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。

borderMode ：插值类型
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