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07: 图像几何变换

学习如何旋转、平移、缩放和翻转图片。图片等可到文末引用处下载。

目标​

  • 实现旋转、平移和缩放图片
  • OpenCV 函数：cv2.resize(), cv2.flip(), cv2.warpAffine()

教程​

图像的几何变换从原理上看主要包括两种：基于 2×3 矩阵的仿射变换（平移、缩放、旋转和翻转等）、基于 3×3 矩阵的透视变换，感兴趣的小伙伴可参考 番外篇：仿射变换与透视变换。

缩放图片​

缩放就是调整图片的大小，使用cv2.resize()函数实现缩放。可以按照比例缩放，也可以按照指定的大小缩放：

import cv2

img = cv2.imread('drawing.jpg')

# 按照指定的宽度、高度缩放图片
res = cv2.resize(img, (132, 150))
# 按照比例缩放，如 x,y 轴均放大一倍
res2 = cv2.resize(img, None, fx=2, fy=2, interpolation=cv2.INTER_LINEAR)

cv2.imshow('shrink', res), cv2.imshow('zoom', res2)
cv2.waitKey(0)

我们也可以指定缩放方法interpolation，更专业点叫插值方法，默认是INTER_LINEAR，全部可以参考：InterpolationFlags

翻转图片​

镜像翻转图片，可以用cv2.flip()函数：

dst = cv2.flip(img, 1)

其中，参数 2 = 0：垂直翻转 (沿 x 轴)，参数 2 > 0: 水平翻转 (沿 y 轴)，参数 2 < 0: 水平垂直翻转。

平移图片​

要平移图片，我们需要定义下面这样一个矩阵，tx,ty 是向 x 和 y 方向平移的距离：

M=[10tx01ty]M = \left[ \begin{matrix} 1 & 0 & t_x \newline 0 & 1 & t_y \end{matrix} \right]

平移是用仿射变换函数cv2.warpAffine()实现的：

# 平移图片
import numpy as np

rows, cols = img.shape[:2]

# 定义平移矩阵，需要是 numpy 的 float32 类型
# x 轴平移 100，y 轴平移 50
M = np.float32([[1, 0, 100], [0, 1, 50]])
# 用仿射变换实现平移
dst = cv2.warpAffine(img, M, (cols, rows))

cv2.imshow('shift', dst)
cv2.waitKey(0)

旋转图片​

旋转同平移一样，也是用仿射变换实现的，因此也需要定义一个变换矩阵。OpenCV 直接提供了 cv2.getRotationMatrix2D()函数来生成这个矩阵，该函数有三个参数：

  • 参数 1：图片的旋转中心
  • 参数 2：旋转角度 (正：逆时针，负：顺时针)
  • 参数 3：缩放比例，0.5 表示缩小一半
# 45°旋转图片并缩小一半
M = cv2.getRotationMatrix2D((cols / 2, rows / 2), 45, 0.5)
dst = cv2.warpAffine(img, M, (cols, rows))

cv2.imshow('rotation', dst)
cv2.waitKey(0)

逆时针旋转 45°并缩放

小结​

  • cv2.resize()缩放图片，可以按指定大小缩放，也可以按比例缩放。
  • cv2.flip()翻转图片，可以指定水平/垂直/水平垂直翻转三种方式。
  • 平移/旋转是靠仿射变换cv2.warpAffine()实现的。

接口文档​

引用​