如何在OpenCV Python中应用仿射变换来处理图像？

OpenCV是一个强大的计算机视觉库，可以用于各种计算机视觉任务。在本文中，我们将学习如何使用OpenCV Python中的仿射变换来处理图像。

什么是仿射变换？

仿射变换是一种线性变换，它将一个物体变形为另一个物体。在计算机视觉中，它通常用于旋转、平移、缩放和剪裁图像。

具体来说，仿射变换涉及对原始图像中的点进行相应的坐标转换。这些坐标变换是通过一个由6个参数定义的2×3变换矩阵（也称为仿射矩阵）来实现的。变换矩阵可以很容易地用OpenCV Python中的函数cv2.getAffineTransform()获取。

如何应用仿射变换？

在本节中，我们将演示如何使用OpenCV Python中的函数cv2.warpAffine()来应用仿射变换。

首先，我们需要加载原始图像。在此过程中，我们将使用OpenCV Python中的函数cv2.imread()。

import cv2

# 加载图像
img = cv2.imread('image.jpg')

# 显示图像
cv2.imshow('Original Image', img)
cv2.waitKey(0)

接下来，我们将创建一个变换矩阵，并使用getAffineTransform()函数获取它。在本示例中，我们将对原始图像进行平移。

# 定义3个点
pt1 = [50, 50]
pt2 = [200, 50]
pt3 = [50, 200]

# 在图像中绘制这些点
cv2.circle(img, tuple(pt1), 5, (0, 0, 255), -1)
cv2.circle(img, tuple(pt2), 5, (0, 0, 255), -1)
cv2.circle(img, tuple(pt3), 5, (0, 0, 255), -1)

# 定义目标点
dst_pt1 = [70, 70]
dst_pt2 = [220, 70]
dst_pt3 = [70, 220]

# 将源点和目标点放入数组中
pts1 = np.float32([pt1, pt2, pt3])
pts2 = np.float32([dst_pt1, dst_pt2, dst_pt3])

# 计算变换矩阵
M = cv2.getAffineTransform(pts1, pts2)

现在，我们已经得到了变换矩阵，我们可以使用warpAffine()函数将其应用于原始图像。

# 应用仿射变换并显示结果
warp_img = cv2.warpAffine(img, M, (img.shape[1], img.shape[0]))
cv2.imshow('Warped Image', warp_img)
cv2.waitKey(0)

完整代码

现在，让我们将上述代码放在一起，形成一个完整的脚本。

import cv2
import numpy as np

# 加载图像
img = cv2.imread('image.jpg')

# 定义3个点
pt1 = [50, 50]
pt2 = [200, 50]
pt3 = [50, 200]

# 在图像中绘制这些点
cv2.circle(img, tuple(pt1), 5, (0, 0, 255), -1)
cv2.circle(img, tuple(pt2), 5, (0, 0, 255), -1)
cv2.circle(img, tuple(pt3), 5, (0, 0, 255), -1)

# 定义目标点
dst_pt1 = [70, 70]
dst_pt2 = [220, 70]
dst_pt3 = [70, 220]

# 将源点和目标点放入数组中
pts1 = np.float32([pt1, pt2,pt3])
pts2 = np.float32([dst_pt1, dst_pt2, dst_pt3])

# 计算变换矩阵
M = cv2.getAffineTransform(pts1, pts2)

# 应用仿射变换并显示结果
warp_img = cv2.warpAffine(img, M, (img.shape[1], img.shape[0]))
cv2.imshow('Original Image', img)
cv2.imshow('Warped Image', warp_img)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

结论

在本文中，我们学习了如何在OpenCV Python中使用仿射变换来处理图像。我们首先了解了什么是仿射变换，然后演示了如何在Python中应用仿射变换。通过使用OpenCV Python中的函数cv2.warpAffine()和cv2.getAffineTransform()，我们可以很容易地对图像进行旋转、平移、缩放和剪裁。