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第三章图像的几何变换

news 来源：原创 2024/4/28 9:17:17

VC++图像处理程序设计（第1版）杨淑莹编著边奠英主审

第二章图像的几何变换

Joanna-In-Hdu&Hust 手工打，印象更深刻

使用工具 VS2010 mfc

声明：这一章开始的代码都是本人实际演示过的，按照本人的操作可以运行。程序并没有很强的健壮性，只能对正确的操作做出符合预期的响应。

整本书的代码文件、测试图片和程序运行exe请在这里下载：https://github.com/CaptainLYN/VCPictureProcessing

这一章中如之前一样，会有很对的错误，比如循环里面的边界有时候会少一多一等，大部分修改的部分都在代码后面说明了，喜欢的同学可以直接拷下来运行试试效果，或者直接前往上面的链接下载源文件。代码都是以类的形式建立的。

一、建立JHBHDib.h头文件，建立类，声明好我们需要实现的函数：

 1 #pragma once
 2 class CDib;
 3 class JHBHDib:public CObject
 4 {
 5 protected:
 6     CDib *dib;
 7 public:
 8     void GetDib(CDib* cdib);
 9     JHBHDib();
10     ~JHBHDib();
11     void PingYi(int m_Xmove,int m_Ymove);
12     void JingXiang(bool fangshi);
13 
14     //内存一定要在主程序申请，否则程序结束就收回了
15     LPBYTE FangDa(LPBYTE temp,int xzoom,int yzoom,long width,long height,int newwidth,int newheight);//横和纵的放大倍数,这里降低一下要求，是int
16     void SuoXiao(float xzoom,float yzoom);
17     LPBYTE ZhuanZhi();
18     LPBYTE XuanZhuan(double RotateAngle);
19     double RADIAN(double RotateAngle);
20 
21 };

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二、建立JHBHDib.cpp，用于实现类中的方法，也就是书中的所有功能函数，有一些函数我可能根据现实需要把参数修改了，嘿嘿嘿，不太记得了哈。另外，我觉得我写代码的一个有点就是注释丰富，同时，不得不说，这也是我的一个缺点，但是没有办法，我不会的地方实在太多了，另一方面，更是为了以后不要看不懂啊（。＾▽＾）：

