[Python图像处理] 十二.图像几何变换之图像仿射变换、图像透视变换和图像校正

admin 2022年7月15日02:03:09评论400 views字数 5583阅读18分36秒阅读模式

该系列文章是讲解Python OpenCV图像处理知识,前期主要讲解图像入门、OpenCV基础用法,中期讲解图像处理的各种算法,包括图像锐化算子、图像增强技术、图像分割等,后期结合深度学习研究图像识别、图像分类、目标检测应用。

前面的文章讲解了图像直方图,本文主要分享图像仿射变换和图像透视变换,通过Python调用OpenCV函数实例。基础性知识希望对您有所帮助。

  • 一.图像仿射变换

  • 二.图像透视变换

  • 三.基于图像透视变换的图像校正

  • 四.图像几何变换总结

文章参考自己以前系列图像处理文章及OpenCV库函数。同时,本篇文章涉及到《计算机图形学》基础知识,请大家下来补充。该系列在github所有源代码:

  • https://github.com/eastmountyxz/
    ImageProcessing-Python


前文回顾(下面的超链接可以点击喔):


学Python近八年,认识了很多大佬和朋友,感恩。深知自己很菜,得拼命努力前行,编程也没有什么捷径,干就对了。希望未来能更透彻学习和撰写文章,同时非常感谢参考文献中的大佬们的文章和分享,共勉。

- https://blog.csdn.net/eastmount


一.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自动求解M的函数——cv2.getAffineTransform(pos1,pos2),其中pos1和pos2表示变换前后的对应位置关系,输出的结果为仿射矩阵M,接着使用函数cv2.warpAffine()实现图像仿射变换。图1是仿射变换的前后效果图。

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图像仿射变换的函数原型如下:

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

实现代码如下所示:

#encoding:utf-8import cv2import numpy as npimport matplotlib.pyplot as plt
#读取图片src = cv2.imread('test.bmp')
#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))
#显示图像cv2.imshow("original", src)cv2.imshow("result", result)
#等待显示cv2.waitKey(0)cv2.destroyAllWindows()

输出效果图如下所示:

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二.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。

图像透视变换的函数原型如下:

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表示透视变换矩阵

  • (rows,cols)表示变换后的图像大小,rows表示行数,cols表示列数

代码如下:

#encoding:utf-8import cv2import numpy as npimport matplotlib.pyplot as plt
#读取图片src = cv2.imread('test01.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))
#显示图像cv2.imshow("original", src)cv2.imshow("result", result)
#等待显示cv2.waitKey(0)cv2.destroyAllWindows()

输出结果如下图所示:

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三.基于图像透视变换的图像校正

下面参考 t6_17大神 的文章,通过图像透视变换实现图像校正功能。假设现在存在一张A4纸图像,现在需要通过调用图像透视变换校正图像。

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代码如下所示:

#encoding:utf-8import cv2import numpy as npimport matplotlib.pyplot as plt
#读取图片src = cv2.imread('test01.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)cv2.imwrite("canny.jpg", edges)
#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))
#显示图像cv2.imshow("original", src)cv2.imshow("result", result)
#等待显示cv2.waitKey(0)cv2.destroyAllWindows()

运行结果如下图所示:

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四.图像几何变换总结

最后补充图像几何代码所有变换,希望读者能体会下相关的代码,并动手实践下。输出结果以女神为例:

[Python图像处理] 十二.图像几何变换之图像仿射变换、图像透视变换和图像校正

完整代码如下:

#encoding:utf-8import cv2  import numpy as npimport matplotlib.pyplot as plt #读取图片img = cv2.imread('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 scaleM = 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] for i in xrange(9): plt.subplot(3, 3, i+1), plt.imshow(images[i], 'gray') plt.title(titles[i]) plt.xticks([]),plt.yticks([]) plt.show()  

感谢在求学路上的同行者,不负遇见,勿忘初心。月是故乡圆啊~

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简单纪念下,CSDN阅读量即将破千万,全网粉丝近30万。十年啊,近700篇文章,确实可以说一句:这就是我20到30岁的青春,这里既有技术博客,也有娜璋珞一家的故事,我们的爱情史,也见证了一个自幼受贵州大山熏陶的学子慢慢成长,让我认识了许许多多的博友。如苏老师,受尽挫折,博士毕业,回到家乡玉林成为了一名大学老师,更是自费建成了化学实验室,只想将自己的所学所感传递给他的学生。十年,我在CSDN认识了许多这样的博友、老师和大佬,我们从未谋面,我们天南地北,但相互鼓励,苔花如米小,也学牡丹开。


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最后,感谢CSDN,这些年让我骗了很多礼物,更感谢每一位阅读过娜璋故事,每一位给我技术博客点赞的读者。也希望大家记住一个叫Eastmount的分享者,对,不是什么专家,也不是什么大佬,就是一个默默撰写博客的技术分享者,因为爱所以写(今年太忙写得很少很少)。我还将在CSDN写二十年,三十年,一辈子,也将记录我们一家的故事。好想继续抒写我们的故事,但太忙太忙,毕业后再好好写吧。


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希望能早日毕业,回到家乡贵州继续当个教书匠,感觉好多要分享的博客,好多要上的课程,好多要开源的代码,好多要学习的知识,期待再次站在讲台前的那一天。继续沉下心去学习,虽菜但勤,感恩遇见,继续加油,晚安娜!

(By:娜璋之家 2022-07-13 夜于地球)


参考文献:

  • Python下opencv使用笔记(三)(图像的几何变换)

  • 数字图像处理——图像的几何变换

  • 图像校正-透视变换——t6_17

原文始发于微信公众号(娜璋AI安全之家):[Python图像处理] 十二.图像几何变换之图像仿射变换、图像透视变换和图像校正

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  • 本文由 发表于 2022年7月15日02:03:09
  • 转载请保留本文链接(CN-SEC中文网:感谢原作者辛苦付出):
                   [Python图像处理] 十二.图像几何变换之图像仿射变换、图像透视变换和图像校正https://cn-sec.com/archives/1178717.html

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