第三章 图像的几何变换

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：

#pragma once
class CDib;
class JHBHDib:public CObject
{
protected:
    CDib *dib;
public:
    void GetDib(CDib* cdib);
    JHBHDib();
    ~JHBHDib();
    void PingYi(int m_Xmove,int m_Ymove);
    void JingXiang(bool fangshi);

    //内存一定要在主程序申请，否则程序结束就收回了
    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
    void SuoXiao(float xzoom,float yzoom);
    LPBYTE ZhuanZhi();
    LPBYTE XuanZhuan(double RotateAngle);
    double RADIAN(double RotateAngle);

};

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（。＾▽＾）：

#include"stdafx.h"
#include"JHBHDib.h"
#include"CDib.h"
#include<WindowsX.h>
#define _USE_MATH_DEFINES
#include<cmath>
JHBHDib::JHBHDib()
{}
JHBHDib::~JHBHDib()
{}
void JHBHDib::GetDib(CDib *cdib)
{
    dib=cdib;
}
void JHBHDib::PingYi(int m_Xmove,int m_Ymove)//图像平移
{
    LPBYTE lpSrc;//指向原图像像素的指针
    LPBYTE p_data;//指向原图像数据

    LPBYTE lpDst;//指向要像素的指针
    LPBYTE temp;//指向复制图像数据的指针
    LONG i;//循环变量
    LONG wide,height;//图像的高和宽
    LONG lLineBytes;//图像每行的字节数
    p_data=dib->GetData();
    wide=dib->GetWidth();
    height=dib->GetHeight();
    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
    temp=new BYTE[lLineBytes*height];//暂时分配内存，以保存新图像
    lpDst=(LPBYTE)temp;
    memset(lpDst,(BYTE)0,lLineBytes*height);//初始化新分配的内存，初始值为255
    for(i=0;i<wide;i++)//一竖列一竖列的复制
    {
        for(int j=0;j<height;j++)
        {
            lpSrc=(LPBYTE)p_data+lLineBytes*(height-1-j)+i;//计算该像素在原dib中的坐标
            int i0,j0;
            i0=i+m_Xmove;//计算该像素在新dib中的坐标
            j0=j+m_Ymove;
            if(i0>=0&&i0<wide&&j0>=0&&j0<height)//判断是否在新图范围内
            {
                lpDst=(LPBYTE)temp+lLineBytes*(height-1-j0)+i0;
                *lpDst=*lpSrc;//复制像素
            }
            else
            {
                //lpDst=(LPBYTE)temp+lLineBytes*(height-1+j)+i;
                //下面这个完全多余
                //*((unsigned char*)lpDst)=255;//对于原图中没有的像素直接赋值为255
            }
        }
    }
    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
    delete []temp;//释放内存
}
void JHBHDib::JingXiang(bool fangshi)//镜像变换，true是水平镜像，false是垂直镜像
{
    LPBYTE lpSrc;
    LPBYTE p_data;
    LPBYTE lpDst;
    LPBYTE temp;
    LONG i,j;
    long height=dib->GetHeight();
    long width=dib->GetWidth();
    p_data=dib->GetData();
    temp=new BYTE[width*height];
    if(fangshi)
    {
        for(j=0;j<height;j++)
        {
            for(i=0;i<width;i++)
            {
                lpSrc=(LPBYTE)p_data+width*j+i;
                lpDst=(LPBYTE)temp+width*(j+1)-i-1;//一定要减一
                *lpDst=*lpSrc;
            }
        }
    }
    else{
        for(i=0;i<width;i++)
            for(j=0;j<height;j++)
            {
                lpSrc=(LPBYTE)p_data+j*width+i;
                lpDst=(LPBYTE)temp+width*(height-j-1)+i;
                *lpDst=*lpSrc;
            }
    }
    memcpy(p_data,temp,width*height);
    delete []temp;
}

