【仿射变换】图像旋转算法

毫无疑问,对图像的旋转是一种对像素点位置的线性变换。像素还是原来的像素,只是像素位置进行了某种线性规律的变换。

前人早有研究,对于图像旋转的算法可以用仿射变换来进行,图像旋转就是矩阵旋转嘛。

对于旋转矩阵而言,我们可以用极坐标来简单建模,如下:

事实上,(x0, y0)到(x,y)的变换来看,只需要2x2的变换矩阵即可,但公式里用的3x3,这是保留扩展接口只用。

python实现代码如下:

import cv2
import math
import numpy as np

class Img:
    def __init__(self,image,rows,cols,center=[0,0]):
        self.src=image #原始图像
        self.rows=rows #原始图像的行
        self.cols=cols #原始图像的列
        self.center=center #旋转中心,默认是[0,0]

    def Rotate(self,beta):               #旋转
        #beta>0表示逆时针旋转;beta<0表示顺时针旋转
        self.transform=np.array([[math.cos(beta),-math.sin(beta),0],
                                 [math.sin(beta), math.cos(beta),0],
                                 [    0,              0,         1]])

    def Process(self):
        self.dst=np.zeros((self.rows,self.cols),dtype=np.uint8)
        for i in range(self.rows):
            for j in range(self.cols):
                src_pos=np.array([i-self.center[0],j-self.center[1],1])
                [x,y,z]=np.dot(self.transform,src_pos)
                x=int(x)+self.center[0]
                y=int(y)+self.center[1]
                if x>=self.rows or y>=self.cols or x<0 or y<0:
                    self.dst[i][j]=255
                else:
                    self.dst[i][j]=self.src[x][y]

if __name__=='__main__':
    src=cv2.imread('timg.jpg',0)
    rows = src.shape[0]
    cols = src.shape[1]
    img=Img(src,rows,cols,[248,231])
    img.Rotate(30) # 逆时针旋转30度
    img.Process()
    cv2.imshow('rotate', img.dst)
    cv2.waitKey(0)

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