基于OpenCV和C++ 实现图片旋转

图片旋转，本质上是对旋转后的图片中每个像素点计算在原图的位置。然后照搬过来就好。

（多说一句，如果计算出来在原图中的位置不是整数而是小数，因为像素点个数都是整数，就需要小数到整数的转换。这个转换过程是有讲究的，需要用到插值：最近邻插值、双线性插值等等。这里我使用的是最简单的最近邻插值，即对小数四舍五入成整数，c/c++ 实现四舍五入见 这里 ）

图形图像课上一般会介绍旋转变换矩阵，其中 t 为需要旋转的角度，[x'; y']是变换后坐标（其中分号表示上下关系）：

即表示为：[x'; y'] = [cos(t) sin(t); -sin(t) cos(t)][x; y]

因为我个人兴趣爱好（放p就是老师逼的。。。），不允许使用 opencv 封装好的旋转函数。只能自己实现，我开始的想法是：先求变换矩阵逆矩阵，然后将一张全黑图中每个点一一对应插值到原图中。

结果发现转换后图片全黑了……

后来发现原点设置不对。用opencv中的 mat格式存储（或二维数组）的图片， 原点在左上角 。但是想要实现的 旋转原点在图片中心 。

同时， mat格式存储（或二维数组）的 坐标系中 y轴正方向向下 。这样人类视觉上的顺时针旋转，在二维数组的坐标系中是逆时针旋转。

最重要的一点，也是二维数组操作中极易忽略的一点： 数组操作的是 数组下标 ，不是坐标系（数组的行数 rows 是矩形的宽 width ，列数 cols 是矩形的长 length ） 。比如坐标系（此时为了更贴近数组布局，我们 假设 y 轴坐标系是向下的 ）中，矩形顶点是：

但是在数组中，因为是行优先，所以四个点的下标取值为：

有没有发现，两种坐标是相反的！

总结下来，我们的图片旋转需要注意以下几点：

1. 变换后图片中的每个像素点(i; j)，需要平移到相对旋转中心的新坐标，即(i - mat.rows/2; j - mat.cols/2)。计算完成之后，需要再次 还原 到相对左上角原点的旧坐标；
2. 本来需要 变换后图片 乘以 原图 变换矩阵的 逆矩阵 对应到原图中坐标。但是因为y轴方向向下，所以 变换后图片 乘以 原图 变换矩阵（无需逆矩阵） 即可对应到原图中坐标（顺时针旋转50度，还原操作是逆时针旋转50度）；
3. 矩阵下标与原图变换矩阵相乘之前，需要将矩阵 下标两值互换 。相乘之后，需要 再次互换下标值 还原成矩阵下标。

因此对于一个经过旋转 t 度之后 数组下标 为[m‘, n']的像素值，还原成原图中的 数组下标 [m; n]计算为：

[cos(t) -sin(t); sin(t) cos(t)] ([m'; n'] - [mat.rows/2; mat.cols/2]) = [m; n] -  [mat.rows/2; mat.cols/2]

源代码附上：

mat nearestneighrotate(cv::mat img, float angle)
{
	int len = (int)(sqrtf(pow(img.rows, 2) + pow(img.cols, 2)) + 0.5);

	mat retmat = mat::zeros(len, len, cv_8uc3);
	float anglepi = angle * cv_pi / 180;
	int xsm, ysm;

	for(int i = 0; i < retmat.rows; i++)
		for(int j = 0; j < retmat.cols; j++)
		{
			xsm = (int)((i-retmat.rows/2)*cos(anglepi) - (j-retmat.cols/2)*sin(anglepi) + 0.5);
			ysm = (int)((i-retmat.rows/2)*sin(anglepi) + (j-retmat.cols/2)*cos(anglepi) + 0.5);
			xsm += img.rows / 2;
			ysm += img.cols / 2;

			if(xsm >= img.rows || ysm >= img.cols || xsm <= 0 || ysm <= 0){
				retmat.at<vec3b>(i, j) = vec3b(0, 0);
			}
			else{
				retmat.at<vec3b>(i, j) = img.at<vec3b>(xsm, ysm);
			}
		}

	return retmat;
}

好，我们来测试看看：

int main() 
{ 
	mat img = imread("../helloworld.png");
	retimg = nearestneighrotate(img, -20.f);
	namedwindow("nearneigh", cv_window_autosize);
	imshow("nearneigh", retimg);

	waitkey(); 
	cvdestroyallwindows();
	return 0; 
}

结果（旋转了20度）为

以上就是基于opencv和c++ 实现图片旋转的详细内容，更多关于c++ 图片旋转的资料请关注其它相关文章！