OPENCV用户手册之图像处理部分（之二）：采样、差值与几何变换（中文翻译）

采样、差值和几何变换

翻译：HUNNISH, 阿须数码

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InitLineIterator

初始化线段迭代器

int cvInitLineIterator( const CvArr* image, CvPoint pt1, CvPoint pt2,
                        CvLineIterator* line_iterator, int connectivity=8 );

image

带线段的图像.

pt1

线段起始点

pt2

线段结束点

line_iterator

指向线段迭代器结构的指针

connectivity

被扫描线段的连通数，4 或 8.

函数 cvInitLineIterator 初始化线段迭代器，并返回两点之间的象素点数目。两个点必须在图像内。当迭代器初始化后，连接两点的光栅线上所有点，都可以连续通过调用 CV_NEXT_LINE_POINT 来得到。线段上的点是使用 4－连通或8－连通利用 Bresenham 算法逐点计算的。

例子：使用线段迭代器计算彩色线上象素值的和

    CvScalar sum_line_pixels( IplImage* image, CvPoint pt1, CvPoint pt2 )
    {
        CvLineIterator iterator;
        int blue_sum = 0, green_sum = 0, red_sum = 0;
        int count = cvInitLineIterator( image, pt1, pt2, &iterator, 8 );

        for( int i = 0; i imageData);
            y = offset/image->widthStep;
            x = (offset - y*image->widthStep)/(3*sizeof(uchar) /* size of pixel */);
            printf("(%d,%d)\n", x, y );
            }
        }
        return cvScalar( blue_sum, green_sum, red_sum );
    }

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SampleLine

将光栅线读入缓冲区

int cvSampleLine( const CvArr* image, CvPoint pt1, CvPoint pt2,
                  void* buffer, int connectivity=8 );

image

带线段图像

pt1

起点

pt2

终点

buffer

存储线段点的缓存区，必须有足够大小来存储点 max( |pt2.x-pt1.x|+1, |pt2.y-pt1.y|+1 ) ：8－连通情况下，以及 |pt2.x-pt1.x|+|pt2.y-pt1.y|+1 ： 4－连通情况下.

connectivity

The line connectivity, 4 or 8.

函数 cvSampleLine 实现了线段迭代器的一个特殊应用。它读取由两点 pt1 和 pt2 确定的线段上的所有图像点，包括终点，并存储到缓存中。

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GetRectSubPix

从图像中提取象素矩形，使用子象素精度

void cvGetRectSubPix( const CvArr* src, CvArr* dst, CvPoint2D32f center );

src

输入图像.

dst

提取的矩形.

center

提取的象素矩形的中心，浮点数坐标。中心必须位于图像内部.

函数 cvGetRectSubPix 从图像 src 中提取矩形:

dst(x, y) = src(x + center.x - (width(dst)-1)*0.5, y + center.y - (height(dst)-1)*0.5)

其中非整数象素点坐标采用双线性差值提取。对多通道图像，每个通道独立单独完成提取。矩形中心必须位于图像内部，而整个矩形可以部分不在图像内。这种情况下，复制的边界模识用来得到图像边界外的象素值（Hunnish:令人费解）

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GetQuadrangleSubPix

提取象素四边形，使用子象素精度

void cvGetQuadrangleSubPix( const CvArr* src, CvArr* dst, const CvMat* map_matrix,
                            int fill_outliers=0, CvScalar fill_value=cvScalarAll(0) );

src

输入图像.

dst

提取的四边形.

map_matrix

3 × 2 变换矩阵 [A|b] （见讨论）.

fill_outliers

该标志位指定是否对原始图像边界外面的象素点使用复制模式(fill_outliers=0)进行差值或者将其设置为指定值(fill_outliers=1)。

fill_value

对原始图像边界外面的象素设定固定值，当 fill_outliers=1.

函数 cvGetQuadrangleSubPix 从图像 src 中提取四边形，使用子象素精度，并且将结果存储于 dst ,计算公式是：

dst(x+width(dst)/2, y+height(dst)/2)= src( A11x+A12y+b1, A21x+A22y+b2),

where A and b are taken from map_matrix
             | A11 A12  b1 |
map_matrix = |            |
             | A21 A22  b2 |

其中在非整数坐标 A•(x,y)^T+b 的象素点值通过双线性变换得到。多通道图像的每一个通道都单独计算.

例子：使用 cvGetQuadrangleSubPix 进行图像旋转

#include "cv.h"
#include "highgui.h"
#include "math.h"

int main( int argc, char** argv )
{
    IplImage* src;
    /* the first command line parameter must be image file name */
    if( argc==2 && (src = cvLoadImage(argv[1], -1))!=0)
    {
        IplImage* dst = cvCloneImage( src );
        int delta = 1;
        int angle = 0;

        cvNamedWindow( "src", 1 );
        cvShowImage( "src", src );

        for(;;)
        {
            float m[6];
            double factor = (cos(angle*CV_PI/180.) + 1.1)*3;
            CvMat M = cvMat( 2, 3, CV_32F, m );
            int w = src->width;
            int h = src->height;

            m[0] = (float)(factor*cos(-angle*2*CV_PI/180.));
            m[1] = (float)(factor*sin(-angle*2*CV_PI/180.));
            m[2] = w*0.5f;
            m[3] = -m[1];
            m[4] = m[0];
            m[5] = h*0.5f;

            cvGetQuadrangleSubPix( src, dst, &M, 1, cvScalarAll(0));

            cvNamedWindow( "dst", 1 );
            cvShowImage( "dst", dst );

            if( cvWaitKey(5) == 27 )
                break;

            angle = (angle + delta) % 360;
        }
    }
    return 0;
}

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Resize

图像大小变换

void cvResize( const CvArr* src, CvArr* dst, int interpolation=CV_INTER_LINEAR );

src

输入图像.

