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图像编程学习笔记3——图像旋转

以下文字内容copy于<<数字图像处理编程入门>>,code为自己实现,是win32控制台程序。
 
旋转(rotation)有一个绕着什么转的问题,通常的做法是以图象的中心为圆心旋转,举个例子,图2.7旋转30度(顺时针方向)后如图2.8所示:
 
 
\
 
可以看出,旋转后图象变大了。另一种做法是不让图象变大,转出的部分被裁剪掉。如图2.9所示。
\
我们采用第一种做法,首先给出变换矩阵。在我们熟悉的坐标系中,将一个点顺时针旋转a角后的坐标变换公式,如图2.10所示,r为该点到原点的距离,在旋转过程中,r保持不变;b为r与x轴之间的夹角。
 
                                                             
 
旋转前:x0=rcosb;y0=rsinb
 
旋转a角度后:
 
x1=rcos(b-a)=rcosbcosa+rsinbsina= x0cosa+y0sina;
 
y1=rsin(b-a)=rsinbcosa-rcosbsina= -x0sina+y0cosa;
 
以矩阵的形式表示:       \
 
                                                                                           (2.5) 
上面的公式中,坐标系xoy是以图象的中心为原点,向右为x轴正方向,向上为y轴正方向。它和以图象左上角点为原点o’,向右为x’轴正方向,向下为y’轴正方向的坐标系x’o’y’之间的转换关系如何呢?如图2.11所示。
 
 
 
 
 
图2.11    两种坐标系间的转换关系
 
设图象的宽为w,高为h,容易得到:
 
                                                                                       (2.6) 
逆变换为:
 
                                                                                        (2.7) 
有了上面的公式,我们可以把变换分成三步:
 
1.将坐标系o’变成o;
 
2.将该点顺时针旋转a角;
 
3.将坐标系o变回o’,这样,我们就得到了变换矩阵,是上面三个矩阵的级联。
\
                                                   (2.8) 
要注意的是,因为新图变大,所以上面公式中出现了wold,hold,wnew,hnew,它们分别表示原图(old)和新图(new)的宽、高。我们从图2.8中容易看出:wnew=max(|x4-x1|,|x3-x2|);hnew=max(|y4-y1|,|y3-y2|)。
 
(2.8)的逆变换为
 
                                            \(2.9) 
这样,对于新图中的每一点,我们就可以根据公式(2.9)求出对应原图中的点,得到它的灰度。如果超出原图范围,则填成白色。要注意的是,由于有浮点运算,计算出来点的坐标可能不是整数,采用取整处理,即找最接近的点,这样会带来一些误差(图象可能会出现锯齿)。更精确的方法是采用插值,将在图象缩放时介绍。
 
源程序如下:
 
[cpp] 
/** 
* 程序名: Rotation.cpp 
* 功  能: 实现灰度图像的旋转,如果超出原图范围,则用白色填充 
*         测试位图为test.bmp放到工程目录下 
*/  
#include <iostream>   
#include <fstream>   
#include <cstring>   
#include <cmath>   
#include <windows.h>   
using namespace std;  
#define PI 3.1415926535   
#define RADIAN(angle) (((angle)*PI)/180.0)   
BITMAPFILEHEADER bmpFileHeader;   //bmp文件头   
BITMAPINFOHEADER bmpInfoHeader;   //bmp信息头   
RGBQUAD *pColorTable;            //bmp颜色表      
unsigned char *pBmpData;        //bmp位图数据   
unsigned char *pNewBmpData;   //旋转后bmp位图数据   
int newImgSize;         //旋转后图像大小   
  
/** 
* 函数名: readBmp 
* 参  数: fileName--要读取文件的文件名 
* 功  能: 读取bmp位图数据,成功返回TRUE,否则返回FALSE 
*/  
BOOL readBmp(char *fileName)  
{  
    FILE *fp = fopen(fileName,"rb");   //以二进制读方式打开   
    if (NULL == fp)  
    {  
        cout<<"The file is opened failure!"<<endl;  
        return FALSE;  
    }  
    //读取信息到相应的变量中   
    fread(&bmpFileHeader,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fp);  
    fread(&bmpInfoHeader,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fp);  
    pColorTable = new RGBQUAD[256];  
    fread(pColorTable,sizeof(RGBQUAD),256,fp);  
    int imgSize = bmpInfoHeader.biSizeImage;     //文图数据的大小,4的倍数   
    pBmpData = new  unsigned char[imgSize];  
    fread(pBmpData,sizeof(unsigned char),imgSize,fp);  
    fclose(fp);  
    return TRUE;  
}  
/** 
* 函数名: rotation 
* 参  数: rotAngle--要转换的角度 
* 功  能: 实现bmp图像的旋转 
*/  
void rotation(int rotAngle)  
{  
    double cosa,sina,srcX[4],srcY[4],dstX[4],dstY[4],rad;  
    int oldWidth,oldHeight,newWidth,newHeight;  
    rad = (double)RADIAN(rotAngle);  
    cosa = cos(rad);  
    sina = sin(rad);  
    //原图宽与高   
    oldWidth = bmpInfoHeader.biWidth;  
    oldHeight = bmpInfoHeader.biHeight;  
    //原图四个角的坐标   
    srcX[0] = -0.5 * oldWidth;  
    srcY[0] = 0.5 * oldHeight;  
    srcX[1] = 0.5 * oldWidth;  
补充:软件开发 , Vc ,
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