学习OpenCV范例(十六)——重映射和仿射变换
重映射在图像处理中主要的功能为：将一个图像中一个位置的像素放置到另一个图像指定位置的过程，可以根据自己设定的函数将图像进行变换，较常见的功能有关于x轴翻转，关于y轴翻转，关于x、y轴翻转；仿射变换在图像处理中的主要功能为：对图像进行缩放、旋转、平移、扭曲等。
1、原理
从下面三个链接可以详细的了解到重映射和仿射变换的原理
重映射：http://www.opencv.org.cn/opencvdoc/2.3.2/html/doc/tutorials/imgproc/imgtrans/remap/remap.html#remap
仿射变换：http://www.opencv.org.cn/opencvdoc/2.3.2/html/doc/tutorials/imgproc/imgtrans/warp_affine/warp_affine.html#warp-affine
学习OpenCV：http://download.csdn.net/detail/chenjiazhou12/7083295
2、代码实现
程序的功能是：生成两个窗口分别显示重映射的结果和仿射变换的结果
重映射窗口上建立了一个滑动条
0表示：显示原图
1表示：图像宽高缩小一半，并显示在中间
2表示：图像上下颠倒
3表示：图像左右颠倒
4表示：同时执行上下和左右的颠倒
仿射变换窗口建立两个滑动条，一个为缩放功能，一个为旋转功能
旋转的角度为-180—180
缩放因子为：0.1-1.0
#include "stdafx.h"
#include "opencv2/highgui/highgui.hpp"
#include "opencv2/imgproc/imgproc.hpp"
#include <iostream>
#include <stdio.h>
using namespace cv;
/// Global variables
Mat src;
Mat warp_dst;
const char* remaptrackbarname="remapvalue";
const char* warprotatetrackbarname="warprotatevalue";
const char* warpscaletrackbarname="warpscalevalue";
const char* remap_window = "Remap demo";
const char* warprotate_window="warprotate demo";
const int remapmaxcount=4,warprotatemaxcount=360,warpscalemaxcount=10;
int remapvalue,warprotatevalue=180, warpscalevalue=10;
/// Function Headers
void update_map( void );
void remapcontrol(int,void*);
void warprotatecontrol(int,void*);
void warpaffinecontrol();
/**
* @function main
*/
int main( int argc, char** argv )
{
/// Load the image
src = imread( "scenery.jpg", 1 );
/// Create dst, map_x and map_y with the same size as src:
/// Create window
namedWindow( remap_window, CV_WINDOW_AUTOSIZE );
namedWindow(warprotate_window,CV_WINDOW_AUTOSIZE);
createTrackbar(remaptrackbarname,remap_window,&remapvalue,remapmaxcount,remapcontrol);
createTrackbar(warprotatetrackbarname,warprotate_window,&warprotatevalue,warprotatemaxcount,warprotatecontrol);
createTrackbar(warpscaletrackbarname,warprotate_window,&warpscalevalue,warpscalemaxcount,warprotatecontrol);
remapcontrol(0,0);
warpaffinecontrol();
warprotatecontrol(0,0);
waitKey();
return 0;
}
/**
* @function update_map
* @brief Fill the map_x and map_y matrices with 4 types of mappings
*/
void remapcontrol(int,void*)
{
Mat dst, map_x, map_y;
dst.create( src.size(), src.type() );
map_x.create( src.size(), CV_32FC1 );
map_y.create( src.size(), CV_32FC1 );
for( int j = 0; j < src.rows; j++ )
{ for( int i = 0; i < src.cols; i++ )
{
switch( remapvalue )
{
case 0:
map_x.at<float>(j,i) = i ;
map_y.at<float>(j,i) = j ;
break;
case 1:
if( i > src.cols*0.25 && i < src.cols*0.75 && j > src.rows*0.25 && j < src.rows*0.75 )
{
map_x.at<float>(j,i) = 2*( i - src.cols*0.25 ) + 0.5 ;
map_y.at<float>(j,i) = 2*( j - src.rows*0.25 ) + 0.5 ;
}
else
{ map_x.at<float>(j,i) = 0 ;
