OpenCV3入门（十四）图像特效—挤压、哈哈镜、扭曲

一、图像挤压特效

1、原理

图像压效果本质的图像坐标的非线性变换，将图像向内挤压，挤压的过程产生压缩变形，从而形成的效果。

挤压效果的实现是通过极坐标的形式，设图像中心为O(x,y），某点距离中心O的距离为半径R，非线性方式改变半径R但不改变点的方向，就构成了图像挤压。也可以自定义加压中心点，计算半径方式相同。

图像像素变换倍率使用 y=sqrt(x)。

图像上点P与图像中心O的距离为R，图像挤压就是P点坐标映射到OP直线上的点R2位置，其中| OR2 |=sqrt(OP)*ratio。

2、实现

void Pinch(Mat& img, Mat& dst, int degree)
{
    if (degree < 1) degree = 1;
    if (degree > 32) degree = 32;

    if (dst.empty())
        dst.create(img.rows, img.cols, img.type());
    dst = cv::Scalar::all(0);

    int chns = img.channels();
    int height = img.rows;
    int width = img.cols;

    int midX = width / 2;
    int midY = height / 2;
    int i, j, k;
    int X, Y, offsetX, offsetY;
    double radian, radius;  //弧和半径

    for (i = 0; i < height; i++)
    {
        for (j = 0; j < width; j++)
        {
            offsetX = j - midX;
            offsetY = i - midY;

            radian = atan2((double)offsetY, (double)offsetX);

            // 半径
            radius = sqrtf((float)(offsetX*offsetX + offsetY * offsetY));
            radius = sqrtf(radius)*degree;

            X = (int)(radius*cos(radian)) + midX;
            Y = (int)(radius*sin(radian)) + midY;

            if (X < 0) X = 0;
            if (X >= width) X = width - 1;
            if (Y < 0) Y = 0;
            if (Y >= height) Y = height - 1;

            for (k = 0; k < chns; k++)
            {
                dst.at<Vec3b>(i, j)[k] = img.at<Vec3b>(Y, X)[k];
            }
        }
    }
}

Mat src_img;
Mat dst_img;
int rato = 15;

void call_back(int, void*)
{
    Pinch(src_img, dst_img, rato);
    imshow("Pinch图", dst_img);
}

int main() {

    src_img = imread("D:\\WORK\\5.OpenCV\\LeanOpenCV\\pic_src\\pic18.bmp");
    imshow("原图", src_img);

    Pinch(src_img, dst_img, rato);
    imshow("Pinch图", dst_img);

    namedWindow("Pinch图");
    createTrackbar("Pinch倍率", "Pinch图", &rato, 50, call_back);
    call_back(rato, 0);

    waitKey(0);
}

3、测试效果

测试1：

测试2：不同倍率下棋盘格的挤压效果。

二、哈哈镜特效

1、原理

图像坐标的非线性变换，实现k的根号与k的比值，sqrt(k)/k，当k为1时总倍率为1，当k小于1时，总倍率为渐变倍率。

2、实现

void Pinch(Mat& img, Mat& dst, int x, int y, int degree)
{
    if (dst.empty())
        dst.create(img.rows, img.cols, img.type());

    dst = cv::Scalar::all(0);
    cout << "x,y " << x << " " << y << endl;

    int chns = img.channels();
    int height = img.rows;
    int width = img.cols;

    midX = x;
    midY = y; 
    int R = 100;

    int i, j, k;
    int X, Y, offsetX, offsetY;
    double radian, radius;  //弧和半径

    for (i = 0; i < height; i++)
    {
        for (j = 0; j < width; j++)
        {
            offsetX = j - midX;
            offsetY = i - midY;
             radian = atan2((double)offsetY, (double)offsetX);

            // 半径
            radius = sqrtf((float)(offsetX*offsetX + offsetY * offsetY));
            if (radius <= R &&  radius > 1) {
                float k = sqrtf(radius/R) * radius / R * degree;
                X = (int)( cos(radian) * k) + midX;
                Y = (int)( sin(radian) * k) +  midY;

                if (X < 0) X = 0;
                if (X >= width) X = width - 1;
                if (Y < 0) Y = 0;
                if (Y >= height) Y = height - 1;

                for (k = 0; k < chns; k++)
                {
                    dst.at<Vec3b>(i, j)[k] = img.at<Vec3b>(Y, X)[k];
                }
            }
            else 
            {
                for (k = 0; k < chns; k++)
                {
                    dst.at<Vec3b>(i, j)[k] = img.at<Vec3b>(i, j)[k];
                }
            }
        }
    }

    cout << " midX, midY " << midX << " " << midY << endl;
}

3、测试效果

测试1：哈哈镜效果

测试2：大倍率呈现潜望镜效果。

测试3：

三、图像扭曲

对图像的像素坐标进行正弦变换，映射到对应坐标就完成了图像扭曲。关键代码如下：

for (int j = 0; j < width; j++)
{
    double temp =  degree * sin(1.0 * j / width  *  pi * T ); // [-degree,degree]
    temp = degree + temp;  // [0, 2*degree]
    for (int i = int(temp + 0.5); i < height + temp - 2 * degree; i++)
    {
        X = (int)((i - temp) *  (height) / (height - degree));
        if (X >= img.rows)
            X = img.rows - 1;
        if (X < 0)
            X = 0;

        for (int c = 0; c < chns; c++)
        {
            dst.at<Vec3b>(i, j)[c] = img.at<Vec3b>(X, j)[c];
        }
    }
}