图像处理之错切变换



图像处理之错切变换

一：基本数学知识：

图像错切变换在图像几何形变方面非常有用，常见的错切变换分为X方向与Y方向的

错切变换。对应的数学矩阵分别如下：

  

根据上述矩阵假设P(x1, y1)为错切变换之前的像素点，则错切变换以后对应的像素

P’(x2, y2)当X方向错切变换时：

当Y方向错切变换时：

二：程序实现基本思路

实现图像错切变换时，必须考虑图像将目标像素点坐标变为源相点坐标时小数部分对

像素值的影响，这里通过临近点插值算法实现了目标像素值的计算。根据目标像素计

算源像素的公式可以根据上面的数学公式运算以后分别求的x1,y1的值。由于错切以

后图像会在宽或者高上比原图像大，多出来的这些背景像素默认填充颜色为黑色。

类ShearFilter实现了图像水平或者垂直方向的错切变换，支持角度与背景颜色参数

设置。

 三：编程关键点解析

Ø  计算错切以后图像的宽与高

[java] view plaincopyprint?

1. double angleValue = (angle/180.0d) * Math.PI;  
2. outh = vertical ? (int)(height + width * Math.tan(angleValue)) : height;  
3. outw = vertical ? width : (int)(width + height * Math.tan(angleValue));  
4. System.out.println("after shear, new width : " + outw);  
5. System.out.println("after shear, new height: " + outh);  

        double angleValue = (angle/180.0d) * Math.PI;        outh = vertical ? (int)(height + width * Math.tan(angleValue)) : height;        outw = vertical ? width : (int)(width + height * Math.tan(angleValue));        System.out.println("after shear, new width : " + outw);        System.out.println("after shear, new height: " + outh);

Ø  根据目标像素点坐标计算源像素点坐标

[java] view plaincopyprint?

1. double prow = vertical ? row + Math.tan(angleValue) * (col - width) : row;  
2. double pcol = vertical ? col : col + Math.tan(angleValue) * (row - height);  
3.        int[] rgb = getPixel(inPixels, width, height, prow, pcol);  

double prow = vertical ? row + Math.tan(angleValue) * (col - width) : row;double pcol = vertical ? col : col + Math.tan(angleValue) * (row - height);        int[] rgb = getPixel(inPixels, width, height, prow, pcol);

Ø  临近点插值计算目标像素点像素值

[java] view plaincopyprint?

1. private int[] getPixel(int[] input, int width, int height,   
2.         double prow, double pcol) {  
3.     double row = Math.floor(prow);  
4.     double col = Math.floor(pcol);  
5.     if(row < 0 || row >= height) {  
6.         return new int[]{backgroundColor.getRed(),   
7.                 backgroundColor.getGreen(),   
8.                 backgroundColor.getBlue()};  
9.     }  
10.     if(col < 0 || col >= width) {  
11.         return new int[]{backgroundColor.getRed(),   
12.                 backgroundColor.getGreen(),   
13.                 backgroundColor.getBlue()};  
14.     }  
15.     double u = vertical ? (prow - row) : pcol - col;  
16.     int nextCol = (int)(col + 1);  
17.     int nextRow = (int)(row + 1);  
18.     if((col + 1) >= width) {  
19.         nextCol = (int)col;  
20.     }  
21.     if((row + 1) >= height) {  
22.         nextRow = (int)row;  
23.     }  
24.     int index1 = (int)(row * width + col);  
25.     int index2 = vertical ? (int)(nextRow * width + col) : (int)(row * width + nextCol);  
26.       
27.     int tr1, tr2;  
28.     int tg1, tg2;  
29.     int tb1, tb2;  
30.       
31.     tr1 = (input[index1] >> 16) & 0xff;  
32.     tg1 = (input[index1] >> 8) & 0xff;  
33.     tb1 = input[index1] & 0xff;  
34.       
35.     tr2 = (input[index2] >> 16) & 0xff;  
36.     tg2 = (input[index2] >> 8) & 0xff;  
37.     tb2 = input[index2] & 0xff;  
38.       
39.     int tr = (int)(tr1 * (1-u) + tr2 * u);  
40.     int tg = (int)(tg1 * (1-u) + tg2 * u);  
41.     int tb = (int)(tb1 * (1-u) + tb2 * u);  
42.       
43.     return new int[]{tr, tg, tb};  
44. }  

private int[] getPixel(int[] input, int width, int height, double prow, double pcol) {double row = Math.floor(prow);double col = Math.floor(pcol);if(row < 0 || row >= height) {return new int[]{backgroundColor.getRed(), backgroundColor.getGreen(), backgroundColor.getBlue()};}if(col < 0 || col >= width) {return new int[]{backgroundColor.getRed(), backgroundColor.getGreen(), backgroundColor.getBlue()};}double u = vertical ? (prow - row) : pcol - col;int nextCol = (int)(col + 1);int nextRow = (int)(row + 1);if((col + 1) >= width) {nextCol = (int)col;}if((row + 1) >= height) {nextRow = (int)row;}int index1 = (int)(row * width + col);int index2 = vertical ? (int)(nextRow * width + col) : (int)(row * width + nextCol);int tr1, tr2;int tg1, tg2;int tb1, tb2;    tr1 = (input[index1] >> 16) & 0xff;    tg1 = (input[index1] >> 8) & 0xff;    tb1 = input[index1] & 0xff;        tr2 = (input[index2] >> 16) & 0xff;    tg2 = (input[index2] >> 8) & 0xff;    tb2 = input[index2] & 0xff;        int tr = (int)(tr1 * (1-u) + tr2 * u);    int tg = (int)(tg1 * (1-u) + tg2 * u);    int tb = (int)(tb1 * (1-u) + tb2 * u);    return new int[]{tr, tg, tb};}