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
{
    LPBYTE p_data;//指向原图像
    p_data=dib->GetData();
    LPBYTE lpSrc;//指向原像素
    LPBYTE lpDst;
    long i,j,i0,j0;//,height,width;
    int srclinebyte=((width*8+31)/32)*4;
    int dstlinebyte=((newwidth*8+31)/32)*4;
    for(j=0;j<height;j++)
        for(i=0;i<width;i++)
        {
            lpSrc=(LPBYTE)p_data+srclinebyte*j+i;
            for(j0=0;j0<yzoom;j0++)
                for(i0=0;i0<xzoom;i0++)
                {
                    lpDst=(LPBYTE)temp+dstlinebyte*(j*yzoom+j0)+i*xzoom+i0;
                    //                          行数           新点坐标
                    *lpDst=*lpSrc;
                }
        }
        return temp;
}

void JHBHDib::SuoXiao(float xzoom,float yzoom)
{
    long width,height,newwidth,newheight,i,j,i0,j0;
    LPBYTE p_data,temp,lpSrc,lpDst;
    
    temp=dib->GetData();
    p_data=temp;
    width=dib->GetWidth();
    height=dib->GetHeight();
    newwidth=(long)(width*xzoom+0.5);
    newheight=(long)(height*yzoom+0.5);
    int newlinebytes,linebytes;
        
    if(dib->GetInfo()->bmiHeader.biBitCount==8)//现在就针对灰度图进行运算
    {
        linebytes=((width*8+31)/32)*4;
        newlinebytes=((newwidth*8+31)/32)*4;
        temp=new BYTE[newlinebytes*newheight];
        for(j=0;j<newheight;j++)
            for(i=0;i<newwidth;i++)
            {
                lpDst=(LPBYTE)temp+newlinebytes*j+i;
                //计算该点在原图中的位置
                j0=(LONG)(j/yzoom+0.5);
                i0=(LONG)(i/xzoom+0.5);
                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
                {
                    lpSrc=(LPBYTE)p_data+j0*linebytes+i0;
                    *lpDst=*lpSrc;
                }
                else
                {
                    *lpDst=255;
                }
            }
            
            for(j=0;j<height;j++)
                for(i=0;i<width;i++)
                {
                    if(j<newheight&&i<newwidth)
                    {
                    lpDst=(LPBYTE)temp+newlinebytes*j+i;
                    *p_data=*lpDst;
                    }
                    else *p_data=0;
                    p_data++;
                }
                delete[]temp;
        //这里的处理方式和放大是不一样的
                
    }
}
LPBYTE JHBHDib::ZhuanZhi()
{
    long width=dib->GetWidth();
    long height=dib->GetHeight();
    int linebytes=((width*8+31)/32)*4;
    int newlinebytes=(height*8+31)/32*4;
    int i,j;
    LPBYTE lpSrc,lpDst,temp,p_data;
    temp=new BYTE[newlinebytes*width];
    memset(temp,(BYTE)0,newlinebytes*width);
    p_data=dib->GetData();
    for(j=0;j<height;j++)
        for(i=0;i<width;i++)
        {
            lpSrc=(LPBYTE)p_data+linebytes*j+i;
            lpDst=(LPBYTE)temp+newlinebytes*i+j;
            *lpDst=*lpSrc;
        }
        //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
        dib->GetInfo()->bmiHeader.biHeight=width;
        dib->GetInfo()->bmiHeader.biWidth=height;
        dib->GetInfo()->bmiHeader.biSizeImage=newlinebytes*width;
        //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
        //delete(temp);
        return temp;
}
double JHBHDib::RADIAN(double RotateAngle)
{
    return RotateAngle*M_PI/180;//要有最上面那个define才行
}

LPBYTE JHBHDib::XuanZhuan(double RotateAngle)//原理看懂了，以后不懂的话看pdf版的就可以了
{
    DWORD DstBufSize;
    LPBYTE lpTempPtr,lpPtr,lpSrc,lpTemp;
    double SrcX1,SrcY1,SrcX2,SrcY2,SrcX3,SrcY3,SrcX4,SrcY4;
    double DstX1,DstY1,DstX2,DstY2,DstX3,DstY3,DstX4,DstY4;
    DWORD Wold,Hold,Wnew,Hnew;
    DWORD x0,y0,x1,y1;
    double cosa,sina;//cos(a),sin(a)
    double num1,num2;
    