  1 #include"stdafx.h"
  2 #include"JHBHDib.h"
  3 #include"CDib.h"
  4 #include<WindowsX.h>
  5 #define _USE_MATH_DEFINES
  6 #include<cmath>
  7 JHBHDib::JHBHDib()
  8 {}
  9 JHBHDib::~JHBHDib()
 10 {}
 11 void JHBHDib::GetDib(CDib *cdib)
 12 {
 13     dib=cdib;
 14 }
 15 void JHBHDib::PingYi(int m_Xmove,int m_Ymove)//图像平移
 16 {
 17     LPBYTE lpSrc;//指向原图像像素的指针
 18     LPBYTE p_data;//指向原图像数据
 19 
 20     LPBYTE lpDst;//指向要像素的指针
 21     LPBYTE temp;//指向复制图像数据的指针
 22     LONG i;//循环变量
 23     LONG wide,height;//图像的高和宽
 24     LONG lLineBytes;//图像每行的字节数
 25     p_data=dib->GetData();
 26     wide=dib->GetWidth();
 27     height=dib->GetHeight();
 28     lLineBytes=((wide*8)+31)/32*4;//计算图像每行的字节数：!!!!4字节对齐，不足补零
 29     temp=new BYTE[lLineBytes*height];//暂时分配内存，以保存新图像
 30     lpDst=(LPBYTE)temp;
 31     memset(lpDst,(BYTE)0,lLineBytes*height);//初始化新分配的内存，初始值为255
 32     for(i=0;i<wide;i++)//一竖列一竖列的复制
 33     {
 34         for(int j=0;j<height;j++)
 35         {
 36             lpSrc=(LPBYTE)p_data+lLineBytes*(height-1-j)+i;//计算该像素在原dib中的坐标
 37             int i0,j0;
 38             i0=i+m_Xmove;//计算该像素在新dib中的坐标
 39             j0=j+m_Ymove;
 40             if(i0>=0&&i0<wide&&j0>=0&&j0<height)//判断是否在新图范围内
 41             {
 42                 lpDst=(LPBYTE)temp+lLineBytes*(height-1-j0)+i0;
 43                 *lpDst=*lpSrc;//复制像素
 44             }
 45             else
 46             {
 47                 //lpDst=(LPBYTE)temp+lLineBytes*(height-1+j)+i;
 48                 //下面这个完全多余
 49                 //*((unsigned char*)lpDst)=255;//对于原图中没有的像素直接赋值为255
 50             }
 51         }
 52     }
 53     memcpy(p_data,temp,lLineBytes*height);//赋值平移后的图像：将temp指向的数据复制到p_data
 54     delete []temp;//释放内存
 55 }
 56 void JHBHDib::JingXiang(bool fangshi)//镜像变换，true是水平镜像，false是垂直镜像
 57 {
 58     LPBYTE lpSrc;
 59     LPBYTE p_data;
 60     LPBYTE lpDst;
 61     LPBYTE temp;
 62     LONG i,j;
 63     long height=dib->GetHeight();
 64     long width=dib->GetWidth();
 65     p_data=dib->GetData();
 66     temp=new BYTE[width*height];
 67     if(fangshi)
 68     {
 69         for(j=0;j<height;j++)
 70         {
 71             for(i=0;i<width;i++)
 72             {
 73                 lpSrc=(LPBYTE)p_data+width*j+i;
 74                 lpDst=(LPBYTE)temp+width*(j+1)-i-1;//一定要减一
 75                 *lpDst=*lpSrc;
 76             }
 77         }
 78     }
 79     else{
 80         for(i=0;i<width;i++)
 81             for(j=0;j<height;j++)
 82             {
 83                 lpSrc=(LPBYTE)p_data+j*width+i;
 84                 lpDst=(LPBYTE)temp+width*(height-j-1)+i;
 85                 *lpDst=*lpSrc;
 86             }
 87     }
 88     memcpy(p_data,temp,width*height);
 89     delete []temp;
 90 }
 91 
 92 LPBYTE JHBHDib::FangDa(LPBYTE temp,int xzoom,int yzoom,long width,long height,int newwidth,int newheight)//图像的放大，这里改了xzoom和yzoom，因为程序下面要用的也是int，不如直接给int
 93 {
 94     LPBYTE p_data;//指向原图像
 95     p_data=dib->GetData();
 96     LPBYTE lpSrc;//指向原像素
 97     LPBYTE lpDst;
 98     long i,j,i0,j0;//,height,width;
 99     int srclinebyte=((width*8+31)/32)*4;
100     int dstlinebyte=((newwidth*8+31)/32)*4;
101     for(j=0;j<height;j++)
102         for(i=0;i<width;i++)
