MATLAB 倾斜校正,透视变换


  过去也写过透视变换,当时算法真是弱爆了,我竟然会通过两次变换。不过那引用的三篇文章都是非常好的文章,直到今天我才看明白。所谓的倾斜校正,一定要有标定点,将一个倾斜的矩形变为不倾斜的。因此可以从原四边形四个点和新矩形四个点得到一个变换矩阵,根据这个矩阵再作用到全局图像就可以了。详细原理在这里,MIT的,我也不会比他介绍的更好了,还是看原版的好。

  我这里的代码完全就是按照MIT那篇文章的原理实现的,不过因为Matlab细节的原因,我把公式中x和y位置互换了:

 1 clear all;  2 close all;  3 clc;  4 
 5 img= imread('rect.bmp');  6 img= rgb2gray(img);  7 imshow(mat2gray(img));  8 [M N] = size(img);  9 
10 dot=ginput();       %取四个点,依次是左上,右上,左下,右下,这里我取的是书的四个角 11 w=round(sqrt((dot(1,1)-dot(2,1))^2+(dot(1,2)-dot(2,2))^2));     %从原四边形获得新矩形宽 12 h=round(sqrt((dot(1,1)-dot(3,1))^2+(dot(1,2)-dot(3,2))^2));     %从原四边形获得新矩形高 13 
14 y=[dot(1,1) dot(2,1) dot(3,1) dot(4,1)];        %四个原顶点 15 x=[dot(1,2) dot(2,2) dot(3,2) dot(4,2)]; 16 
17 %这里是新的顶点,我取的矩形,也可以做成其他的形状 18 %大可以原图像是矩形,新图像是从dot中取得的点组成的任意四边形.:) 19 Y=[dot(1,1) dot(1,1) dot(1,1)+h dot(1,1)+h]; 20 X=[dot(1,2) dot(1,2)+w dot(1,2) dot(1,2)+w]; 21 
22 B=[X(1) Y(1) X(2) Y(2) X(3) Y(3) X(4) Y(4)]'; %变换后的四个顶点,方程右边的值
23 %联立解方程组,方程的系数 24 A=[x(1) y(1) 1 0 0 0 -X(1)*x(1) -X(1)*y(1); 25    0 0 0 x(1) y(1) 1 -Y(1)*x(1) -Y(1)*y(1); 26    x(2) y(2) 1 0 0 0 -X(2)*x(2) -X(2)*y(2); 27    0 0 0 x(2) y(2) 1 -Y(2)*x(2) -Y(2)*y(2); 28    x(3) y(3) 1 0 0 0 -X(3)*x(3) -X(3)*y(3); 29    0 0 0 x(3) y(3) 1 -Y(3)*x(3) -Y(3)*y(3); 30    x(4) y(4) 1 0 0 0 -X(4)*x(4) -X(4)*y(4); 31    0 0 0 x(4) y(4) 1 -Y(4)*x(4) -Y(4)*y(4)]; 32 
33 fa=inv(A)*B;        %用四点求得的方程的解,也是全局变换系数 34 a=fa(1);b=fa(2);c=fa(3); 35 d=fa(4);e=fa(5);f=fa(6); 36 g=fa(7);h=fa(8); 37 
38 rot=[d e f; 39  a b c; 40      g h 1];        %公式中第一个数是x,Matlab第一个表示y,所以我矩阵1,2行互换了 41 
42 pix1=rot*[1 1 1]'/(g*1+h*1+1); %变换后图像左上点
43 pix2=rot*[1 N 1]'/(g*1+h*N+1); %变换后图像右上点
44 pix3=rot*[M 1 1]'/(g*M+h*1+1); %变换后图像左下点
45 pix4=rot*[M N 1]'/(g*M+h*N+1); %变换后图像右下点
46 
47 height=round(max([pix1(1) pix2(1) pix3(1) pix4(1)])-min([pix1(1) pix2(1) pix3(1) pix4(1)]));     %变换后图像的高度 48 width=round(max([pix1(2) pix2(2) pix3(2) pix4(2)])-min([pix1(2) pix2(2) pix3(2) pix4(2)]));      %变换后图像的宽度 49 imgn=zeros(height,width); 50 
51 delta_y=round(abs(min([pix1(1) pix2(1) pix3(1) pix4(1)])));            %取得y方向的负轴超出的偏移量 52 delta_x=round(abs(min([pix1(2) pix2(2) pix3(2) pix4(2)])));            %取得x方向的负轴超出的偏移量 53 inv_rot=inv(rot); 54 
55 for i = 1-delta_y:height-delta_y                        %从变换图像中反向寻找原图像的点,以免出现空洞,和旋转放大原理一样 56     for j = 1-delta_x:width-delta_x 57         pix=inv_rot*[i j 1]'; %求原图像中坐标,因为[YW XW W]=fa*[y x 1],所以这里求的是[YW XW W],W=gy+hx+1;
58         pix=inv([g*pix(1)-1 h*pix(1);g*pix(2) h*pix(2)-1])*[-pix(1) -pix(2)]'; %相当于解[pix(1)*(gy+hx+1) pix(2)*(gy+hx+1)]=[y x],这样一个方程,求y和x,最后pix=[y x];
59         
60         if pix(1)>=0.5 && pix(2)>=0.5 && pix(1)<=M && pix(2)<=N 61             imgn(i+delta_y,j+delta_x)=img(round(pix(1)),round(pix(2)));     %最邻近插值,也可以用双线性或双立方插值 62  end 63  end 64 end 65 
66 figure; 67 imshow(uint8(imgn));

程序效果:

原图,这是本不错的书

倾斜校正后

将来说不定结合sift算子和霍夫变换就能自动校正呢。


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