    //角度到弧度的变化
    RotateAngle=(double)RADIAN(RotateAngle);
    cosa=(double)cos((double)RotateAngle);
    sina=(double)sin((double)RotateAngle);

    //CString s;
    //s.Format(_T("%lf"),RotateAngle);//将RotateAngle转化为字符串
    //MessageBox(NULL,s,_T("提示"),MB_OK);//用来测试对不对

    lpSrc=dib->GetData();
    Wold=dib->GetWidth();
    Hold=dib->GetHeight();
    //原图的4个角的坐标
    SrcX1=(double)(-0.5*Wold);
    SrcY1=(double)(0.5*Hold);
    SrcX2=(double)(0.5*Wold);
    SrcY2=(double)(0.5*Hold);
    SrcX3=(double)(-0.5*Wold);
    SrcY3=(double)(-0.5*Hold);
    SrcX4=(double)(0.5*Wold);
    SrcY4=(double)(-0.5*Hold);
    //新图的四个角坐标
    DstX1=cosa*SrcX1+sina*SrcY1;
    DstY1=-sina*SrcX1+cosa*SrcY1;
    DstX2=cosa*SrcX2+sina*SrcY2;
    DstY2=-sina*SrcX2+cosa*SrcY2;
    DstX3=cosa*SrcX3+sina*SrcY3;
    DstY3=-sina*SrcX3+cosa*SrcY3;
    DstX4=cosa*SrcX4+sina*SrcY4;
    DstY4=-sina*SrcX4+cosa*SrcY4;
    //新图的宽度和高度
    Wnew=(DWORD)(max(fabs(DstX4-DstX1),fabs(DstX3-DstX2))+0.5);
    Hnew=(DWORD)(max(fabs(DstY4-DstY1),fabs(DstY3-DstY2))+0.5);
    //计算矩阵中的两个常数，这样不用每次都算
    num1=(double)(-0.5*Wnew*cosa-0.5*Hnew*sina+0.5*Wold);
    num2=(double)(0.5*Wnew*sina-0.5*Hnew*cosa+0.5*Hold);
    
    //这里我选择linebytes，书上不是
    int newlinebytes=((Wnew*8+31)/32)*4;
    int linebytes=((Wold*8+31)/32)*4;

    DstBufSize=newlinebytes*Hnew;
    //DstBufSize=Wnew*Hnew;
    //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
    //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？？
    lpTempPtr=new BYTE[DstBufSize];
    memset(lpTempPtr,(BYTE)255,DstBufSize);
    lpTemp=lpTempPtr;//保存住总入口
    for(y1=0;y1<Hnew;y1++)
    {
        for(x1=0;x1<Wnew;x1++)
        {
            //x0,y0是该点在原图上的坐标
            x0=(DWORD)(x1*cosa+y1*sina+num1);
            y0=(DWORD)(-1.0f*x1*sina+y1*cosa+num2);
            if(x0>=0&&x0<Wold&&y0>=0&&y0<Hold)//在原图范围内
            {
                lpPtr=lpSrc+y0*linebytes+x0;
                //lpPtr=lpSrc+y0*Wold+x0;//像原书这样是不对的
                lpTempPtr=lpTemp+y1*newlinebytes+x1;
                //lpTempPtr=lpTemp+y1*Wnew+x1;
                *lpTempPtr=*lpPtr;
                
                //lpTempPtr=lpTemp;