map_y.at<float>(j,i) = 0 ;
}
break;
case 2:
map_x.at<float>(j,i) = i ;
map_y.at<float>(j,i) = src.rows - j ;
break;
case 3:
map_x.at<float>(j,i) = src.cols - i ;
map_y.at<float>(j,i) = j ;
break;
case 4:
map_x.at<float>(j,i) = src.cols - i ;
map_y.at<float>(j,i) = src.rows - j ;
break;
} // end of switch
}
}
remap( src, dst, map_x, map_y, CV_INTER_LINEAR, BORDER_CONSTANT, Scalar(0,0, 0) );
/// Display results
imshow( remap_window, dst );
}
void warprotatecontrol(int,void*)
{
Mat warp_rotate_dst;
Mat rot_mat( 2, 3, CV_32FC1 );
Point center = Point( warp_dst.cols/2, warp_dst.rows/2 );
double angle =warprotatevalue-180;
double scale =double(warpscalevalue)/10;
printf("%f\n",scale);
/// 通过上面的旋转细节信息求得旋转矩阵
rot_mat = getRotationMatrix2D( center, angle, scale );
/// 旋转已扭曲图像
warpAffine( warp_dst, warp_rotate_dst, rot_mat, warp_dst.size() );
imshow(warprotate_window,warp_rotate_dst);
}
void warpaffinecontrol()
{
Point2f srcTri[3];
Point2f dstTri[3];
Mat warp_mat( 2, 3, CV_32FC1 );
warp_dst = Mat::zeros( src.rows, src.cols, src.type() );
srcTri[0] = Point2f( 0,0 );
srcTri[1] = Point2f( src.cols - 1, 0 );
srcTri[2] = Point2f( 0, src.rows - 1 );
dstTri[0] = Point2f( src.cols*0.0, src.rows*0.33 );
dstTri[1] = Point2f( src.cols*0.85, src.rows*0.25 );
dstTri[2] = Point2f( src.cols*0.15, src.rows*0.7 );
warp_mat = getAffineTransform( srcTri, dstTri );
warpAffine( src, warp_dst, warp_mat, warp_dst.size() );
};
3、运行结果
图1、原图
图2、图像宽高缩小一半 图3、 图像上下颠倒
图4、图像左右颠倒 图5、图像上下左右颠倒
图6、图像旋转 图7、图像缩小
图8、图像仿射
4、用到的类和函数
remap
功能：对图像进行普通几何变换
结构：
void remap(InputArray src, OutputArray dst, InputArray map1, InputArray map2, int interpolation, int borderMode=BORDER_CONSTANT, const Scalar& borderValue=Scalar())
src ：源图像
dst ：目标图像，和map1有同样的size，和src有同样的type
map1 ：（x，y）点坐标或者 x坐标，可以是CV_16SC2 , CV_32FC1 , 或者 CV_32FC2类型
map2 ：y坐标，可以是 CV_16UC1 , CV_32FC1 类型，如果map1为（x，y）点，map2可以不用
interpolation ：插值方法
borderMode：边界插值类型
borderValue ：插值数值
函数操作为：
函数不能in_place操作
getAffineTransform
功能：由三个不共线点计算仿射变换
结构：
Mat getAffineTransform(const Point2f* src, const Point2f* dst)
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
函数操作为：
map_matrix为2*3的矩阵
getRotationMatrix2D
功能：计算二维旋转的仿射变换矩阵
结构：
Mat getRotationMatrix2D(Point2f center, double angle, double scale)
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
scale：缩放因子
函数操作为：
warpAffine
功能：对图像做仿射变换
结构：
void warpAffine(InputArray src, OutputArray dst, InputArray M, Size dsize, int flags=INTER_LINEAR, int borderMode=BORDER_CONSTANT, const Scalar& borderValue=Scalar())
src：源图像
dst ：目标图像，和src有同样的size和type
M ：2×3 变换矩阵
dsize ：目标图像的size
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。
borderValue ：插值数值
函数操作为：
函数 WarpAffine 利用下面指定的矩阵变换输入图像：
- 如果没有指定 CV_WARP_INVERSE_MAP ， ,
- 否则，
函数不能in_place操作