103         {
104             lpSrc=(LPBYTE)p_data+srclinebyte*j+i;
105             for(j0=0;j0<yzoom;j0++)
106                 for(i0=0;i0<xzoom;i0++)
107                 {
108                     lpDst=(LPBYTE)temp+dstlinebyte*(j*yzoom+j0)+i*xzoom+i0;
109                     //                          行数           新点坐标
110                     *lpDst=*lpSrc;
111                 }
112         }
113         return temp;
114 }
115 
116 void JHBHDib::SuoXiao(float xzoom,float yzoom)
117 {
118     long width,height,newwidth,newheight,i,j,i0,j0;
119     LPBYTE p_data,temp,lpSrc,lpDst;
120     
121     temp=dib->GetData();
122     p_data=temp;
123     width=dib->GetWidth();
124     height=dib->GetHeight();
125     newwidth=(long)(width*xzoom+0.5);
126     newheight=(long)(height*yzoom+0.5);
127     int newlinebytes,linebytes;
128         
129     if(dib->GetInfo()->bmiHeader.biBitCount==8)//现在就针对灰度图进行运算
130     {
131         linebytes=((width*8+31)/32)*4;
132         newlinebytes=((newwidth*8+31)/32)*4;
133         temp=new BYTE[newlinebytes*newheight];
134         for(j=0;j<newheight;j++)
135             for(i=0;i<newwidth;i++)
136             {
137                 lpDst=(LPBYTE)temp+newlinebytes*j+i;
138                 //计算该点在原图中的位置
139                 j0=(LONG)(j/yzoom+0.5);
140                 i0=(LONG)(i/xzoom+0.5);
141                 if((i0>=0&&i0<width)&&(j0>=0&&j0<height))//虽然这里加了判断，但是感觉理论上是不可能不在原图的
142                 {
143                     lpSrc=(LPBYTE)p_data+j0*linebytes+i0;
144                     *lpDst=*lpSrc;
145                 }
146                 else
147                 {
148                     *lpDst=255;
149                 }
150             }
151             
152             for(j=0;j<height;j++)
153                 for(i=0;i<width;i++)
154                 {
155                     if(j<newheight&&i<newwidth)
156                     {
157                     lpDst=(LPBYTE)temp+newlinebytes*j+i;
158                     *p_data=*lpDst;
159                     }
160                     else *p_data=0;
161                     p_data++;
162                 }
163                 delete[]temp;
164         //这里的处理方式和放大是不一样的
165                 
166     }
167 }
168 LPBYTE JHBHDib::ZhuanZhi()
169 {
170     long width=dib->GetWidth();
171     long height=dib->GetHeight();
172     int linebytes=((width*8+31)/32)*4;
173     int newlinebytes=(height*8+31)/32*4;
174     int i,j;
175     LPBYTE lpSrc,lpDst,temp,p_data;
176     temp=new BYTE[newlinebytes*width];
177     memset(temp,(BYTE)0,newlinebytes*width);
178     p_data=dib->GetData();
179     for(j=0;j<height;j++)
180         for(i=0;i<width;i++)
181         {
182             lpSrc=(LPBYTE)p_data+linebytes*j+i;
183             lpDst=(LPBYTE)temp+newlinebytes*i+j;
184             *lpDst=*lpSrc;
185         }
186         //不用下面这些书因为，图像转置后由于有四字节对齐，所以大小可能会变大，所以，dib类里面销毁的时候大小不对，会出现错误
187         dib->GetInfo()->bmiHeader.biHeight=width;
188         dib->GetInfo()->bmiHeader.biWidth=height;
189         dib->GetInfo()->bmiHeader.biSizeImage=newlinebytes*width;
190         //memcpy(p_data,temp,height*width);//这里这样写linebytes*newlinebytes,否则4字节对齐数据不全会出现边缘彩色