            }
        }
    }
    dib->GetInfo()->bmiHeader.biHeight=Hnew;
    dib->GetInfo()->bmiHeader.biWidth=Wnew;
    dib->GetInfo()->bmiHeader.biSizeImage=newlinebytes*Hnew;

    return lpTemp;
}

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：

void CMfcPictureProcessingDlg::On32789()//图像平移
{
    CDib dib;
    if(filePath.Compare(_T(""))!=0)
    {
        dib.LoadFile(filePath);
        if(dib.m_valid)
        {
            CDC* pDC=GetDC();
            JHBHDib jdib;
            jdib.GetDib(&dib);
            PingYiTiShi p;
            p.DoModal();
            if(p.ifok==1)//如果点击了确认键而不是点击退出的叉
            {
                jdib.PingYi(p.GetX(),p.GetY());//核心就在这里
                CViewImage imageview;
                imageview.GetDib(&dib);
                imageview.OnDraw2(pDC,dib.GetWidth()+5,0);
            }
        }
    }
    else{
        MessageBox(_T("请先选择文件！"),_T("提示"),MB_OK);
    }
}


void CMfcPictureProcessingDlg::On32790()//水平镜像
{
    CDib dib;
    if(filePath.Compare(_T(""))!=0)
    {
        dib.LoadFile(filePath);
        if(dib.m_valid)
        {
            CDC* pDC=GetDC();
            JHBHDib jdib;
            jdib.GetDib(&dib);
            jdib.JingXiang(true);
            CViewImage imageview;
            imageview.GetDib(&dib);
            imageview.OnDraw2(pDC,dib.GetWidth()+5,0);
        }
    }
    else{
        MessageBox(_T("请先选择文件！"),_T("提示"),MB_OK);
    }
}


void CMfcPictureProcessingDlg::On32791()//垂直镜像
{
    CDib dib;
    if(filePath.Compare(_T(""))!=0)
    {
        dib.LoadFile(filePath);
        if(dib.m_valid)
        {
            CDC* pDC=GetDC();
            JHBHDib jdib;
            jdib.GetDib(&dib);
            jdib.JingXiang(false);
            CViewImage imageview;
            imageview.GetDib(&dib);
            imageview.OnDraw2(pDC,dib.GetWidth()+5,0);
            DWORD a=dib.bitmapFileHeader.bfSize;
        }
    }
    else{
        MessageBox(_T("请先选择文件！"),_T("提示"),MB_OK);
    }
}



void CMfcPictureProcessingDlg::On32793()//图像放大
{
    CDib dib;
    if(filePath.Compare(_T(""))!=0)
    {
        dib.LoadFile(filePath);
        if(dib.m_valid)
        {
            CDC *pDC=GetDC();
            JHBHDib jdib;
            jdib.GetDib(&dib);

            int newwidth,newheight,width,height;
            float xzoom,yzoom;//先暂且设为int
            FangDaTiShi p;
            p.DoModal();
            if(p.ifok==1)
            {
                xzoom=p.Getx();
                yzoom=p.Gety();
                width=dib.GetWidth();
                height=dib.GetHeight();
                newwidth=(int)(width*xzoom+0.5);//四舍五入的时候是直接截取小数部分的
                newheight=(int)(height*yzoom+0.5);

                //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
                int linebyte=((newwidth*8+31)/32)*4;
                LPBYTE temp;
                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
                memset(temp,(BYTE)0,linebyte*newheight);
                LPBYTE b;
                b=jdib.FangDa(temp,xzoom,yzoom,width,height,newwidth,newheight);
                BITMAPINFO* p=dib.GetInfo();
                p->bmiHeader.biWidth=newwidth;
                p->bmiHeader.biHeight=newheight;

                p->bmiHeader.biSizeImage=linebyte*height;
                CViewImage imageview;
                imageview.GetDib(&dib);
                imageview.OnDraw3(pDC,b,width+5,0);
                delete[]b;
            }
        }
    }
    else{
        MessageBox(_T("请先选择文件！"),_T("提示"),MB_OK);
    }
}





void CMfcPictureProcessingDlg::OnBnClickedButton1()//退出按钮
{
    CDialogEx::OnOK();