四：运行效果

五：类ShearFilter完整代码

[java] view plaincopyprint?

1. package com.gloomyfish.filter.study;  
2.   
3. import java.awt.Color;  
4. import java.awt.image.BufferedImage;  
5. import java.awt.image.ColorModel;  
6.   
7. public class ShearFilter extends AbstractBufferedImageOp {  
8.     private int outw;  
9.     private int outh;  
10.     private double angle;  
11.     private Color backgroundColor;  
12.     private boolean vertical;  
13.       
14.     public void setVertical(boolean vertical) {  
15.         this.vertical = vertical;  
16.     }  
17.   
18.     public ShearFilter()  
19.     {  
20.         backgroundColor = Color.BLACK;  
21.         vertical = false;  
22.         this.angle = 20;  
23.     }  
24.       
25.     public int getOutw() {  
26.         return outw;  
27.     }  
28.     public void setOutw(int outw) {  
29.         this.outw = outw;  
30.     }  
31.     public int getOuth() {  
32.         return outh;  
33.     }  
34.     public void setOuth(int outh) {  
35.         this.outh = outh;  
36.     }  
37.     public double getAngle() {  
38.         return angle;  
39.     }  
40.     public void setAngle(double angle) {  
41.         this.angle = angle;  
42.     }  
43.     public Color getBackgroundColor() {  
44.         return backgroundColor;  
45.     }  
46.     public void setBackgroundColor(Color backgroundColor) {  
47.         this.backgroundColor = backgroundColor;  
48.     }  
49.     @Override  
50.     public BufferedImage filter(BufferedImage src, BufferedImage dest) {  
51.         int width = src.getWidth();  
52.         int height = src.getHeight();  
53.   
54.         double angleValue = (angle/180.0d) * Math.PI;  
55.         outh = vertical ? (int)(height + width * Math.tan(angleValue)) : height;  
56.         outw = vertical ? width : (int)(width + height * Math.tan(angleValue));  
57.         System.out.println("after shear, new width : " + outw);  
58.         System.out.println("after shear, new height: " + outh);  
59.           
60.         int[] inPixels = new int[width*height];  
61.         int[] outPixels = new int[outh*outw];  
62.         getRGB( src, 0, 0, width, height, inPixels );  
63.         int index = 0;  
64.         for(int row=0; row<outh; row++) {  
65.             int ta = 0;  
66.             for(int col=0; col<outw; col++) {  
67.                 double prow = vertical ? row + Math.tan(angleValue) * (col - width) : row;  
68.                 double pcol = vertical ? col : col + Math.tan(angleValue) * (row - height);  
69.                 int[] rgb = getPixel(inPixels, width, height, prow, pcol);  
70.                 index = row * outw + col;  
71.                 outPixels[index] = (ta << 24) | (rgb[0] << 16) | (rgb[1] << 8) | rgb[2];    
72.             }  
73.         }  
74.   
75.         if ( dest == null )  
76.             dest = createCompatibleDestImage( src, null );  
77.         setRGB( dest, 0, 0, outw, outh, outPixels );  
78.         return dest;  
79.     }  
80.   
81.     private int[] getPixel(int[] input, int width, int height,   
82.             double prow, double pcol) {  
83.         double row = Math.floor(prow);  
84.         double col = Math.floor(pcol);  
85.         if(row < 0 || row >= height) {  
86.             return new int[]{backgroundColor.getRed(), backgroundColor.getGreen(), backgroundColor.getBlue()};  
87.         }  
88.         if(col < 0 || col >= width) {  
89.             return new int[]{backgroundColor.getRed(), backgroundColor.getGreen(), backgroundColor.getBlue()};  
90.         }  
91.         double u = vertical ? (prow - row) : pcol - col;  
92.         int nextCol = (int)(col + 1);  
93.         int nextRow = (int)(row + 1);  
94.         if((col + 1) >= width) {  
95.             nextCol = (int)col;  
96.         }  
97.         if((row + 1) >= height) {  
98.             nextRow = (int)row;  
99.         }  
100.         int index1 = (int)(row * width + col);  
101.         int index2 = vertical ? (int)(nextRow * width + col) : (int)(row * width + nextCol);  
102.           
103.         int tr1, tr2;  
104.         int tg1, tg2;  
105.         int tb1, tb2;  
106.           
107.         tr1 = (input[index1] >> 16) & 0xff;  
108.         tg1 = (input[index1] >> 8) & 0xff;  
109.         tb1 = input[index1] & 0xff;  
110.           
111.         tr2 = (input[index2] >> 16) & 0xff;  
112.         tg2 = (input[index2] >> 8) & 0xff;  
113.         tb2 = input[index2] & 0xff;  
114.           
115.         int tr = (int)(tr1 * (1-u) + tr2 * u);  
116.         int tg = (int)(tg1 * (1-u) + tg2 * u);  
117.         int tb = (int)(tb1 * (1-u) + tb2 * u);  
118.           
119.         return new int[]{tr, tg, tb};  
120.     }  
121.       
122.     public BufferedImage createCompatibleDestImage(BufferedImage src, ColorModel dstCM) {  
123.         if ( dstCM == null )  
124.             dstCM = src.getColorModel();  
125.         return new BufferedImage(dstCM, dstCM.createCompatibleWritableRaster(outw, outh), dstCM.isAlphaPremultiplied(), null);  
126.     }  
127.   
128. }  

