图像视频滤镜算法---几何滤镜

本文承接序言所述，介绍另一类滤镜：几何滤镜

几何滤镜

几何滤镜是指通过某种像素坐标位置的变换，得到对应新的效果的一类滤镜；

像素坐标位置的变换过程，实际上就是几何滤镜的算法实现；

几何滤镜逻辑

几何滤镜的逻辑一般如下所示：

①输入原图

②定义像素坐标位置计算公式

③遍历原图像素，进行位置变换

④得到新效果图

几何滤镜举例分析

这里以球面滤镜(哈哈镜)特效为例来讲解一个几何滤镜的实现过程。

球面滤镜算法原理

球面镜整体表现效果是在半径R的圆形范围内，越接近圆心的地方，挤压的越厉害，出现挤压变形的效果。

如上图所示，假设O(x,y)点为圆心，C点像素坐标相对于O点坐标为C(CX, CY),变形范围半径R长度为OC，C点变形后的点坐标为C’点，C’相对于O的位移向量(OX,OY)，则C’(X’,Y’)点坐标计算如下：

其中：

k为变形程度调节变量，k>=0，k越大，球面变形效果越明显，反之，越平缓；

O为图像中我们选取的变形中心，可以根据所要变形的位置自行设置；

这个滤镜算法大家可以看到，是纯粹的像素坐标几何变换，跟像素的RGB值没有任何关系，因此，这一类滤镜，我们称之为几何滤镜。

球面滤镜算法C代码实现

int f_SphereFilter(unsigned char* srcData, int width, int height, int stride, int x, int y, int k)
{
	int R;
	int radius = 0;
    float theta = 0;
    int tX = 0;
    int tY = 0;
    int mapX = 0;
    int mapY = 0;
    int mapR = 0;
	unsigned char* pSrc = srcData;
	unsigned char* tempData = (unsigned char*)malloc(sizeof(unsigned char) * height * stride);
	memcpy(tempData, srcData, sizeof(unsigned char) * height * stride);
	for(int j = 0; j < height; j++)
	{
		for(int i = 0; i < width; i++)
		{
			tX = i - x;
            tY = j - y;
            theta = atan2((float)tY, (float)tX);
            radius = (int)sqrt((float)(tX * tX + tY * tY));
            mapR = (int)(sqrt((float)radius * k));
            mapX = CLIP3(x + (int)(mapR * cos(theta)), 0, width - 1);
            mapY = CLIP3(y + (int)(mapR * sin(theta)), 0, height - 1);
			pSrc[0] = tempData[mapX * 4 + mapY * stride];
			pSrc[1] = tempData[mapX * 4 + mapY * stride + 1];
			pSrc[2] = tempData[mapX * 4 + mapY * stride + 2];
			pSrc += 4;
		}
	}
	free(tempData);
	return 0;
}

球面滤镜效果图展示

以上就是一个简单几何滤镜的举例实现，这类滤镜应用广泛，在FaceU、B612等等手机APP中，都有各种基于人脸的变形特效，比如大脸，长鼻子，小眼睛等等。

本文对几何滤镜进行了简单的讲解，它的理解很简单，但是实际应用中，往往是各种复杂的数学计算，后面将会在更多的实例中来帮助大家慢慢体会。

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