,需要将矩阵 下标两值互换 。相乘之后,需要 再次互换下标值 还原成矩阵下标。
因此对于一个经过旋转 t 度之后 数组下标 为[m‘, n’]的像素值,还原成原图中的 数组下标 [m; n]计算为:
[cos(t) -sin(t); sin(t) cos(t)] ([m’; n’] – [mat.rows/2; mat.cols/2]) = [m; n] – [mat.rows/2; mat.cols/2]
源代码附上:
mat nearestneighrotate(cv::mat img, float angle) { int len = (int)(sqrtf(pow(img.rows, 2) + pow(img.cols, 2)) + 0.5); mat retmat = mat::zeros(len, len, cv_8uc3); float anglepi = angle * cv_pi / 180; int xsm, ysm; for(int i = 0; i < retmat.rows; i++) for(int j = 0; j < retmat.cols; j++) { xsm = (int)((i-retmat.rows/2)*cos(anglepi) - (j-retmat.cols/2)*sin(anglepi) + 0.5); ysm = (int)((i-retmat.rows/2)*sin(anglepi) + (j-retmat.cols/2)*cos(anglepi) + 0.5); xsm += img.rows / 2; ysm += img.cols / 2; if(xsm >= img.rows || ysm >= img.cols || xsm <= 0 || ysm <= 0){ retmat.at<vec3b>(i, j) = vec3b(0, 0); } else{ retmat.at<vec3b>(i, j) = img.at<vec3b>(xsm, ysm); } } return retmat; }
好,我们来测试看看:
int main() { mat img = imread("../helloworld.png"); retimg = nearestneighrotate(img, -20.f); namedwindow("nearneigh", cv_window_autosize); imshow("nearneigh", retimg); waitkey(); cvdestroyallwindows(); return 0; }
结果(旋转了20度)为
以上就是基于opencv和c++ 实现图片旋转的详细内容,更多关于c++ 图片旋转的资料请关注<计算机技术网(www.ctvol.com)!!>其它相关文章!
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