dst

输出图像.

interpolation

差值方法:

• CV_INTER_NN - 最近邻差值,
• CV_INTER_LINEAR - 双线性差值 (缺省使用)
• CV_INTER_AREA - 使用象素关系重采样。当图像缩小时候，该方法可以避免波纹出现。当图像放大是，类似于 CV_INTER_NN 方法..
• CV_INTER_CUBIC - 立方差值.

函数 cvResize 将图像 src 改变尺寸得到与 dst 同样大小。若设定 ROI，函数将按常规支持 ROI.

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WarpAffine

对图像做仿射变换

void cvWarpAffine( const CvArr* src, CvArr* dst, const CvMat* map_matrix,
                   int flags=CV_INTER_LINEAR+CV_WARP_FILL_OUTLIERS,
                   CvScalar fillval=cvScalarAll(0) );

src

输入图像.

dst

输出图像.

map_matrix

2×3 变换矩阵

flags

差值方法与开关选项：

• CV_WARP_FILL_OUTLIERS - 填充所有缩小图像的象素。如果部分象素落在输入图像的边界外，那么它们的值设定为 fillval.
• CV_WARP_INVERSE_MAP - 指定 matrix 是输出图像到输入图像的反变换，因此可以直接用来做象素差值。否则, 函数从 map_matrix 得到反变换。

fillval

用来填充边界外面的值

函数 cvWarpAffine 利用下面指定的矩阵变换输入图像：

dst(x',y') CV_WARP_INVERSE_MAP ， (x',y')T=map_matrix•(x,y,1)T+b ,
否则， (x, y)T=map_matrix•(x',y&apos,1)T+b

函数与 cvGetQuadrangleSubPix 类似，但是不完全相同。 cvWarpAffine 要求输入和输出图像具有同样的数据类型，有更大的资源开销（因此对大图像不太合适）而且输出图像的部分可以保留不变。而 cvGetQuadrangleSubPix 可以精确地从8位图像中提取四边形到浮点数缓存区中，具有比较小的系统开销，而且总是全部改变输出图像的内容。

要变换稀疏矩阵，使用 cxcore 中的函数 cvTransform 。

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2DRotationMatrix

计算二维旋转的仿射变换矩阵

CvMat* cv2DRotationMatrix( CvPoint2D32f center, double angle,
                           double scale, CvMat* map_matrix );

center

输入图像的旋转中心

angle

旋转角度（度）。正值表示逆时针旋转(坐标原点假设在左上角).

scale

各项同性的尺度因子

map_matrix

输出 2×3 矩阵的指针

函数 cv2DRotationMatrix 计算矩阵:

[  α  β  |  (1-α)*center.x - β*center.y ]
[ -β  α  |  β*center.x + (1-α)*center.y ]

where α=scale*cos(angle), β=scale*sin(angle)

该变换映射旋转中心到它本身。如果这不是目的的话，应该调整平移（Hunnish: 这段话令人费解：The transformation maps the rotation center to itself. If this is not the purpose, the shift should be adjusted）

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WarpPerspective

对图像进行透视变换

void cvWarpPerspective( const CvArr* src, CvArr* dst, const CvMat* map_matrix,
                        int flags=CV_INTER_LINEAR+CV_WARP_FILL_OUTLIERS,
                        CvScalar fillval=cvScalarAll(0) );

src

输入图像.

dst

输出图像.

map_matrix

3×3 变换矩阵

flags

差值方法的开关选项:

• CV_WARP_FILL_OUTLIERS - 填充所有缩小图像的象素。如果部分象素落在输入图像的边界外，那么它们的值设定为 fillval.
• CV_WARP_INVERSE_MAP - 指定 matrix 是输出图像到输入图像的反变换，因此可以直接用来做象素差值。否则, 函数从 map_matrix 得到反变换。

fillval

用来填充边界外面的值

函数 cvWarpPerspective 利用下面指定矩阵变换输入图像：

dst(x',y') CV_WARP_INVERSE_MAP， (tx',ty',t)T=map_matrix•(x,y,1)T+b
否则， (tx, ty, t)T=map_matrix•(x',y&apos,1)T+b

要变换稀疏矩阵，使用 cxcore 中的函数 cvTransform 。

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WarpPerspectiveQMatrix

用4个对应点计算透视变换矩阵

CvMat* cvWarpPerspectiveQMatrix( const CvPoint2D32f* src,
                                 const CvPoint2D32f* dst,
                                 CvMat* map_matrix );

src

输入图像的四边形的4个点坐标

dst

输出图像的对应四边形的4个点坐标

map_matrix

输出的 3×3 矩阵

函数 cvWarpPerspectiveQMatrix 计算透视变换矩阵，使得：

(tix'i,tiy'i,ti)T=matrix•(xi,yi,1)T

where dst(i)=(x'i,y'i), src(i)=(xi,yi), i=0..3.