第六章 - 图像变换 - 图像拉伸、收缩、扭曲、旋转[1] - 仿射变换(cvWarpAffine)

短命女 2022-07-15 00:11 259阅读 0赞

第六章 - 图像变换 - 图像拉伸、收缩、扭曲、旋转\[1\] - 仿射变换(cvWarpAffine)

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2011-10-19 20:01  29612人阅读 [评论][Link 1](11) 收藏 [举报][Link 2]

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拉伸、收缩、扭曲、旋转是图像的几何变换，在三维视觉技术中大量应用到这些变换，又分为仿射变换和透视变换。仿射变换通常用单应性建模，利用cvWarpAffine解决密集映射，用cvTransform解决稀疏映射。仿射变换可以将矩形转换成平行四边形，它可以将矩形的边压扁但必须保持边是平行的，也可以将矩形旋转或者按比例变化。透视变换提供了更大的灵活性，一个透视变换可以将矩阵转变成梯形。当然，平行四边形也是梯形，所以仿射变换是透视变换的子集。

本小节实现图像的仿射变换。

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以下是本例程用到的方法：

**CloneImage**  
制作图像的完整拷贝  
  
IplImage\* cvCloneImage( const IplImage\* image );  
image  
原图像.  
函数 cvCloneImage 制作图像的完整拷贝包括头、ROI和数据  
\-----------------------------

**GetAffineTransform**

由三对点计算仿射变换

CvMat\* cvGetAffineTransform( const CvPoint2D32f\* src,const CvPoint2D32f\* dst, CvMat\* map\_matrix );

src

输入图像的三角形顶点坐标。

dst

输出图像的相应的三角形顶点坐标。

map\_matrix

指向2×3输出矩阵的指针。

函数cvGetAffineTransform计算满足以下关系的仿射变换矩阵：

![0_1319025253TmF7.gif][]

这里,*dst*(*i*)= (*x*'*i*,*y*'*i*),*src*(*i*)= (*xi*,*yi*),*i* = 0..2.

\-----------------------------

**WarpAffine**

对图像做仿射变换

void cvWarpAffine( const CvArr\* src, CvArr\* dst, constCvMat\* map\_matrix,

int flags=CV\_INTER\_LINEAR+CV\_WARP\_FILL\_OUTLIERS,

CvScalar fillval=cvScalarAll(0) );

src

输入图像.

dst

输出图像.

map\_matrix

2×3 变换矩阵

flags

插值方法和以下开关选项的组合：

·       CV\_WARP\_FILL\_OUTLIERS - 填充所有输出图像的象素。如果部分象素落在输入图像的边界外，那么它们的值设定为 fillval.

·       CV\_WARP\_INVERSE\_MAP - 指定 map\_matrix是输出图像到输入图像的反变换，因此可以直接用来做象素插值。否则, 函数从 map\_matrix 得到反变换。

fillval

用来填充边界外面的值

函数 cvWarpAffine 利用下面指定的矩阵变换输入图像：![0_1319025376b9L7.gif][]

*  如果没有指定 CV\_WARP\_INVERSE\_MAP ，![0_1319025416j6qg.gif][]
 *  否则， ![0_1319025445aaUB.gif][]

函数与 cvGetQuadrangleSubPix 类似，但是不完全相同。cvWarpAffine 要求输入和输出图像具有同样的数据类型，有更大的资源开销（因此对小图像不太合适）而且输出图像的部分可以保留不变。而 cvGetQuadrangleSubPix 可以精确地从8位图像中提取四边形到浮点数缓存区中，具有比较小的系统开销，而且总是全部改变输出图像的内容。要变换稀疏矩阵，使用 cxcore 中的函数 cvTransform 。

