OpenCV极坐标转换函数warpPolar的使用

OPenCV版本:4.4

IDE:VS2019

功能描述

将图像重新映射到极坐标或半对数极坐标空间,这个函数用于实现图像的极坐标变换。
OpenCV极坐标转换函数warpPolar的使用_第1张图片
使用以下变换来转换图像:
d s t ( ρ , ϕ ) = s r c ( x , y ) dst(\rho , \phi ) = src(x,y) dst(ρ,ϕ)=src(x,y)
此处:
I ⃗ = ( x − c e n t e r . x ,    y − c e n t e r . y ) ϕ = K a n g l e ⋅ angle ( I ⃗ ) ρ = { K l i n ⋅ magnitude ( I ⃗ ) d e f a u l t K l o g ⋅ l o g e ( magnitude ( I ⃗ ) ) i f    s e m i l o g \begin{array}{l} \vec{I} = (x - center.x, \;y - center.y) \\ \phi = Kangle \cdot \texttt{angle} (\vec{I}) \\ \rho = \left\{\begin{matrix} Klin \cdot \texttt{magnitude} (\vec{I}) & default \\ Klog \cdot log_e(\texttt{magnitude} (\vec{I})) & if \; semilog \\ \end{matrix}\right. \end{array} I =(xcenter.x,ycenter.y)ϕ=Kangleangle(I )ρ={Klinmagnitude(I )Klogloge(magnitude(I ))defaultifsemilog

并且:
K a n g l e = d s i z e . h e i g h t / 2 Π K l i n = d s i z e . w i d t h / m a x R a d i u s K l o g = d s i z e . w i d t h / l o g e ( m a x R a d i u s ) \begin{array}{l} Kangle = dsize.height / 2\Pi \\ Klin = dsize.width / maxRadius \\ Klog = dsize.width / log_e(maxRadius) \\ \end{array} Kangle=dsize.height/2ΠKlin=dsize.width/maxRadiusKlog=dsize.width/loge(maxRadius)

线性与半对数映射
极坐标映射可以是线性或半对数,添加WarpPolarMode中的一个到flags来确定极坐标映射模式,。
线性是缺省模式。
半对数映射模拟人类的“中心凹”视觉,允许在视线(中心视觉)上具有非常高的锐度,而周围视觉的锐度较小。

dsize的选项:

  • 如果dsize中的两个值均<=0(默认),则目标图像将具有(几乎)相同的源边界圆面积
    d s i z e . a r e a ← ( m a x R a d i u s 2 ⋅ Π ) d s i z e . w i d t h = cvRound ( m a x R a d i u s ) d s i z e . h e i g h t = cvRound ( m a x R a d i u s ⋅ Π ) \begin{array}{l} dsize.area \leftarrow (maxRadius^2 \cdot \Pi) \\ dsize.width = \texttt{cvRound}(maxRadius) \\ dsize.height = \texttt{cvRound}(maxRadius \cdot \Pi) \\ \end{array} dsize.area(maxRadius2Π)dsize.width=cvRound(maxRadius)dsize.height=cvRound(maxRadiusΠ)
  • 如果只是 dsize.height <= 0,目标图像区域将与边界圆区域按比例Kx * Kx:缩放。
    d s i z e . h e i g h t = cvRound ( d s i z e . w i d t h ⋅ Π ) \begin{array}{l} dsize.height = \texttt{cvRound}(dsize.width \cdot \Pi) \\ \end{array} dsize.height=cvRound(dsize.widthΠ)
  • 如果dsize所有的成员的值都 > 0, 目标图像将具有给定的大小,因此边界圆的面积将缩放为dsize.

反向映射

你可以通过添加WARP_INVERSE_MAP到flags获取反向映射。

 // 直接变换
 warpPolar(src, lin_polar_img, Size(),center, maxRadius, flags);                     
 // 线性极坐标
 warpPolar(src, log_polar_img, Size(),center, maxRadius, flags + WARP_POLAR_LOG);  
 // 半对数极坐标
 // 反变换
 warpPolar(lin_polar_img, recovered_lin_polar_img, src.size(), center, maxRadius, flags + WARP_INVERSE_MAP);
 warpPolar(log_polar_img, recovered_log_polar, src.size(), center, maxRadius, flags + WARP_POLAR_LOG + WARP_INVERSE_MAP);

在编程中,通过(ρ,φ)−>(x,y)从极坐标计算原始坐标:

 double angleRad, magnitude;
 double Kangle = dst.rows / CV_2PI;
 angleRad = phi / Kangle;
 if (flags & WARP_POLAR_LOG)
 {
     double Klog = dst.cols / std::log(maxRadius);
     magnitude = std::exp(rho / Klog);
 }
 else
 {
     double Klin = dst.cols / maxRadius;
     magnitude = rho / Klin;
 }
 int x = cvRound(center.x + magnitude * cos(angleRad));
 int y = cvRound(center.y + magnitude * sin(angleRad));

函数原型

void cv::warpPolar	(	InputArray 	src,
	OutputArray 	dst,
	Size 	dsize,
	Point2f 	center,
	double 	maxRadius,
	int 	flags 
)		

参数

  • src 源图像.
  • dst 目标图像,类型和src相同.
  • dsize 目标图像大小 (see description for valid options).
  • center 转换中心 The transformation center.
  • maxRadius 要变换的边界圆的半径,它还确定了逆震级比例参数。
    flags 插值方法的组合, InterpolationFlags + WarpPolarMode.
  • 添加 WARP_POLAR_LINEAR 选择线性极坐标映射 (默认)
  • 添加 WARP_POLAR_LOG 选择半对数极映射。
  • 添加 WARP_INVERSE_MAP 选择反向映射

Note

  • 本函数不支持就地转换。
  • 为了计算幅值和角度,内部使用cartToPolar,因此角度的测量范围为0到360度,精度约为0.3度。
  • 此函数使用remap。由于当前实现的限制,输入和输出图像的大小应小于32767x32767.

