opencv仿射变换GetAffineTransform的总结

仿射变换：

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。

1）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

2）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：

这里,dst(i)= (x'_i,y'_i),src(i)= (x_i,y_i),i = 0..2.

3）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：

• 如果没有指定 CV_WARP_INVERSE_MAP ，
• 否则， 

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 。

4）2DRotationMatrix

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). 5）cvResize：重新调整图像src（或它的ROI），使它精确匹配目标dst（或其ROI）。 函数形式：void cvResize( const CvArr* src, CvArr* dst, int interpolation=CV_INTER_LINEAR ); 参数列表： src： 源图像 dst ：目标图像 interpolation 修改、插补的方法，取值如下： ·CV_INTER_NN - 最近-邻居插补 ·CV_INTER_LINEAR - 双线性插值（默认方法） ·CV_INTER_AREA - 像素面积相关重采样。当缩小图像时，该方法可以避免波纹的出现。当放大图像时，类似于方法CV_INTER_NN。（It is the preferred method for image decimation that gives moire-free results. In case of zooming it is similar to CV_INTER_NN method. ） ·CV_INTER_CUBIC - 双三次插值。 6）cvGetQuadrangleSubPix：提取象素四边形，使用子象素精度 函数说明： 提取象素四边形，使用子象素精度 void cvGetQuadrangleSubPix( const CvArr* src, CvArr* dst, const CvMat* map_matrix,  int fill_outliers=0, CvScalar fill_value=cvScalarAll(0) ); src：输入图像. dst：提取的四边形. map_matrix：3 × 2 变换矩阵 [A|b] （见讨论）. fill_outliers：该标志位指定是否对原始图像边界外面的象素点使用复制模式(fill_outliers=0)进行差值或者将其设置为指定值(fill_outliers=1)。 fill_value：对原始图像边界外面的象素设定固定值，当 fill_outliers=1. 函数 cvGetQuadrangleSubPix 从图像 src 中提取四边形，使用子象素精度，并且将结果存储于 dst ,计算公式是： dst(x+width(dst)/2, y+height(dst)/2)= src( A11x+A12y+b1, A21x+A22y+b2), where A and b are  taken frommap_matrix | A11 A12 b1 | map_matrix = | | | A21 A22 b2 | 其中在非整数坐标 A•(x,y)T+b 的象素点值通过双线性变换得到。多通道图像的每一个通道都单独计算. 代码如下： #include <cv.h> #include <highgui.h> #include <math.h> int main() { IplImage *src_image=cvLoadImage("f.jpg",1); assert(src_image!=NULL); IplImage *dst_image=cvCreateImage(cvGetSize(src_image),src_image->depth,src_image->nChannels); assert(dst_image!=NULL); dst_image->origin=src_image->origin;//左上角顶点位置对齐 dst_image=cvCloneImage(src_image); CvPoint2D32f srcTri[3]; CvPoint2D32f dstTri[3]; CvMat *warp_mat=cvCreateMat(2,3,CV_32FC1); srcTri[0].x=0.0f; srcTri[0].y=0.0f; srcTri[1].x=(float)src_image->width-1;//缩小一个像素 srcTri[1].y=0.0f; srcTri[2].x=0.0f; srcTri[2].y=(float)src_image->height-1; cvNamedWindow("show_src",1); cvNamedWindow("show_dst",1); cvShowImage("show_src",src_image); cvShowImage("show_dst",dst_image); while(1) { char c=cvWaitKey(0); switch(c) { case '1': { dstTri[0].x=src_image->width*0.0; dstTri[0].y=src_image->height*0.0; dstTri[1].x=src_image->width*0.90; dstTri[1].y=src_image->height*0.10; dstTri[2].x=src_image->width*0.10; dstTri[2].x=src_image->height*0.90; } break; case '2': { dstTri[0].x=src_image->width*0.0; dstTri[0].y=src_image->height*0.0; dstTri[1].x=src_image->width*0.80; dstTri[1].y=src_image->height*0.20; dstTri[2].x=src_image->width*0.20; dstTri[2].y=src_image->height*0.80; } break; case '3': { dstTri[0].x=src_image->width*0.0; dstTri[0].y=src_image->height*0.0; dstTri[1].x=src_image->width*0.70; dstTri[1].y=src_image->height*0.30; dstTri[2].x=src_image->width*0.30; dstTri[2].y=src_image->height*0.70; } break; case '4': { dstTri[0].x=src_image->width*0.0; dstTri[0].y=src_image->height*0.0; dstTri[1].x=src_image->width*0.60; dstTri[1].y=src_image->height*0.40; dstTri[2].x=src_image->width*0.40; dstTri[2].y=src_image->height*0.60; } break; case '5': { dstTri[0].x=src_image->width*0.0; dstTri[0].y=src_image->height*0.0; dstTri[1].x=src_image->width*0.55; dstTri[1].y=src_image->height*0.45; dstTri[2].x=src_image->width*0.45; dstTri[2].y=src_image->height*0.55; } break; case '6': { dstTri[0].x=src_image->width*0.0; dstTri[0].y=src_image->height*0.0; dstTri[1].x=src_image->width*0.40; dstTri[1].y=src_image->height*0.60; dstTri[2].x=src_image->width*0.60; dstTri[2].y=src_image->height*0.40; } break; case '7': { dstTri[0].x=src_image->width*0.0; dstTri[0].y=src_image->height*0.0; dstTri[1].x=src_image->width*0.30; dstTri[1].y=src_image->height*0.70; dstTri[2].x=src_image->width*0.70; dstTri[2].y=src_image->height*0.30; } break; case '8': { dstTri[0].x=src_image->width*0.0; dstTri[0].y=src_image->height*0.0; dstTri[1].x=src_image->width*0.20; dstTri[1].y=src_image->height*0.80; dstTri[2].x=src_image->width*0.80; dstTri[2].y=src_image->height*0.20; } break; case '9': { dstTri[0].x=src_image->width*0.0; dstTri[0].y=src_image->height*0.0; dstTri[1].x=src_image->width*0.10; dstTri[1].y=src_image->height*0.90; dstTri[2].x=src_image->width*0.90; dstTri[2].y=src_image->height*0.10; } break; default: { dstTri[0].x=src_image->width*0.0; dstTri[0].y=src_image->height*0.0; dstTri[1].x=src_image->width*0.10; dstTri[1].y=src_image->height*0.0; dstTri[2].x=src_image->width*0.0; dstTri[2].y=src_image->height*1.0; } } //得到仿射矩阵。由三对不共线的点得到，这样具有唯一性 cvGetAffineTransform(srcTri,dstTri,warp_mat); //实现仿射变换，第三个参数为上一个函数得到的仿射矩阵 cvWarpAffine(src_image,dst_image,warp_mat);  cvShowImage("show_dst",dst_image);  if(cvWaitKey(0)==27) break; IplImage* dst_1=0;    //放大目标图像 IplImage* dst_2;      //缩小目标图像 float scaler1 = 1.5;      //图像放大为原来的5倍 float scaler2 = 0.618;    //图像缩小为原来的0.5倍 CvSize Size;        //放大目标图像大小 CvSize Size1;       //缩小目标图像大小 //设置放大的图像的尺寸 Size.width= src_image->width*scaler1;   Size.height= src_image->height*scaler1; dst_1 = cvCreateImage(Size,src_image->depth,src_image->nChannels); cvResize(src_image,dst_1,CV_INTER_LINEAR);//重新调整图像src_image，使它精确匹配目标dst_1 Size1.width=src_image->width*scaler2; Size1.height=src_image->height*scaler2; dst_2 = cvCreateImage(Size1,src_image->depth,src_image->nChannels); cvResize(src_image,dst_2,CV_INTER_LINEAR); cvNamedWindow("dst_max"); cvNamedWindow("dst_min"); cvShowImage("dst_max",dst_1); cvShowImage("dst_min",dst_2); cvWaitKey();     /*********************************** c ***************************/ int delta = 1; //用于控制旋转的角度 int angle = 0;  //旋转的角度 int opt = 0; // 1： 旋转加缩放 // 0:  仅仅旋转 double factor;   //控制旋转 IplImage* dst;  //目标图像存放 dst = cvCloneImage (src_image); for(;;) { float m[6]; CvMat M = cvMat (2, 3, CV_32F, m); int w = src_image->width; int h = src_image->height;   if (1) // 一直旋转加缩放   factor = (cos (angle * CV_PI / 180.0) + 1.0) * 2;   else factor = 1;          m[0] = (float) (factor * cos (-angle * 2 * CV_PI / 180.)); m[1] = (float) (factor * sin (-angle * 2 * CV_PI / 180.)); m[3] = -m[1]; m[4] = m[0]; // 将旋转中心移至图像中间 m[2] = w * 0.5f; m[5] = h * 0.5f; //  dst(x,y) = A * src(x,y) + b cvZero (dst);          //从图像 src 中提取四边形，使用子象素精度，并且将结果存储于 dst  cvGetQuadrangleSubPix (src_image, dst, &M); cvNamedWindow ("dst", 1); cvShowImage ("dst", dst); if (cvWaitKey (1) == 27) break; angle = (int) (angle + delta) % 360; } return 0; } }