191         //delete(temp);
192         return temp;
193 }
194 double JHBHDib::RADIAN(double RotateAngle)
195 {
196     return RotateAngle*M_PI/180;//要有最上面那个define才行
197 }
198 
199 LPBYTE JHBHDib::XuanZhuan(double RotateAngle)//原理看懂了，以后不懂的话看pdf版的就可以了
200 {
201     DWORD DstBufSize;
202     LPBYTE lpTempPtr,lpPtr,lpSrc,lpTemp;
203     double SrcX1,SrcY1,SrcX2,SrcY2,SrcX3,SrcY3,SrcX4,SrcY4;
204     double DstX1,DstY1,DstX2,DstY2,DstX3,DstY3,DstX4,DstY4;
205     DWORD Wold,Hold,Wnew,Hnew;
206     DWORD x0,y0,x1,y1;
207     double cosa,sina;//cos(a),sin(a)
208     double num1,num2;
209     
210     //角度到弧度的变化
211     RotateAngle=(double)RADIAN(RotateAngle);
212     cosa=(double)cos((double)RotateAngle);
213     sina=(double)sin((double)RotateAngle);
214 
215     //CString s;
216     //s.Format(_T("%lf"),RotateAngle);//将RotateAngle转化为字符串
217     //MessageBox(NULL,s,_T("提示"),MB_OK);//用来测试对不对
218 
219     lpSrc=dib->GetData();
220     Wold=dib->GetWidth();
221     Hold=dib->GetHeight();
222     //原图的4个角的坐标
223     SrcX1=(double)(-0.5*Wold);
224     SrcY1=(double)(0.5*Hold);
225     SrcX2=(double)(0.5*Wold);
226     SrcY2=(double)(0.5*Hold);
227     SrcX3=(double)(-0.5*Wold);
228     SrcY3=(double)(-0.5*Hold);
229     SrcX4=(double)(0.5*Wold);
230     SrcY4=(double)(-0.5*Hold);
231     //新图的四个角坐标
232     DstX1=cosa*SrcX1+sina*SrcY1;
233     DstY1=-sina*SrcX1+cosa*SrcY1;
234     DstX2=cosa*SrcX2+sina*SrcY2;
235     DstY2=-sina*SrcX2+cosa*SrcY2;
236     DstX3=cosa*SrcX3+sina*SrcY3;
237     DstY3=-sina*SrcX3+cosa*SrcY3;
238     DstX4=cosa*SrcX4+sina*SrcY4;
239     DstY4=-sina*SrcX4+cosa*SrcY4;
240     //新图的宽度和高度
241     Wnew=(DWORD)(max(fabs(DstX4-DstX1),fabs(DstX3-DstX2))+0.5);
242     Hnew=(DWORD)(max(fabs(DstY4-DstY1),fabs(DstY3-DstY2))+0.5);
243     //计算矩阵中的两个常数，这样不用每次都算
244     num1=(double)(-0.5*Wnew*cosa-0.5*Hnew*sina+0.5*Wold);
245     num2=(double)(0.5*Wnew*sina-0.5*Hnew*cosa+0.5*Hold);
246     
247     //这里我选择linebytes，书上不是
248     int newlinebytes=((Wnew*8+31)/32)*4;
249     int linebytes=((Wold*8+31)/32)*4;
250 
251     DstBufSize=newlinebytes*Hnew;
252     //DstBufSize=Wnew*Hnew;
253     //原书填入的是白色，虽然我认为要填黑色，但是为了显示效果，还是先暂且选择白色
254     //关于缓冲区，有时候书上是linebytes，有时候又是简单的高和宽的乘积？？
255     lpTempPtr=new BYTE[DstBufSize];
256     memset(lpTempPtr,(BYTE)255,DstBufSize);
257     lpTemp=lpTempPtr;//保存住总入口
258     for(y1=0;y1<Hnew;y1++)
259     {
260         for(x1=0;x1<Wnew;x1++)
261         {
262             //x0,y0是该点在原图上的坐标
263             x0=(DWORD)(x1*cosa+y1*sina+num1);
264             y0=(DWORD)(-1.0f*x1*sina+y1*cosa+num2);
265             if(x0>=0&&x0<Wold&&y0>=0&&y0<Hold)//在原图范围内
266             {
267                 lpPtr=lpSrc+y0*linebytes+x0;
268                 //lpPtr=lpSrc+y0*Wold+x0;//像原书这样是不对的
269                 lpTempPtr=lpTemp+y1*newlinebytes+x1;
270                 //lpTempPtr=lpTemp+y1*Wnew+x1;
271                 *lpTempPtr=*lpPtr;
272                 
273                 //lpTempPtr=lpTemp;
274 
275             }
276         }
277     }
278     dib->GetInfo()->bmiHeader.biHeight=Hnew;
279     dib->GetInfo()->bmiHeader.biWidth=Wnew;
280     dib->GetInfo()->bmiHeader.biSizeImage=newlinebytes*Hnew;
281 
282     return lpTemp;
283 }

