opencv 求最佳旋转角度 opencv计算物体旋转角度

OpenCV仿射变换——旋转

• 一、原理与数学推导

• 1.1图示
• 1.2公式推导：

• 二、实现代码
• 三、运行结果

• 3.1图片效果：
• 3.2仿射矩阵M

一、原理与数学推导

1.1图示

1、旋转前和旋转后位置关系图，θ是旋转的角度

2、首先需要平移一次，将图像平移到所要得到的旋转后矩阵的中心，这里需要通过计算旋转后的cv::Mat对象大小

3、通过中心点为旋转中心，旋转图像

1.2公式推导：

假设旋转角度为θ，旋转中心为图片对象的中心。

cv::Mat src = cv::imread(path);//path为图片路径
int col=src.cols;
int row=src.rows;

通过公式证明，可以得到新的矩阵大小：

1.2.1 平移

平移可以参照之前的文章OpenCV仿射变换——平移.

1.2.3 旋转

Opencv中的旋转是以Y轴向下为正，逆时针转动：

OA转到OB，角度为θ

OB转到OC，角度为β

知道B的坐标B(x,y),求C的坐标C(X’,y’)

由图可知;

由于：

所以可以得到：

同理：

写成矩阵格式为：

函数调用形式：

cv::Mat getRotationMatrix2D(cv::Point2f center, double angle, double scale)

参数：
Point2f center：表示旋转的中心点
double angle：表示旋转的角度
double scale：图像缩放因子

二、实现代码

#include<iostream>
#include<opencv2/core.hpp>
#include<opencv2/imgproc.hpp>
#include<opencv2/highgui.hpp>

int main() {
	cv::Mat src = cv::imread("D:\\Windows\\WorkSpace\\imageTest\\OIP.jpg",cv::IMREAD_COLOR);
	if (src.empty()) {
		std::cout << "failed to read image." << std::endl;
		return EXIT_FAILURE;
	}

	int col = src.cols;
	int row = src.rows;
	//旋转角度
	double angle = 30;

	double angle_radian = angle * CV_PI / 180;

	//计算新生成的图像矩阵的大小
	int _new_col_ = col * std::sin(angle_radian) + row * std::cos(angle_radian);
	int _new_row_ = col * std::cos(angle_radian) + row * std::sin(angle_radian);
	
	cv::Point2f pt1[3], pt2[3];
	float xoffset = _new_col_ / 2 - col / 2;
	float yoffset = _new_row_/2 - row / 2;

	/*平移前的位置*/
	pt1[0] = cv::Point2f(0, 0);//            0  0
	pt1[1] = cv::Point2f(xoffset, 0);//      x  0
	pt1[2] = cv::Point2f(0, yoffset);//      0  y
	/*平移后的位置*/
	pt2[0] = cv::Point2f(xoffset, yoffset);//         x  y
	pt2[1] = cv::Point2f(xoffset * 2, yoffset);//    2x  y
	pt2[2] = cv::Point2f(xoffset, yoffset * 2);//     x  2y

	//生成只有平移的防射矩阵
	cv::Mat T;
	T = cv::getAffineTransform(pt1, pt2);
	cv::Mat res = cv::Mat::zeros(_new_col_, _new_row_, CV_32FC1);
	//平移
	cv::warpAffine(src, res, T, res.size());


	//定义旋转中心
	cv::Point2f center(_new_col_ / 2, _new_row_ / 2);

	//确定旋转后的缩放大小
	double scale = 1;//缩放比例不变

	//定义用于旋转的仿射矩阵
	cv::Mat M;
	M = cv::getRotationMatrix2D(center, angle, scale);
	std::cout << "M= " << M << std::endl;
	
	//生成新的显示结果的矩阵（图）
	cv::Mat dst = cv::Mat::zeros(_new_col_, _new_row_, CV_32FC1);
	
	//旋转
	cv::warpAffine(res, dst, M, dst.size());
	
	cv::namedWindow("旋转前", cv::WINDOW_AUTOSIZE);
	cv::imshow("旋转前", src);
	cv::namedWindow("平移后", cv::WINDOW_AUTOSIZE);
	cv::imshow("平移后", res);
	cv::namedWindow("旋转后", cv::WINDOW_AUTOSIZE);
	cv::imshow("旋转后", dst);
	cv::waitKey(0);
}

三、运行结果

3.1图片效果：

3.2仿射矩阵M