package com.gloomyfish.filter.study;import java.awt.Color;import java.awt.image.BufferedImage;import java.awt.image.ColorModel;public class ShearFilter extends AbstractBufferedImageOp {private int outw;private int outh;private double angle;private Color backgroundColor;private boolean vertical;public void setVertical(boolean vertical) {this.vertical = vertical;}public ShearFilter(){backgroundColor = Color.BLACK;vertical = false;this.angle = 20;}public int getOutw() {return outw;}public void setOutw(int outw) {this.outw = outw;}public int getOuth() {return outh;}public void setOuth(int outh) {this.outh = outh;}public double getAngle() {return angle;}public void setAngle(double angle) {this.angle = angle;}public Color getBackgroundColor() {return backgroundColor;}public void setBackgroundColor(Color backgroundColor) {this.backgroundColor = backgroundColor;}@Overridepublic BufferedImage filter(BufferedImage src, BufferedImage dest) {int width = src.getWidth();        int height = src.getHeight();        double angleValue = (angle/180.0d) * Math.PI;        outh = vertical ? (int)(height + width * Math.tan(angleValue)) : height;        outw = vertical ? width : (int)(width + height * Math.tan(angleValue));        System.out.println("after shear, new width : " + outw);        System.out.println("after shear, new height: " + outh);                int[] inPixels = new int[width*height];        int[] outPixels = new int[outh*outw];        getRGB( src, 0, 0, width, height, inPixels );        int index = 0;        for(int row=0; row<outh; row++) {        int ta = 0;        for(int col=0; col<outw; col++) {double prow = vertical ? row + Math.tan(angleValue) * (col - width) : row;double pcol = vertical ? col : col + Math.tan(angleValue) * (row - height);        int[] rgb = getPixel(inPixels, width, height, prow, pcol);        index = row * outw + col;        outPixels[index] = (ta << 24) | (rgb[0] << 16) | (rgb[1] << 8) | rgb[2];          }        }        if ( dest == null )        dest = createCompatibleDestImage( src, null );        setRGB( dest, 0, 0, outw, outh, outPixels );        return dest;}private int[] getPixel(int[] input, int width, int height, double prow, double pcol) {double row = Math.floor(prow);double col = Math.floor(pcol);if(row < 0 || row >= height) {return new int[]{backgroundColor.getRed(), backgroundColor.getGreen(), backgroundColor.getBlue()};}if(col < 0 || col >= width) {return new int[]{backgroundColor.getRed(), backgroundColor.getGreen(), backgroundColor.getBlue()};}double u = vertical ? (prow - row) : pcol - col;int nextCol = (int)(col + 1);int nextRow = (int)(row + 1);if((col + 1) >= width) {nextCol = (int)col;}if((row + 1) >= height) {nextRow = (int)row;}int index1 = (int)(row * width + col);int index2 = vertical ? (int)(nextRow * width + col) : (int)(row * width + nextCol);int tr1, tr2;int tg1, tg2;int tb1, tb2;        tr1 = (input[index1] >> 16) & 0xff;        tg1 = (input[index1] >> 8) & 0xff;        tb1 = input[index1] & 0xff;                tr2 = (input[index2] >> 16) & 0xff;        tg2 = (input[index2] >> 8) & 0xff;        tb2 = input[index2] & 0xff;                int tr = (int)(tr1 * (1-u) + tr2 * u);        int tg = (int)(tg1 * (1-u) + tg2 * u);        int tb = (int)(tb1 * (1-u) + tb2 * u);        return new int[]{tr, tg, tb};}    public BufferedImage createCompatibleDestImage(BufferedImage src, ColorModel dstCM) {        if ( dstCM == null )            dstCM = src.getColorModel();        return new BufferedImage(dstCM, dstCM.createCompatibleWritableRaster(outw, outh), dstCM.isAlphaPremultiplied(), null);    }}

下半年事情比较多，博客一直没有更新，感谢众多网友的关注与留言

我会继续努力的！再次声明一下：请不要向我索取源码！谢谢！

代码我在整理中，最终我会开源让大家自己下载，请耐心等待！