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三、在菜单栏添加函数，并添加相应的事件处理程序：

四、MfcPictureProcessingDlg.cpp中的事件处理程序，即我们辛苦编写的调用函数：

  1 void CMfcPictureProcessingDlg::On32789()//图像平移
  2 {
  3     CDib dib;
  4     if(filePath.Compare(_T(""))!=0)
  5     {
  6         dib.LoadFile(filePath);
  7         if(dib.m_valid)
  8         {
  9             CDC* pDC=GetDC();
 10             JHBHDib jdib;
 11             jdib.GetDib(&dib);
 12             PingYiTiShi p;
 13             p.DoModal();
 14             if(p.ifok==1)//如果点击了确认键而不是点击退出的叉
 15             {
 16                 jdib.PingYi(p.GetX(),p.GetY());//核心就在这里
 17                 CViewImage imageview;
 18                 imageview.GetDib(&dib);
 19                 imageview.OnDraw2(pDC,dib.GetWidth()+5,0);
 20             }
 21         }
 22     }
 23     else{
 24         MessageBox(_T("请先选择文件！"),_T("提示"),MB_OK);
 25     }
 26 }
 27 
 28 
 29 void CMfcPictureProcessingDlg::On32790()//水平镜像
 30 {
 31     CDib dib;
 32     if(filePath.Compare(_T(""))!=0)
 33     {
 34         dib.LoadFile(filePath);
 35         if(dib.m_valid)
 36         {
 37             CDC* pDC=GetDC();
 38             JHBHDib jdib;
 39             jdib.GetDib(&dib);
 40             jdib.JingXiang(true);
 41             CViewImage imageview;
 42             imageview.GetDib(&dib);
 43             imageview.OnDraw2(pDC,dib.GetWidth()+5,0);
 44         }
 45     }
 46     else{
 47         MessageBox(_T("请先选择文件！"),_T("提示"),MB_OK);
 48     }
 49 }
 50 
 51 
 52 void CMfcPictureProcessingDlg::On32791()//垂直镜像
 53 {
 54     CDib dib;
 55     if(filePath.Compare(_T(""))!=0)
 56     {
 57         dib.LoadFile(filePath);
 58         if(dib.m_valid)
 59         {
 60             CDC* pDC=GetDC();
 61             JHBHDib jdib;
 62             jdib.GetDib(&dib);
 63             jdib.JingXiang(false);
 64             CViewImage imageview;
 65             imageview.GetDib(&dib);
 66             imageview.OnDraw2(pDC,dib.GetWidth()+5,0);
 67             DWORD a=dib.bitmapFileHeader.bfSize;
 68         }
 69     }
 70     else{
 71         MessageBox(_T("请先选择文件！"),_T("提示"),MB_OK);
 72     }
 73 }
 74 
 75 
 76 
 77 void CMfcPictureProcessingDlg::On32793()//图像放大
 78 {
 79     CDib dib;
 80     if(filePath.Compare(_T(""))!=0)
 81     {
 82         dib.LoadFile(filePath);
 83         if(dib.m_valid)
 84         {
 85             CDC *pDC=GetDC();
 86             JHBHDib jdib;
 87             jdib.GetDib(&dib);
 88 
 89             int newwidth,newheight,width,height;
 90             float xzoom,yzoom;//先暂且设为int
 91             FangDaTiShi p;
 92             p.DoModal();
 93             if(p.ifok==1)
 94             {
 95                 xzoom=p.Getx();
 96                 yzoom=p.Gety();
 97                 width=dib.GetWidth();
 98                 height=dib.GetHeight();
 99                 newwidth=(int)(width*xzoom+0.5);//四舍五入的时候是直接截取小数部分的
100                 newheight=(int)(height*yzoom+0.5);
101 
102                 //图像的width并不一定是真正的，实际图像中是4字节对齐存储的
103                 int linebyte=((newwidth*8+31)/32)*4;
104                 LPBYTE temp;
105                 temp=new BYTE[linebyte*newheight];//这里其实平移那个函数已经有提醒了;这样写就是承认一个像素是8位，否认了单色图和真彩色
106                 memset(temp,(BYTE)0,linebyte*newheight);
107                 LPBYTE b;
108                 b=jdib.FangDa(temp,xzoom,yzoom,width,height,newwidth,newheight);
109                 BITMAPINFO* p=dib.GetInfo();
110                 p->bmiHeader.biWidth=newwidth;
111                 p->bmiHeader.biHeight=newheight;
112 
113                 p->bmiHeader.biSizeImage=linebyte*height;
114                 CViewImage imageview;
