图片处理-opencv-7.图像几何变换

图像几何变换

1.图像仿射变换

图像仿射变换又称为图像仿射映射，是指在几何中，一个向量空间进行一次线性变换并接上一个平移，变换为另一个向量空间。通常图像的旋转加上拉升就是图像仿射变换，仿射变换需要一个M矩阵实现，但是由于仿射变换比较复杂，很难找到这个M矩阵.

OpenCV提供了根据变换前后三个点的对应关系来求解M的函数
M = cv2.getAffineTransform(pos1,pos2)

• pos1表示变换前的位置
• pos2表示变换后的位置

cv2.warpAffine(src, M, (cols, rows))

• src表示原始图像
• M表示仿射变换矩阵
• (rows,cols)表示变换后的图像大小，rows表示行数，cols表示列数

import cv2
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

# 读取图片
src = cv2.imread('data/test1.jpg')

# 获取图像大小
rows, cols = src.shape[:2]

# 设置图像仿射变换矩阵
pos1 = np.float32([[50,50], [200,50], [50,200]])
pos2 = np.float32([[10,100], [200,50], [100,250]])
M = cv2.getAffineTransform(pos1, pos2)

# 图像仿射变换
result = cv2.warpAffine(src, M, (cols, rows))

# 显示结果
titles = ['src', 'result']
images = [src, result]
plt.figure(figsize=(10, 4))
for i in range(2):
    plt.subplot(1, 2, i + 1)
    plt.imshow(images[i], 'gray')
    plt.title(titles[i])
    plt.xticks([]), plt.yticks([])
plt.show()

image.png

2.图像透视变换

图像透视变换（Perspective Transformation）的本质是将图像投影到一个新的视平面，同理OpenCV通过函数cv2.getPerspectiveTransform(pos1,pos2)构造矩阵M，其中pos1和pos2分别表示变换前后的4个点对应位置。得到M后在通过函数cv2.warpPerspective(src,M,(cols,rows))进行透视变换
M = cv2.getPerspectiveTransform(pos1, pos2)

• pos1表示透视变换前的4个点对应位置
• pos2表示透视变换后的4个点对应位置

cv2.warpPerspective(src,M,(cols,rows))

• src表示原始图像
• M表示仿射变换矩阵
• (rows,cols)表示变换后的图像大小，rows表示行数，cols表示列数

import cv2
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

#读取图片
src = cv2.imread('data/test1.jpg')

#获取图像大小
rows, cols = src.shape[:2]

#设置图像透视变换矩阵
pos1 = np.float32([[114, 82], [287, 156], [8, 322], [216, 333]])
pos2 = np.float32([[0, 0], [188, 0], [0, 262], [188, 262]])
M = cv2.getPerspectiveTransform(pos1, pos2)

#图像透视变换
result = cv2.warpPerspective(src, M, (190, 272))

#显示结果
titles = ['src', 'result']
images = [src, result]
plt.figure(figsize=(10, 4))
for i in range(2):
    plt.subplot(1, 2, i + 1)
    plt.imshow(images[i], 'gray')
    plt.title(titles[i])
    plt.xticks([]), plt.yticks([])
plt.show()

image.png

## 基于图像透视变换的图像校正
import cv2
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

#读取图片
src = cv2.imread('data/test9.jpg')

#获取图像大小
rows, cols = src.shape[:2]

#将源图像高斯模糊
img = cv2.GaussianBlur(src, (3,3), 0)
#进行灰度化处理
gray = cv2.cvtColor(img,cv2.COLOR_BGR2GRAY)

#边缘检测（检测出图像的边缘信息）
edges = cv2.Canny(gray,50,250,apertureSize = 3)

#通过霍夫变换得到A4纸边缘
lines = cv2.HoughLinesP(edges,1,np.pi/180,50,minLineLength=90,maxLineGap=10)

#下面输出的四个点分别为四个顶点
# for x1,y1,x2,y2 in lines[0]:
#     print(x1,y1),(x2,y2)
# for x1,y1,x2,y2 in lines[1]:
#     print(x1,y1),(x2,y2)

#绘制边缘
for x1,y1,x2,y2 in lines[0]:
    cv2.line(gray, (x1,y1), (x2,y2), (0,0,255), 1)

#根据四个顶点设置图像透视变换矩阵
pos1 = np.float32([[114, 82], [287, 156], [8, 322], [216, 333]])
pos2 = np.float32([[0, 0], [188, 0], [0, 262], [188, 262]])
M = cv2.getPerspectiveTransform(pos1, pos2)

#图像透视变换
result = cv2.warpPerspective(src, M, (190, 272))

#显示结果
titles = ['src', 'edges', 'result']
images = [src, edges, result]
plt.figure(figsize=(10, 5))
for i in range(3):
    plt.subplot(1, 3, i + 1)
    plt.imshow(images[i], 'gray')
    plt.title(titles[i])
    plt.xticks([]), plt.yticks([])
plt.show()

image.png

# 图像几何变换各操作实例
import cv2
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt


#读取图片
img = cv2.imread('data/test3.jpg')
image = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2RGB)

#图像平移矩阵
M = np.float32([[1, 0, 80], [0, 1, 30]])
rows, cols = image.shape[:2]
img1 = cv2.warpAffine(image, M, (cols, rows))

#图像缩小
img2 = cv2.resize(image, (200, 100))

#图像放大
img3 = cv2.resize(image, None, fx=1.1, fy=1.1)

#绕图像的中心旋转
#源图像的高、宽 以及通道数
rows, cols, channel = image.shape
#函数参数：旋转中心 旋转度数 scale
M = cv2.getRotationMatrix2D((cols / 2, rows / 2), 30, 1)
#函数参数：原始图像 旋转参数 元素图像宽高
img4 = cv2.warpAffine(image, M, (cols, rows))

#图像翻转
img5 = cv2.flip(image, 0)  #参数=0以X轴为对称轴翻转
img6 = cv2.flip(image, 1)  #参数>0以Y轴为对称轴翻转

#图像的仿射
pts1 = np.float32([[50, 50], [200, 50], [50, 200]])
pts2 = np.float32([[10, 100], [200, 50], [100, 250]])
M = cv2.getAffineTransform(pts1, pts2)
img7 = cv2.warpAffine(image, M, (rows, cols))

#图像的透射
pts1 = np.float32([[56, 65], [238, 52], [28, 237], [239, 240]])
pts2 = np.float32([[0, 0], [200, 0], [0, 200], [200, 200]])
M = cv2.getPerspectiveTransform(pts1, pts2)
img8 = cv2.warpPerspective(image, M, (200, 200))

#循环显示图形
titles = [
    'source', 'shift', 'reduction', 'enlarge', 'rotation', 'flipX', 'flipY',
    'affine', 'transmission'
]
images = [image, img1, img2, img3, img4, img5, img6, img7, img8]
plt.figure(figsize=(10,10))
for i in range(9):
    plt.subplot(3, 3, i + 1), plt.imshow(images[i], 'gray')
    plt.title(titles[i])
    plt.xticks([]), plt.yticks([])
plt.show()

image.png