\-----------------------------

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 2DRotationMatrix </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 2DRotationMatrix 计算二维旋转的仿射变换矩阵 CvMat* cv2DRotationMatrix( CvPoint2D32f center, double angle, double scale, CvMat* map_matrix ); center 输入图像的旋转中心坐标 angle 旋转角度（度）。正值表示逆时针旋转(坐标原点假设在左上角). scale 各项同性的尺度因子 map_matrix 输出 2×3 矩阵的指针 函数 cv2DRotationMatrix 计算矩阵: [ α β | (1-α)*center.x - β*center.y ] [ -β α | β*center.x + (1-α)*center.y ] where α=scale*cos(angle), β=scale*sin(angle) 该变换并不改变原始旋转中心点的坐标，如果这不是操作目的，则可以通过调整平移量改变其坐标(译者注：通过简单的推导可知，仿射变换的实现是首先将旋转中心置为坐标原点，再进行旋转和尺度变换，最后重新将坐标原点设定为输入图像的左上角，这里的平移量是center.x, center.y). </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

------------------------------------------------------------------------------------

/\*code\*/

**\[cpp\]** [ view plain][view plain] [ copy][view plain] [ print][view plain] [?][view plain]

1. \#include <highgui.h>  
2. \#include <cv.h>  
3.   
4. int main(int argc, char\*\* argv)  
5. \{  
6.     CvPoint2D32f srcTri\[3\], dstTri\[3\]; //二维坐标下的点，类型为浮点  
7.     CvMat\* rot\_mat = cvCreateMat( 2, 3, CV\_32FC1 );  //多通道矩阵  
8.     CvMat\* warp\_mat = cvCreateMat( 2, 3, CV\_32FC1 );  
9.     IplImage \*src, \*dst;  
10.   
11.     if( argc == 2 && ( ( src = cvLoadImage( argv\[1\], 1 ) ) != 0 ) )  
12.     \{  
13.         dst = cvCloneImage( src );  //制作图像的完整拷贝  
14.         dst ->origin = src ->origin;    
15.         /\* 
16.         int origin; /\* 0 - 顶—左结构, 
17.         1 - 底—左结构 (Windows bitmaps 风格)  
18.         \*/  
19.         cvZero( dst );  //清空数组  
20.   
21.         //计算矩阵仿射变换  
22.         srcTri\[0\].x = 0;  
23.         srcTri\[0\].y = 0;  
24.         srcTri\[1\].x = src -> width - 1;  //缩小一个像素  
25.         srcTri\[1\].y = 0;  
26.         srcTri\[2\].x = 0;  
27.         srcTri\[2\].y = src -> height - 1;  
28.   
29.         //改变目标图像大小  
30.         dstTri\[0\].x = src -> width \* 0.0;  
31.         dstTri\[0\].y = src -> height \* 0.33;  
32.         dstTri\[1\].x = src -> width \* 0.85;  
33.         dstTri\[1\].y = src -> height \* 0.25;  
34.         dstTri\[2\].x = src -> width \* 0.15;  
35.         dstTri\[2\].y = src -> height \* 0.7;  
36.         cvGetAffineTransform( srcTri, dstTri, warp\_mat );  //由三对点计算仿射变换   
37.         cvWarpAffine( src, dst, warp\_mat );  //对图像做仿射变换  
38.         cvCopy( dst, src );  //将dst拷贝给src  
39.   
40.         //计算旋转仿射变换  
41.         CvPoint2D32f center = cvPoint2D32f( src -> width / 2, src -> height / 2 );  
42.         double angle = -50.0; //旋转角度，负值表示顺时针  
43.         double scale = 0.6;  //各项同性的尺度因子   
44.         cv2DRotationMatrix( center, angle, scale, rot\_mat );  
45.         cvWarpAffine( src, dst, rot\_mat );  //将src仿射变换存入dst  
46.   
47.         //输出  
48.         cvNamedWindow( "Affine\_Transform", 1 );  
49.         cvShowImage( "Affine\_Transform", dst );  //最终是输出dst   
50.         cvWaitKey();  
51.     \}  
52.     cvReleaseImage( &dst );  
53.     cvReleaseMat( &rot\_mat );  
54.     cvReleaseMat( &warp\_mat );  
55.   
56.     return 0;  
57. \}

![save_snippets.png][]