115                 imageview.GetDib(&dib);
116                 imageview.OnDraw3(pDC,b,width+5,0);
117                 delete[]b;
118             }
119         }
120     }
121     else{
122         MessageBox(_T("请先选择文件！"),_T("提示"),MB_OK);
123     }
124 }
125 
126 
127 
128 
129 
130 void CMfcPictureProcessingDlg::OnBnClickedButton1()//退出按钮
131 {
132     CDialogEx::OnOK();
133 
134 }
135 
136 
137 void CMfcPictureProcessingDlg::On32794()//图像缩小
138 {
139     if(filePath.Compare(_T(""))!=0)
140     {
141         CDib dib;
142         dib.LoadFile(filePath);
143         if(dib.m_valid)
144         {
145             CDC *pDC=GetDC();
146             JHBHDib jdib;
147             jdib.GetDib(&dib);
148             FangDaTiShi p;
149             //p.SetDlgItemTextW(IDD_Big,_T("缩小"));//设置窗口的标题，不行，有中断
150             p.DoModal();
151             if(p.ifok==1)
152             {
153                 float xzoom=p.Getx();
154                 float yzoom=p.Gety();
155                 int width=dib.GetWidth();
156                 int height=dib.GetHeight();
157                 long newwidth=(long)(width*xzoom+0.5);
158                 long newheight=(long)(height*yzoom+0.5);
159                 jdib.SuoXiao(xzoom,yzoom);
160                 //这里按照书上的，给出了和放大不一样的解决方案，不用改info，直接在显示的时候将显示的大小划定为新大小，其他的废数据不用管
161                 //::StretchDIBits(pDC->GetSafeHdc(),width+5,0,newwidth,newheight,0,0,newwidth,newheight,dib.GetData(),dib.GetInfo(),DIB_RGB_COLORS,SRCCOPY);
162                 CViewImage imageview;
163                 imageview.GetDib(&dib);
164                 imageview.OnDraw4(pDC,width+5,0,newwidth,newheight);
165             }
166         }
167     }
168     else{
169         MessageBox(_T("请先选择文件！"),_T("提示"),MB_OK);
170     }
171 }
172 
173 
174 void CMfcPictureProcessingDlg::On32795()//图像转置
175 {
176     if(filePath.Compare(_T(""))!=0)
177     {
178         CDib dib;
179         dib.LoadFile(filePath);
180         if(dib.m_valid)
181         {
182             CDC *pDC=GetDC();
183             JHBHDib jdib;
184             jdib.GetDib(&dib);
185             int width=dib.GetWidth();
186             LPBYTE temp=jdib.ZhuanZhi();
187             CViewImage imageview;
188             imageview.GetDib(&dib);
189             imageview.OnDraw3(pDC,temp,width+5,0);
190             //::StretchDIBits(pDC->GetSafeHdc(),width+5,0,dib.GetWidth(),dib.GetHeight(),0,0,dib.GetWidth(),dib.GetHeight(),temp,dib.GetInfo(),DIB_RGB_COLORS,SRCCOPY);
191             delete[]temp;
192         }
193     }
194     else{
195         MessageBox(_T("请先选择文件！"),_T("提示"),MB_OK);
196     }
197 
198 }
199 
200 
201 void CMfcPictureProcessingDlg::On32796()//旋转按钮
202 {
203     if(filePath.Compare(_T(""))!=0)
204     {
205         CDib dib;
206         dib.LoadFile(filePath);
207         if(dib.m_valid)
208         {
209             CDC *pDC=GetDC();
210             JHBHDib jdib;
211             int width=dib.GetWidth();
212             XuanZhuanDlg d;
213             d.DoModal();
214             if(d.ifok)
215             {
216                 jdib.GetDib(&dib);
217                 LPBYTE t=jdib.XuanZhuan(d.GetAngle());//旋转30度
218 
219                 //发现一个问题，我这里没有实现调色板，也可以实现画图
220                 //::StretchDIBits(pDC->GetSafeHdc(),width+5,0,dib.GetWidth(),dib.GetHeight(),0,0,dib.GetWidth(),dib.GetHeight(),t,dib.GetInfo(),DIB_RGB_COLORS,SRCCOPY);
221                 CViewImage imageview;
222                 imageview.GetDib(&dib);
223                 imageview.OnDraw3(pDC,t,width+5,0);
224                 delete[]t;
225             }
226         }
227     }
228     else{
229         MessageBox(_T("请先选择文件！"),_T("提示"),MB_OK);
230     }
231 }