【C#】图像的变形/变换/扭曲。用Emgu或YLScsFreeTransform(FreeImageTransformation)或MagickImage

需求：将图像变形，如矩形图片变换成梯形的，图素拉伸。

解决方案：目前找到有两种。

• 使用EmguCV，它是.Net版的OpenCV。推荐直接在VS里的Nuget中搜索EmguCV进行下载。
• 使用第三方库FreeImageTransformation。（网上搜YLScsFreeTransform关键字）
• 使用第三方库MagickImage。（非常厉害的魔法~）

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思路：首先一张图片有四个点，给图片实体类准备一个属性，用于记录变形前和变形后的四个点XY坐标值。

public float[] ProjectTransform { get; set; }

该数组有16个float型元素，按顺序分别表示：

变形前左上角X值  变形前左上角Y值 变形后左上角X值 变形后左上角Y值
变形前右上角X值  变形前右上角Y值 变形后右上角X值 变形后右上角Y值
变形前左下角X值  变形前左下角Y值 变形后左下角X值 变形后左下角Y值
变形前右下角X值  变形前右下角Y值 变形后右下角X值 变形后右下角Y值

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若使用方案一：EmguCV

• 将Emgu的dll引入到项目中。
  
• 实体类中定义一个Image属性用于保存图像，该属性是UMat类型。这是OpenCV中的类型。
• 使用图像变形函数 CvInvoke.WarpPerspective()

private UMat image;
public UMat Image
{
    get
    {
        if (ProjectTransform != null)
        {
             PointF[] corner = new PointF[4];
             PointF[] trans_corner = new PointF[4];
             UMat trans_img = new UMat();

             // 变换前的四个角的坐标
             corner[0] = new PointF(ProjectTransform[0], ProjectTransform[1]);
             corner[1] = new PointF(ProjectTransform[4], ProjectTransform[5]);
             corner[2] = new PointF(ProjectTransform[8], ProjectTransform[9]);
             corner[3] = new PointF(ProjectTransform[12], ProjectTransform[13]);

             // 变换后的四个角的坐标
             trans_corner[0] = new PointF(ProjectTransform[2], ProjectTransform[3]);
             trans_corner[1] = new PointF(ProjectTransform[6], ProjectTransform[7]);
             trans_corner[2] = new PointF(ProjectTransform[10], ProjectTransform[11]);
             trans_corner[3] = new PointF(ProjectTransform[14], ProjectTransform[15]);

             // 变形规则
             Mat transform = CvInvoke.GetPerspectiveTransform(corner, trans_corner);
             // 图像变形
             CvInvoke.WarpPerspective(image, trans_img, transform, new Size(image.Cols, trans_img.Rows));
             return trans_img;
         }

         return image; // 如果该图片没有ProjectTransform属性，说明该图不需要变形，直接取出来使用即可。
     }
     set { image = value; }
}

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若使用方案二：第三方库YLScsFreeTransform

• 从下载的项目中，通过阅读源码，只取出我们需要用到的部分，做成工具类。（下载地址）
  
• 使用办法如下：

private Bitmap image
public Bitmap Image
{
    get
    {
        if (ProjectTransform != null)
        {
            PointF[] trans_corner = new PointF[4];

            // 扭曲图像
            trans_corner[0] = new PointF(ProjectTransform[2], ProjectTransform[3]); // 变换后的左上角XY
            trans_corner[1] = new PointF(ProjectTransform[6], ProjectTransform[7]); // 变换后的右上角XY
            trans_corner[2] = new PointF(ProjectTransform[10], ProjectTransform[11]); // 变换后的左下角XY
            trans_corner[3] = new PointF(ProjectTransform[14], ProjectTransform[15]); // 变换后的右下角XY

            using (System.Drawing.Bitmap sourceImg = image.Bitmap)
            {
                YLScsDrawing.Imaging.Filters.FreeTransform filter = new YLScsDrawing.Imaging.Filters.FreeTransform();
                filter.Bitmap = sourceImg;
                // assign FourCorners (the four X/Y coords) of the new perspective shape
                //filter.FourCorners = new System.Drawing.PointF[] { trans_corner[0], trans_corner[1], trans_corner[2], trans_corner[3] };
                filter.VertexLeftTop = trans_corner[0];
                filter.VertexTopRight = trans_corner[1];
                filter.VertexBottomLeft = trans_corner[2];
                filter.VertexRightBottom = trans_corner[3];

                filter.IsBilinearInterpolation = true; // optional for higher quality
                System.Drawing.Bitmap perspectiveImg = filter.Bitmap;

                return perspectiveImg;
            }
        }
        return image;          
    }
    set { image = value; }
}

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若使用方案三：第三方库MagickImage

• 在NuGet中搜MagickImage，下载最高下载量那个，导入项目中。
  

public Bitmap Image
{
    get
    {
        return image;          
    }
    set
    {
        if (ProjectTransform != null)
        {
            using (ImageMagick.MagickImage magickImage = new ImageMagick.MagickImage(value))
            {
                magickImage.VirtualPixelMethod = ImageMagick.VirtualPixelMethod.Transparent;
                magickImage.MatteColor = new ImageMagick.MagickColor(255, 255, 255, 0);
                magickImage.FilterType = ImageMagick.FilterType.Point;
                magickImage.Distort(ImageMagick.DistortMethod.Perspective, ProjectTransform);

                image = magickImage.ToBitmap();
                image.SetResolution(72, 72); // 坑点：因为WPF的默认DPI为96的问题，在图像转型Bitmap时DPI会改变，需要手动修改。
            }
        }
        else
        {
            image = value;
        }
    }
}

• 小问题：注意这次图片变形的过程写在了Set()中而不是Get()中，因为写Get中运行时偶尔会发生图片未经过变形处理的情况，猜想可能是因为WPF的绑定时机及先后顺序问题，写到Set中因为能确保For循环是按顺序执行的。

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小结：

• 在项目中，由于有几十张2400*1440的大图需要扭曲变形（项目需求是用2D图片的扭曲拉伸来模拟3D透视效果）。在切换图素/重新加载场景时，使用EmguCV会导致程序直接崩溃（EmguCV报错），可能是因为图像没有释放干净导致内存爆炸。所以最后改用了C#原生的YLScsFreeTransform库。运行效率感觉比OpenCV的更快。。。。最重要的是，更多的图片变形也没有导致程序崩溃。
• 2017.5.24更新：最后选用了方案三MagickImage，是因为用YLScsFreeTransform变形的图片时等比缩放的，因此2D图像从矩形变形为梯形来模拟3D效果时，无法做到近大远小的透视效果。而用MagickImage做变形能够做到这一点！