基于VC編程的數(shù)字圖像幾何變換

王力濤　莊春曉　王秋成

摘 要：數(shù)字圖像處理是攝影測量的基礎(chǔ)，圖像幾何變換是圖像處理最基本的內(nèi)容。文章就利用VC編程實(shí)現(xiàn)圖像的平移、旋轉(zhuǎn)、縮放的原理、算法和實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行詳細(xì)論述。

關(guān)鍵詞：VC；數(shù)字圖像；平移；旋轉(zhuǎn)；縮放

前言

攝影測量與遙感所獲取數(shù)字影像，尤其是近景攝影測量采用非量測相機(jī)獲取的影像，不能直接應(yīng)用于測量，首先需要經(jīng)過圖像處理，形成滿足測量要求的圖像。

圖像幾何變換是圖像處理的基礎(chǔ)。經(jīng)過幾何變換，使圖像易于處理，有利于特征提取和對(duì)圖像信息的理解。

1 原理介紹

1.1 圖像平移

平移是指將圖像中所有的點(diǎn)都按照指定的平移量水平、垂直移動(dòng)。設(shè)（x0，y0）為原圖像上的一點(diǎn)，圖像水平平移量tx，垂直平移量為ty，則平移后點(diǎn)（x0，y0）的坐標(biāo)變?yōu)椋▁1，y1）。

（x0，y0）與（x1，y1）之間的關(guān)系為：x1=x0+tx；y1=y0+ty。

平移后圖像上的一點(diǎn)是由原圖像上某點(diǎn)經(jīng)過平移得到的，因此平移后圖像中每個(gè)像素的顏色是由原圖像中對(duì)應(yīng)像素顏色確定的。如新圖中的（0，0）點(diǎn)的顏色和其在原圖中的對(duì)應(yīng)點(diǎn)（-tx，-ty）處的一樣。

1.2 圖像旋轉(zhuǎn)

圖像旋轉(zhuǎn)通常是以圖像的中心為圓心，按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。

設(shè)旋轉(zhuǎn)前一點(diǎn)坐標(biāo)（x0，y0），旋轉(zhuǎn)a 角度后對(duì)應(yīng)點(diǎn)坐標(biāo)（x1，y1），則以矩陣的形式表示：

1.3 圖像縮放

假設(shè)放大因子為ratio，縮放的變換矩陣為：

由于放大圖象時(shí)產(chǎn)生了新的象素，縮小時(shí)合并了像素，變換后圖像上點(diǎn)與原圖點(diǎn)不存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，所以采用的做法是找與之最臨近的點(diǎn)。

2 算法設(shè)計(jì)

2.1 圖像平移

圖像幾何變換都是基于像素處理的。

首先打開原始圖像，獲取圖像信息。

第二步設(shè)置水平平移量和垂直平移量。根據(jù)平移量和原圖像高度寬度，計(jì)算平移后圖像的寬度和高度：

NWidth=lWidth+（long）fXMove；NHeight=lHeight+（long）fYMove。

第三步采用行列循環(huán)方式，計(jì)算新圖像中每個(gè)像素對(duì)應(yīng)于原圖像的像素，將原圖像的像素灰度值或RGB顏色值賦值給新圖像的像素。對(duì)于原圖像中沒有的對(duì)應(yīng)點(diǎn)的像素，將其灰度值設(shè)為0（白色）。

2.2 圖像旋轉(zhuǎn)

首先打開原始圖像，獲取圖像信息，包括圖像的高度、寬度、調(diào)色板或者RGB值等信息。

第二步因?yàn)閳D像旋轉(zhuǎn)采用以圖像中心為原點(diǎn)的坐標(biāo)系，因此首先進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，計(jì)算原圖四角點(diǎn)在以圖像中心為原點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，并根據(jù)旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算旋轉(zhuǎn)后圖像四角坐標(biāo)，利用旋轉(zhuǎn)后圖像四角點(diǎn)計(jì)算新圖像高和寬。

第三步采用行列循環(huán)方式，計(jì)算新圖像中每個(gè)像素對(duì)應(yīng)于原圖像的像素，將原圖像的像素灰度值或RGB顏色值賦值給新圖像的像素。對(duì)于原圖像中沒有的對(duì)應(yīng)點(diǎn)的像素，將其灰度值設(shè)為0（白色）。

2.3 圖像縮放

首先打開原始圖像，獲取圖像信息，包括圖像的高度、寬度、調(diào)色板或者RGB值等信息。

第二步設(shè)置縮放參數(shù)，并根據(jù)原圖像寬、高計(jì)算經(jīng)過縮放后的圖像的寬、高。

第三步采用行列循環(huán)方式，計(jì)算新圖像中每個(gè)像素對(duì)應(yīng)于原圖像的像素，將原圖像的像素灰度值或RGB顏色值賦值給新圖像的像素。對(duì)于原圖像中沒有的對(duì)應(yīng)點(diǎn)的像素，將其灰度值設(shè)為0（白色）。算法與平移和旋轉(zhuǎn)類似，在此不在詳述。

3 實(shí)現(xiàn)方法與過程

（1）創(chuàng)建一個(gè)MFC多文檔工程，并設(shè)置滾動(dòng)視圖模式。

（2）在Doc類中聲明一個(gè)HDIB類型的的成員變量m_hDIB，并利用ClassWind類向?qū)镈oc類添加OnOpenDocument和OnSaveDocument兩個(gè)函數(shù)，添加代碼，調(diào)用DIB.dll中封裝好的open和save函數(shù)，在OnDraw函數(shù)中調(diào)用Draw（pDC，pDoc->m_hDIB），實(shí)現(xiàn)圖像讀取和保存功能。

（3）添加菜單“平移”“旋轉(zhuǎn)”“縮放”，并為菜單添加相應(yīng)的對(duì)話框資源，用以設(shè)置相關(guān)參數(shù)。利用ClassWind類向?qū)楦鱾€(gè)菜單添加消息處理函數(shù)，為每個(gè)對(duì)話框添加對(duì)話框類。

（4）在對(duì)話框類中添加相應(yīng)參數(shù)變量并初始化。為每個(gè)菜單消息處理函數(shù)編寫函數(shù)體，使之實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。

參考文獻(xiàn)

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