Open CV 图像处理基础：（六）在Java中使用 Open CV进行图片翻转和图片旋转

在Java中使用 Open CV进行图片翻转和图片旋转

前言

在Java中使用OpenCV进行图片翻转和旋转是一种基本的图像处理技术，广泛应用于计算机视觉、图像编辑和人工智能领域。OpenCV（Open Source Computer Vision Library）是一个开源的计算机视觉和机器学习软件库，它提供了许多常见的图像处理和分析功能，旨在为实时的图像处理提供高效能的解决方案。

图片翻转

函数

Core.flip 函数可以对图像进行沿x轴、y轴或两者都翻转的操作

Core.flip(Mat src, Mat dst, int flipCode)

参数说明：

• Mat src: 原始图像（输入图像）。
• Mat dst: 翻转后的图像将存储在这里（输出图像）。它需要提前初始化。
• int flipCode: 控制翻转方向的值。
  • flipCode = 0：沿x轴翻转（垂直翻转）。
  • flipCode > 0：沿y轴翻转（水平翻转）。
  • flipCode < 0：沿两轴翻转（即先水平后垂直翻转，或者先垂直后水平翻转）

代码

此段代码先读取图像，然后创建一个空图像，然后对图像进行垂直翻转，将结果保存新创建的空图像，最后保存翻转后的这个图像到文件中

import org.opencv.core.Core;
import org.opencv.core.Mat;
import org.opencv.core.Point;
import org.opencv.core.Size;
import org.opencv.imgcodecs.Imgcodecs;
import org.opencv.imgproc.Imgproc;

public class ImageFlip {
    static {
        // 加载 OpenCV 的本地库
        System.load("D:/dll/x64/opencv_java440.dll");
    }

    public static void main(String[] args) {
        String old = "D:/to/A.jpg";
        String outPut = "D:/to/A_0.jpg";
        // 读取图像
        Mat src = Imgcodecs.imread(old); // 替换为你的图像路径
        // 如果图像未找到或无法读取，则src.empty()会返回true
        if (src.empty()) {
            System.out.println("Error: Image cannot be loaded!");
            return;
        }
        // 创建一个空的图像用于存放翻转后的结果
        Mat dst = new Mat();
        // 对图像进行垂直翻转
        Core.flip(src, dst, 0);
        // 保存翻转后的图像
        Imgcodecs.imwrite(outPut, dst); // 替换为你的输出图像路径
    }
}

示例

• 可以看到图片沿水平方向进行了翻转

其它翻转方向

垂直翻转

沿x轴翻转，即图像进行水平翻转，将flipCode设置为0

        // 对图像进行水平翻转，将flipCode设置为0
        Core.flip(src, dst, 0);

两轴翻转

即先水平后垂直翻转，或者先垂直后水平翻转

对图像进行水平翻转，将flipCode设置为-1

        Core.flip(src, dst, -1);

图片旋转

函数

Imgproc.getRotationMatrix2D 是OpenCV库中用于创建二维旋转矩阵的函数。在图像处理中，旋转是一种基本的仿射变换，它可以使图像围绕某一个点进行旋转。
Imgproc.getRotationMatrix2D 函数可以帮助你生成一个旋转矩阵，然后你可以使用Imgproc.warpAffine函数应用这个矩阵到图像上，以实现旋转的效果。

该函数的原型是：

Mat getRotationMatrix2D(Point center, double angle, double scale)

参数说明：

• center: 旋转的中心点，通常是图像的中心，你可以指定任何点作为旋转的中心。
• angle: 旋转角度，以度为单位。正值表示逆时针旋转，负值表示顺时针旋转。
• scale: 图像缩放的比例因子。如果不希望在旋转时改变图像的尺寸，这个值应该设置为1.0。如果你想在旋转的同时缩小或放大图像，可以设置不同的值。

返回值：

函数返回一个2x3的浮点数矩阵（即OpenCV中的Mat对象）。这个矩阵就是所谓的仿射变换矩阵，你可以直接将它作为Imgproc.warpAffine函数的参数来应用旋转。
getRotationMatrix2D函数计算得到的矩阵可以实现旋转加上缩放的复合变换。
这个矩阵的形式通常如下所示：

[ α β (1-α)center.x - βcenter.y ]
[ -β α β*center.x + (1-α)*center.y ]

其中：

• α = scale * cos(θ)
• β = scale * sin(θ)
• θ 是旋转角度，此处使用的是逆时针定义。

这个变换矩阵考虑了旋转和缩放两个因素，还考虑了旋转不会改变中心点坐标的事实。而warpAffine函数会使用这个矩阵来计算图像中每个新位置上的像素值。

简而言之，通过Imgproc.getRotationMatrix2D函数，你可以创建一个仿射变换矩阵，它定义了一个围绕某一点的旋转和缩放操作。这个矩阵之后可以被用于Imgproc.warpAffine函数，以实现图像的旋转和缩放。

代码

在Java中使用OpenCV进行图片旋转的步骤：

• 加载OpenCV库：在你的Java代码中，使用System.loadLibrary(Core.NATIVE_LIBRARY_NAME);来加载OpenCV库。
• 读取图片：使用Imgcodecs.imread方法来读取图片。
• 创建旋转矩阵：使用Imgproc.getRotationMatrix2D来创建旋转矩阵。这需要中心点坐标、旋转角度和缩放因子。
• 应用旋转：应用旋转矩阵到读取的图片上，使用Imgproc.warpAffine方法。
• 保存图片：使用Imgcodecs.imwrite来保存修改后的图片。

以下是一个旋转图片的具体代码示例：

import org.opencv.core.Mat;
import org.opencv.core.Point;
import org.opencv.core.Size;
import org.opencv.imgcodecs.Imgcodecs;
import org.opencv.imgproc.Imgproc;

public class ImageRotate {
    static {
        // 加载 OpenCV 的本地库
        System.load("D:/dll/x64/opencv_java440.dll");
    }

    public static void main(String[] args) {
        String old = "D:/to/A.jpg";
        String outPut = "D:/to/A_Rotate.jpg";
        // 读取图像
        Mat src = Imgcodecs.imread(old); // 替换为你的图像路径
        // 如果图像未找到或无法读取，则src.empty()会返回true
        if (src.empty()) {
            System.out.println("Error: Image cannot be loaded!");
            return;
        }
        // 图片的中心点
        Point center = new Point(src.cols() / 2, src.rows() / 2);
        // 旋转矩阵
        Mat rotationMatrix = Imgproc.getRotationMatrix2D(center, 180, 1); // 90度旋转
        // 旋转后的图片大小
        Size rotatedSize = new Size(src.cols(), src.rows());
        // 应用旋转
        Mat dst = new Mat();
        Imgproc.warpAffine(src, dst, rotationMatrix, rotatedSize, Imgproc.INTER_LINEAR);
        // 保存旋转后的图片
        Imgcodecs.imwrite(outPut, dst);
    }
}

示例

可以看到旋转180度的图片和两轴翻转的图片方向一样

Open CV 专栏导航

• （一）Open CV 在windows环境初始化和 Java 动态库加载方式介绍
• （二）Open CV 从基本概念到实践操作
• （三）使用 Open CV 在 Java 中进行基本的图片缩放操作
• （四）使用 Open CV 在 Java 中进行基本的图片模糊处理
• （五）Java 使用 Open CV 的绘图函数
• （六）在Java中使用 Open CV进行图片翻转和图片旋转