}


void CMfcPictureProcessingDlg::On32794()//图像缩小
{
    if(filePath.Compare(_T(""))!=0)
    {
        CDib dib;
        dib.LoadFile(filePath);
        if(dib.m_valid)
        {
            CDC *pDC=GetDC();
            JHBHDib jdib;
            jdib.GetDib(&dib);
            FangDaTiShi p;
            //p.SetDlgItemTextW(IDD_Big,_T("缩小"));//设置窗口的标题，不行，有中断
            p.DoModal();
            if(p.ifok==1)
            {
                float xzoom=p.Getx();
                float yzoom=p.Gety();
                int width=dib.GetWidth();
                int height=dib.GetHeight();
                long newwidth=(long)(width*xzoom+0.5);
                long newheight=(long)(height*yzoom+0.5);
                jdib.SuoXiao(xzoom,yzoom);
                //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
                //::StretchDIBits(pDC->GetSafeHdc(),width+5,0,newwidth,newheight,0,0,newwidth,newheight,dib.GetData(),dib.GetInfo(),DIB_RGB_COLORS,SRCCOPY);
                CViewImage imageview;
                imageview.GetDib(&dib);
                imageview.OnDraw4(pDC,width+5,0,newwidth,newheight);
            }
        }
    }
    else{
        MessageBox(_T("请先选择文件！"),_T("提示"),MB_OK);
    }
}


void CMfcPictureProcessingDlg::On32795()//图像转置
{
    if(filePath.Compare(_T(""))!=0)
    {
        CDib dib;
        dib.LoadFile(filePath);
        if(dib.m_valid)
        {
            CDC *pDC=GetDC();
            JHBHDib jdib;
            jdib.GetDib(&dib);
            int width=dib.GetWidth();
            LPBYTE temp=jdib.ZhuanZhi();
            CViewImage imageview;
            imageview.GetDib(&dib);
            imageview.OnDraw3(pDC,temp,width+5,0);
            //::StretchDIBits(pDC->GetSafeHdc(),width+5,0,dib.GetWidth(),dib.GetHeight(),0,0,dib.GetWidth(),dib.GetHeight(),temp,dib.GetInfo(),DIB_RGB_COLORS,SRCCOPY);
            delete[]temp;
        }
    }
    else{
        MessageBox(_T("请先选择文件！"),_T("提示"),MB_OK);
    }

}


void CMfcPictureProcessingDlg::On32796()//旋转按钮
{
    if(filePath.Compare(_T(""))!=0)
    {
        CDib dib;
        dib.LoadFile(filePath);
        if(dib.m_valid)
        {
            CDC *pDC=GetDC();
            JHBHDib jdib;
            int width=dib.GetWidth();
            XuanZhuanDlg d;
            d.DoModal();
            if(d.ifok)
            {
                jdib.GetDib(&dib);
                LPBYTE t=jdib.XuanZhuan(d.GetAngle());//旋转30度

                //发现一个问题，我这里没有实现调色板，也可以实现画图
                //::StretchDIBits(pDC->GetSafeHdc(),width+5,0,dib.GetWidth(),dib.GetHeight(),0,0,dib.GetWidth(),dib.GetHeight(),t,dib.GetInfo(),DIB_RGB_COLORS,SRCCOPY);
                CViewImage imageview;
                imageview.GetDib(&dib);
                imageview.OnDraw3(pDC,t,width+5,0);
                delete[]t;
            }
        }
    }
    else{
        MessageBox(_T("请先选择文件！"),_T("提示"),MB_OK);
    }
}

程序中我写了很多个用于输入参数的Dlg，代码这里没有填，有遇到的话请到本页一开始的GitHub中下载相应源码(❤ ω ❤)。

五、运行代码看效果，我写的都是很简单的，没有什么健壮性：

打开过程跟之前的一样，详见：http://www.cnblogs.com/studylyn/p/7349819.html

比如说，这是垂直镜像的效果：

 六、结束了(❤ ω ❤)，有问题欢迎留言讨论!