C/C++ 中的图像缩放和旋转

Question

缩放 2D 图像阵列的最佳方法是什么？ 例如，假设我有一张 1024 x 2048 字节的图像，每个字节都是一个像素。 每个像素都是从 0 到 255 的灰度级。我希望能够按任意因子缩放该图像并获得新图像。 因此，如果我将图像缩放 0.68 倍，我应该得到一个大小为 0.68*1024 x 0.68*2048 的新图像。 一些像素将相互折叠。 而且，如果我缩放 3.15 倍，我会得到一个像素重复的更大图像。 那么，实现这一目标的最佳方法是什么？

接下来，我希望能够将图像旋转任意角度，范围为 0 到 360 度 (0 - 2Pi)。 旋转后裁剪图像不是问题。 最好的方法是什么？

Answer 1

缩放和旋转图像的方法有很多种。 最简单的缩放方法是：

dest[dx,dy] = src[dx*src_width/dest_width,dy*src_height/dest_height]

但这会在增加尺寸时产生块状效果，在减小尺寸时会产生细节损失。 有多种方法可以产生更好看的结果，例如双线性过滤。

对于旋转，可以使用旋转矩阵计算 src 像素位置：

sx,sy = M(dx,dy)

其中 M 是一个矩阵，将目标像素映射到源图像。 同样，您需要进行插值才能产生非块状结果。

但是，如果您不想深入了解图像处理的数学知识，可以使用很多库。

Answer 2

您正在做的是将一组输入点映射到一组输出点。 问题的第一部分是确定调整大小或旋转的映射； 第二部分是处理不完全位于像素边界上的点。

调整大小的映射很容易：

x' = x * (width' / width)
y' = y * (height' / height)

旋转的映射只是稍微困难一点。

x' = x * cos(a) + y * sin(a)
y' = y * cos(a) - x * sin(a)

确定网格外像素值的技术称为插值。 此类算法有很多，它们的速度和最终图像质量各不相同。 其中一些按照质量/时间递增的顺序是最近邻滤波器、双线性滤波器、双三次滤波器和 Sinc 滤波器。

Answer 3

没有简单的方法可以实现这一点。 缩放和旋转都不是微不足道的过程。

因此，建议使用二维成像库。 Magick++ 可以是divideandconquer.se 指出的一个想法，但还有其他想法。

Answer 4

您想自己做这些脏活还是可以ImageMagick 为您做？

Answer 5

复制或丢弃像素并不是调整图像大小的最佳方法，因为结果会显示像素化和锯齿状。 为了获得最佳结果，您应该对图像进行重新采样，这将使生成的图像看起来更加平滑。 重采样的方法有很多，比如双线性、双三次、lanczos等。

看看ResampleBicubic 来自 wxWidgets 的函数。 它适用于所有类型的图像，不仅是灰度图像，而且您应该能够根据您的需求进行调整。 然后还有重采样代码 来自 VirtualDub。 Google Codesearch 可能会透露更多相关代码。

编辑：链接在预览中看起来很好，但在发布时被破坏。 这很奇怪。 去google codesearch，分别查询“wxwidgets resamplebicubic”和“virtualdub resample”，得到相同的结果。

Answer 6

目前尚未提及，因此我将指出 OpenCV 具有缩放和旋转图像的功能，以及大量其他实用程序。
它可能包含许多与问题无关的功能，但对于此类库来说，它的设置和使用非常容易。

您可以尝试手动实现这样的转换，但简单的缩放和旋转方法通常会导致细节大量丢失。

使用 OpenCV，可以像这样完成缩放：

float scaleFactor = 0.68f;
cv::Mat original = cv::imread(path);
cv::Mat scaled;
cv::resize(original, scaled, cv::Size(0, 0), scaleFactor, scaleFactor, cv::INTER_LANCZOS4);
cv::imwrite("new_image.jpg", scaled);

使用 Lanczos 插值将图像缩小 0.68 倍。

我对旋转不太熟悉，但这是 OpenCV 网站上的一个教程中的示例的一部分，我已将其编辑为相关部分。 （原文也有偏差和翻译...）

/// Compute a rotation matrix with respect to the center of the image
Point center = Point(original.size().width / 2, original.size().height / 2);
double angle = -50.0;
double scale = 0.6;

/// Get the rotation matrix with the specifications above
Mat rot_mat( 2, 3, CV_32FC1 );
rot_mat = getRotationMatrix2D(center, angle, scale);

/// Rotate the image
Mat rotated_image;
warpAffine(src, rotated_image, rot_mat, src.size());

OpenCV 网站

他们也有一些非常好的文档。

Answer 7

CxImage是一个处理图像的免费库，它可以做什么你要。
除了一些琐碎的事情之外，我个人没有使用过它，但我多次看到推荐它。

Answer 8

CxImage 调整大小方法会产生奇怪的结果。 我使用 Resample 和 Resample2 函数以及所有可用的插值方法变体，得到相同的结果。 例如，尝试将填充白色的 1024 x 768 图像调整为 802 x 582。您会发现图像上的像素与白色不同！ 您可以检查一下：在 Windows Paint 中打开调整大小的图像并尝试用黑色填充它。 结果一定会让你开心。

Answer 9

查看英特尔性能基元。 我以前使用过它，它在 x86 上产生接近最佳的性能。 还有一个测试程序可以使用各种算法。

Answer 10

point scaling(point p,float sx,float sy) {
    point s;

    int c[1][3];
    int a[1][3]={p.x,p.y,1};
    int b[3][3]={sx,0,0,0,sy,0,0,0,1};

    multmat(a,b,c);

    s.x=c[0][0];
    s.y=c[0][1];

    return s;
}