另请参见
cv::remap

示例代码

#include 
#include 
#include 
using namespace cv;
int main(int argc, char** argv)
{
    VideoCapture capture;
    Mat log_polar_img, lin_polar_img, recovered_log_polar, recovered_lin_polar_img;
    CommandLineParser parser(argc, argv, "{@input|0| camera device number or video file path}");
    parser.about("\nThis program illustrates usage of Linear-Polar and Log-Polar image transforms\n");
    parser.printMessage();
    std::string arg = parser.get<std::string>("@input");
    //if (arg.size() == 1 && isdigit(arg[0]))
    //    capture.open(arg[0] - '0');
    //else
    //    capture.open(samples::findFileOrKeep(arg));
    capture.open("D:\\OpenCVtest\\video1.mp4");

    if (!capture.isOpened())
    {
        fprintf(stderr, "Could not initialize capturing...\n");
        return -1;
    }
    namedWindow("Linear-Polar", WINDOW_AUTOSIZE);
    namedWindow("Log-Polar", WINDOW_AUTOSIZE);
    namedWindow("Recovered Linear-Polar", WINDOW_AUTOSIZE);
    namedWindow("Recovered Log-Polar", WINDOW_AUTOSIZE);
    moveWindow("Linear-Polar", 20, 20);
    moveWindow("Log-Polar", 700, 20);
    moveWindow("Recovered Linear-Polar", 20, 350);
    moveWindow("Recovered Log-Polar", 700, 350);
    int flags = INTER_LINEAR + WARP_FILL_OUTLIERS;
    Mat src;
    for (;;)
    {
        capture >> src;
        if (src.empty())
            break;
        Point2f center((float)src.cols / 2, (float)src.rows / 2);
        double maxRadius = 0.7 * min(center.y, center.x);
#if 0 //deprecated
        double M = frame.cols / log(maxRadius);
        logPolar(frame, log_polar_img, center, M, flags);
        linearPolar(frame, lin_polar_img, center, maxRadius, flags);
        logPolar(log_polar_img, recovered_log_polar, center, M, flags + WARP_INVERSE_MAP);
        linearPolar(lin_polar_img, recovered_lin_polar_img, center, maxRadius, flags + WARP_INVERSE_MAP);
#endif
        // direct transform
        warpPolar(src, lin_polar_img, Size(), center, maxRadius, flags);                     // linear Polar
        warpPolar(src, log_polar_img, Size(), center, maxRadius, flags + WARP_POLAR_LOG);    // semilog Polar
        // inverse transform
        warpPolar(lin_polar_img, recovered_lin_polar_img, src.size(), center, maxRadius, flags + WARP_INVERSE_MAP);
        warpPolar(log_polar_img, recovered_log_polar, src.size(), center, maxRadius, flags + WARP_POLAR_LOG + WARP_INVERSE_MAP);
        // Below is the reverse transformation for (rho, phi)->(x, y) :
        Mat dst;
        if (flags & WARP_POLAR_LOG)
            dst = log_polar_img;
        else
            dst = lin_polar_img;
        //get a point from the polar image
        int rho = cvRound(dst.cols * 0.75);
        int phi = cvRound(dst.rows / 2.0);
        double angleRad, magnitude;
        double Kangle = dst.rows / CV_2PI;
        angleRad = phi / Kangle;
        if (flags & WARP_POLAR_LOG)
        {
            double Klog = dst.cols / std::log(maxRadius);
            magnitude = std::exp(rho / Klog);
        }
        else
        {
            double Klin = dst.cols / maxRadius;
            magnitude = rho / Klin;
        }
        int x = cvRound(center.x + magnitude * cos(angleRad));
        int y = cvRound(center.y + magnitude * sin(angleRad));
        drawMarker(src, Point(x, y), Scalar(0, 255, 0));
        drawMarker(dst, Point(rho, phi), Scalar(0, 255, 0));
        imshow("Src frame", src);
        imshow("Log-Polar", log_polar_img);
        imshow("Linear-Polar", lin_polar_img);
        imshow("Recovered Linear-Polar", recovered_lin_polar_img);
        imshow("Recovered Log-Polar", recovered_log_polar);
        if (waitKey(10) >= 0)
            break;
    }
    return 0;
}

运行结果

原图:
OpenCV极坐标转换函数warpPolar的使用_第2张图片
线性极坐标映射:
OpenCV极坐标转换函数warpPolar的使用_第3张图片
半对数极映射
OpenCV极坐标转换函数warpPolar的使用_第4张图片
恢复的线性极坐标映射:
OpenCV极坐标转换函数warpPolar的使用_第5张图片
恢复的半对数极映射
OpenCV极坐标转换函数warpPolar的使用_第6张图片

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