基于QT的數字圖像的幾何變換程序設計

[摘要]介紹了使用QT對BMP圖像進行幾何變換的相關概念和方法。根據BMP格式圖像的格式類型和存儲原理，介紹對BMP格式圖像進行讀取和寫入方法，并在此基礎上介紹了對BMP圖片進行幾何變換的處理的方法和C++代碼。

[關鍵詞]數字圖像；幾何變換；QT；C++

數字圖像的幾何變換，顧名思義，就是對圖像進行幾何空間上的變換，比如圖像的大小、圖像的形狀、圖像的位置等變化。一般圖像處理軟件中的裁剪、縮放、旋轉等功能都是基于數字圖像的幾何變換原理工作的。市場中常見的PS等圖像處理軟件可調節參數較少，不能滿足用戶部分用戶需求，QT的界面設計使得開發帶界面的軟件更為方便，且可用C++語言編寫，運行效率高，執行速度快，適合圖像處理。

1、數字圖像的幾何變換原理

數字圖像的幾何變換一般分為兩種，一種是位置變換，比如平移、旋轉等；另一種是形狀變換，比如縮放，裁剪等。當然還有綜合兩者的復合變換。圖像幾何變換的原理比較簡單，一般可以理解為圖像的像素點在平面內的各種方向上的平移。但是對于縮放變換一般還涉及到圖像像素點的插值問題。

數字圖像的幾何變換過程可以理解為一個線性換，由公式（1）和公示（2）定義：

X=a（x，y） （1）

Y=b（x，y） （2）

公式（1）、（2）中的X、Y表示變換后的像素坐標，x、y表示變前的像素坐標，a、b是實數。而插值一般用于圖像的放大部分，對于放大后多出的像素需要經過特定的計算賦值，一般取新增像素點的周圍點的平均值作為新增像素點的亮度值。

2、程序設計步驟

程序是基于QT設計的，使用C++編程語言，所以設計過程包括界面設計和程序設計思路。

2.1程序界面設計

程序需要用戶輸入數據，故設計用戶數據接口即可。

2.2程序流程設計

程序設計的實現過程為：（1）讀取BMP文件的文件頭、信息頭、顏色表、像素點數據等位圖數據。（2）實現圖像的平移功能。主要代碼和注釋如下：

（3）實現圖像的左右反轉功能。用每行最大點數減橫坐標即可得到新的橫坐標，縱坐標不變即完成反轉

關鍵代碼如下：

（7）將圖片數據寫到新文件中。（8）如果縮放過程需要更改畫布大小，要根據新圖像所需畫布大小重新更改文件頭數據，包括文件寬度、高度、數據大小、文件大小。

3、程序測試實驗

本實驗用的是500乘500的8位BMP格式的灰度圖像。

原畫布大小旋轉丟失旋轉后畫布外的圖像，實驗結果如圖3所示

擴大畫布大小旋轉保留全部圖像，實驗結果如圖4所示