OpenCV實(shí)現(xiàn)透視變換的示例代碼
1. 引言
今天我們將焦點(diǎn)聚焦在我在圖像處理中最喜歡的話題之一——透視變換。使用該技術(shù)，可以靈活方便的實(shí)現(xiàn)各種各樣好玩的特效。
閑話少說，我們直接開始吧！
2. 單應(yīng)矩陣
我們首先展開對(duì)單應(yīng)矩陣的深入研究。作為圖像處理的基本工具，它在捕捉圖像中的幾何變換方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。更具體地說，它是實(shí)現(xiàn)透視變換的秘密武器。
單應(yīng)矩陣被定義為圖像的兩個(gè)平面投影之間的映射。它由齊次坐標(biāo)空間中的3x3變換矩陣表示。這些變換可以是旋轉(zhuǎn)、平移、縮放等操作的組合。
我們用示意圖總結(jié)如下：
3. 舉個(gè)栗子
雖然上圖簡(jiǎn)明地定義了常見的轉(zhuǎn)換，但是如果我們將其應(yīng)用到輸入和輸出為圖像操作會(huì)怎樣？根據(jù)變換，我們需要幾個(gè)點(diǎn)來(lái)計(jì)算單應(yīng)矩陣。讓我們來(lái)做吧！像往常一樣，讓我們首先導(dǎo)入必要的庫(kù)，如下：
# Import libraries from skimage.io import imread, imshow import matplotlib.pyplot as plt import numpy as np from skimage import transform
接著導(dǎo)入我們需要的測(cè)試圖像，代碼如下：
# Display the original image
image = imread('painting.png')
plt.figure(figsize=(20,20))
plt.imshow(image)
plt.title('Original Image', fontsize=20, weight='bold')
plt.axis('off')
plt.show()結(jié)果如下：
4. 計(jì)算變換矩陣
接著我們想對(duì)這幅畫有一個(gè)自上而下的視圖。我們需要計(jì)算單應(yīng)矩陣。我們必須確定這幅畫明確的角點(diǎn)。在這種情況下，我使用畫圖應(yīng)用程序來(lái)識(shí)別畫的四個(gè)角點(diǎn)坐標(biāo)：
# Source points
src = np.array([879, 625, # top left
431, 2466, # bottom left
3251, 61, # top right
3416, 2767]).reshape((4, 2)) # bottom right為了執(zhí)行單應(yīng)性變換，我們需要一組與源點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)點(diǎn)。這些目標(biāo)點(diǎn)表示我們希望源點(diǎn)在輸出圖像中的位置。對(duì)于自上而下的視圖，這里我們引用源點(diǎn)的最小值和最大值x和y：
# Destination points
dst = np.array([
[np.min(src[:, 0]), np.min(src[:, 1])], # top left
[np.min(src[:, 0]), np.max(src[:, 1])], # bottom left
[np.max(src[:, 0]), np.min(src[:, 1])], # top right
[np.max(src[:, 0]), np.max(src[:, 1])], # bottom right
])接著我們用以下代碼計(jì)算單應(yīng)矩陣，如下：
tform = transform.estimate_transform('projective', src, dst)5. 透視變換
經(jīng)過上述處理，我們有了執(zhí)行透視變換所需要的單應(yīng)性矩陣，接著我們來(lái)執(zhí)行對(duì)應(yīng)的透視變換，如下：
tf_img = transform.warp(image, tform.inverse)
fig, ax = plt.subplots(figsize=(20,20))
ax.imshow(tf_img)
_ = ax.set_title('projective transformation')得到結(jié)果如下：
6. 美化顯示效果
觀察上圖，考慮到圖像外圍添加了白色像素，輸出看起來(lái)很奇怪，我們可以編輯出代碼來(lái)裁剪這些奇怪的墻和額外的像素：
# Load the image
image = imread('painting.png')
# Source points
src = np.array([879, 625, # top left
431, 2466, # bottom left
3251, 61, # top right
3416, 2767]).reshape((4, 2)) # bottom right
# Estimate the width and height from the source points
width = np.max(src[:, 0]) - np.min(src[:, 0])
height = np.max(src[:, 1]) - np.min(src[:, 1])
# Destination points (forming a box shape)
dst = np.array([
[0, 0],
[0, height],
[width, 0],
[width, height]
])
# Compute the projective transform
tform = transform.estimate_transform('projective', src, dst)
# Apply the transformation
warped_image = transform.warp(image, tform.inverse, output_shape=(height, width))
# Convert the warped image to uint8
warped_image_uint8 = (warped_image * 255).astype(np.uint8)
# Display the transformed and cropped image
plt.figure(figsize=(20,20))
plt.imshow(warped_image_uint8)
plt.title('Transformed and Cropped Image', fontsize=20, weight='bold')
plt.axis('off')
plt.show()最終的顯示效果如下：
7. 總結(jié)
經(jīng)過我們一步一步的優(yōu)化，我們最終得到了，一幅美麗而干凈的自上而下的油畫。一般來(lái)說，一旦我們有了單應(yīng)矩陣，我們也可以用它來(lái)變換一幅圖像，使其與另一幅圖像的視角對(duì)齊。這對(duì)于圖像拼接等應(yīng)用非常有用！
到此這篇關(guān)于OpenCV實(shí)現(xiàn)透視變換的示例代碼的文章就介紹到這了,更多相關(guān)OpenCV 透視變換內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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