#include <highgui.h>
 #include <cv.h>
 
 int main(int argc, char** argv)
 {
 	CvPoint2D32f srcTri[3], dstTri[3]; //二维坐标下的点，类型为浮点
 	CvMat* rot_mat = cvCreateMat( 2, 3, CV_32FC1 ); //多通道矩阵
 	CvMat* warp_mat = cvCreateMat( 2, 3, CV_32FC1 );
 	IplImage *src, *dst;
 
 	if( argc == 2 && ( ( src = cvLoadImage( argv[1], 1 ) ) != 0 ) )
 	{
 		dst = cvCloneImage( src ); //制作图像的完整拷贝
 		dst ->origin = src ->origin; 
 		/*
 		int origin; /* 0 - 顶—左结构,
 		1 - 底—左结构 (Windows bitmaps 风格) 
 		*/
 		cvZero( dst ); //清空数组
 
 		//计算矩阵仿射变换
 		srcTri[0].x = 0;
 		srcTri[0].y = 0;
 		srcTri[1].x = src -> width - 1; //缩小一个像素
 		srcTri[1].y = 0;
 		srcTri[2].x = 0;
 		srcTri[2].y = src -> height - 1;
 
 		//改变目标图像大小
 		dstTri[0].x = src -> width * 0.0;
 		dstTri[0].y = src -> height * 0.33;
 		dstTri[1].x = src -> width * 0.85;
 		dstTri[1].y = src -> height * 0.25;
 		dstTri[2].x = src -> width * 0.15;
 		dstTri[2].y = src -> height * 0.7;
 		cvGetAffineTransform( srcTri, dstTri, warp_mat ); //由三对点计算仿射变换 
 		cvWarpAffine( src, dst, warp_mat ); //对图像做仿射变换
 		cvCopy( dst, src ); //将dst拷贝给src
 
 		//计算旋转仿射变换
 		CvPoint2D32f center = cvPoint2D32f( src -> width / 2, src -> height / 2 );
 		double angle = -50.0; //旋转角度，负值表示顺时针
 		double scale = 0.6; //各项同性的尺度因子 
 		cv2DRotationMatrix( center, angle, scale, rot_mat );
 		cvWarpAffine( src, dst, rot_mat ); //将src仿射变换存入dst
 
 		//输出
 		cvNamedWindow( "Affine_Transform", 1 );
 		cvShowImage( "Affine_Transform", dst ); //最终是输出dst 
 		cvWaitKey();
 	}
 	cvReleaseImage( &dst );
 	cvReleaseMat( &rot_mat );
 	cvReleaseMat( &warp_mat );
 
 	return 0;
 }

------------------------------------------------------------------------------------

/\*result\*/

原图![0_1319025647lLCy.gif][]

顺时针旋转50度，改变图像大小，扭曲变换

![0_13190257083z22.gif][]

顺时针旋转90度，继续缩小图片尺寸，继续变形

![0_1319025750crQn.gif][]

由此可知，cvWarpAffine仿射变换能轻易的变换图像，且变换之后的图像是平行四边形。

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[matrix]: http://www.csdn.net/tag/matrix
[dst]: http://www.csdn.net/tag/dst
[image]: http://www.csdn.net/tag/image
[windows]: http://www.csdn.net/tag/windows
[Link 1]: http://blog.csdn.net/hitwengqi/article/details/6888783#comments
[Link 2]: http://blog.csdn.net/hitwengqi/article/details/6888783#report
[0_1319025253TmF7.gif]: /images/20220715/d701baab6f6f4134a4be6a304eb32772.png
[0_1319025376b9L7.gif]: /images/20220715/a30f029aea164de79afe48aa101ec674.png
[0_1319025416j6qg.gif]: /images/20220715/0b25355739954fbba620e202febea7e6.png
[0_1319025445aaUB.gif]: /images/20220715/354fc065773b41a6865324b50a300001.png
[view plain]: http://blog.csdn.net/hitwengqi/article/details/6888783#
[save_snippets.png]: /images/20220715/1ef6fd2d30a94586b9e59eec2bb562e6.png
[0_1319025647lLCy.gif]: /images/20220715/971be22388e941e3b1fe2865b0c5d598.png
[0_13190257083z22.gif]: /images/20220715/6ddc47969b3a4d8fb6554bc1089e510f.png
[0_1319025750crQn.gif]: /images/20220715/2fc829a7013b430facabb3d048a5c556.png
[- _ -]: http://blog.csdn.net/hitwengqi/article/details/6888779
[OpevCV]: http://blog.csdn.net/hitwengqi/article/details/6888826