双线性插值(Bilinear interpolation)的图像旋转在mobile上面的C++实现

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双线性插值(Bilinear interpolation)的图像旋转在mobile上面的C++实现

2013年10月04日 ⁄ 综合 ⁄ 共 4169字 ⁄ 字号小中大 ⁄ 评论关闭

我们找来了图像旋转的公式：

X' = X cosθ - Y sinθ;

Y' = X sinθ + Y cosθ;

这个图像公式大家在高中数学课都是会算滴。然后我们要扩展一下因为我们不是在原点做旋转，我们要围绕原来的图片中心做旋转，那么我们假定原来的图像中心是 oldCenterX, oldCenterY.旋转完成以后，我们要对图像位置坐调整，调整到新的坐标中心，那么我们需要有个新的newCenterX, newCenterY;新的坐标就是新的图片的中心。那么我们的公式就可以转化成了：

X' = (X-oldCenterX) cosθ - (Y-oldCenterY) sinθ + newCenterX;

Y' = (X-oldCenterX) sinθ + (Y-oldCenterY) cosθ + newCenterY;

当然啦，关键我们的问题不是旋转后的位置，而是旋转以后位置对于到原来的位置关系，也就是说我们更需要的是一个X,Y关于X'和Y'的表达式。很简单的，我们把问题变成了2元一次方程！

X = Y'sinθ + X'cosθ + oldCenterY - newCenterX cosθ - newCenterY sinθ;

Y = Y'cosθ - X'sinθ + oldCenterY - newCenterY cosθ + newCenterX sinθ;

这样要写个合适的代码就变得简单了。但是另一个显著的问题就是没有三角函数怎么办呢? 就像我们插值的时候用大数一样，我们用左移13位的大数来描述一下先，就像下面这样的：

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//test interface for math

const int K_CosineTable[24] =

{

8192,

8172,

8112,

8012,

7874,

7697,

7483,

7233,

6947,

6627,

6275,

5892,

5481,

5043,

4580,

4096,

3591,

3068,

2531,

1981,

1422,

856,

285,

-285

};

int ShiftCos(int y)

{

if (y<0) y*=-1;

y %= 360;

if ( y > 270 )

{

return ShiftCos((360 - y));

}

else if ( y > 180 )

{

return - ShiftCos((y - 180));

}

else if ( y > 90 )

{

return - ShiftCos((180 - y));

}

int index = (y >> 2);

int offset = (y % 4);

// on the borderline of overflowing if use JInt16

int cosVal = (4 - offset) * K_CosineTable[index]

+ offset * K_CosineTable[index + 1];

return cosVal >> 2;

}

int ShiftSin(int y)

{

return ShiftCos(y + 270);

}

有了这个三角函数的辅助：我们的最后的代码就是这个样子：

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/**

** method to remove sharp the raw image with unsharp mask

* @param src input grayscale binary array

* @param srcWidth width of the input grayscale image

* @param srcHeight height of the input grayscale image

* @param [output] dst output gray-scale image.

* @param [output] dstWidth width of the output grayscale image

* @param [output] dstHeight height of the output grayscale image

* @param angle, rotate angle.

void rotateImage (const unsigned char* src, int srcWidth, int srcHeight, unsigned char*& dst, int& dstWidth, int& dstHeight, int angle)

{

// first calculate the new width and height;

const int SHIFT = 13;

dstWidth = ( abs (srcWidth*ShiftCos(angle)) + abs (srcHeight*ShiftSin(angle))) >> SHIFT;

dstHeight = ( abs (srcWidth*ShiftSin(angle)) + abs (srcHeight*ShiftCos(angle))) >> SHIFT;

dst = new unsigned char [dstWidth*dstHeight];

int xcenter = srcWidth >> 1;

int ycenter = srcHeight >> 1;

int xnew = dstWidth >> 1;

int ynew = dstHeight >> 1;

const int xFix = ( xcenter <<8 ) - ((ynew * ShiftSin (angle)) >> 5 ) - ((xnew * ShiftCos (angle)) >> 5) ;

const int yFix = ( ycenter <<8 ) + ((xnew * ShiftSin (angle)) >> 5 ) - ((ynew * ShiftCos (angle)) >> 5) ;

int ox;

int oy;

int x;

int y;

int kx;

int ky;

int color [2][2];

for (int j=0;j<dstHeight;j++)

{

for (int i=0;i<dstWidth;i++)

{

ox = ((i * ShiftCos (angle) + j * ShiftSin (angle)) >> 5) + xFix;

oy = (((-1) * i * ShiftSin(angle) + j * ShiftCos (angle)) >> 5) + yFix;

if ( (ox >> 8) <= srcWidth && (ox >> 8) >=0 && (oy >> 8) <= srcHeight && (oy >> 8) >= 0)

{

kx = ox >> 8;

ky = oy >> 8;

x = ox & 0xFF;

y = oy & 0xFF;

color[0][0] = src[ ky*srcWidth + kx ];

color[1][0] = src[ ky*srcWidth + kx +1 ];

color[0][1] = src[ (ky+1)*srcWidth + kx ];

color[1][1] = src[ (ky+1)*srcWidth + kx+1 ];

int final = (0x100 - x)*(0x100 - y)*color[0][0] + x*(0x100 - y)*color[1][0] + (0x100-x)*y*color[0][1] + x*y*color[1][1];

final = final >> 16;

if (final>255)

final = 255;

if (final<0)

final = 0;

dst [ j*dstWidth + i] = (unsigned char)final;

}

else

{

dst [j*dstWidth + i] = 0xff;

}

这里说明一下的是接口的定义，这里的和目标灰度图相关的参数都是引用类型的。表示都是输出的参数，因为图像旋转以后的大小会发生变化，函数外不是很方便事先分配好内存，所以这里采用了就地分配的模式。内存分配在函数内部完成。虽然没有用ticks去最后测速，但是想来没有浮点数的计算，这里的效率还是比较高的，当然这里一些细节的记录上还有可以再优化一下的，比如说这个常数5!!!Majic Number呵呵，其实就是原来的那些数字都希望是左移8的，所以三角函数中出来的数字需要左移5位！！除此以外就完全是公式的套用了呵呵。