[发明专利]一种图像旋转处理方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种图像旋转处理方法，特别涉及一种采用笛卡尔平面坐标系进行图像旋转处理方法。

背景技术

    笛卡尔平面坐标系坐标轴旋转变换公式如下：

其中，表示新坐标，表示旧坐标，是旋转角度。在一些应用中，需要提高坐标轴旋转变换公式的执行速度，目前有如下两种方案提高计算效率：

一、提前计算、的值

在一些应用中，如图像旋转算法，的值在逐个计算图像各像素坐标轴旋转的过程中不会改变。提前把、的值计算出来保存至存储器，可提高坐标轴旋转变换公式计算速度。令、，坐标轴旋转变换公式修改为以下形式：

二、查表法

在一些应用的计算过程中，例如图像旋转变换，、的取值范围为某一范围内的连续整数，α的值在计算图像中各个像素的坐标轴旋转变换时固定不变。在这种情况下可以把计算公式中、、、提前计算出来存储至列表中，利用查询列表的方法实现旋转变换计算。利用整型变量、做下标索引建立如下列表：

坐标轴旋转计算公式变成以下形式：

该方法在计算过程中用查表操作代替乘法运算，可提高计算速度。

发明内容

本发明提供一种图像旋转处理方法，在待变换坐标为离散（即坐标取值全部为整数）有界情形时，完全通过查表实现坐标轴旋转变换计算，以显著提高浮点运算能力较低的单片机、DSP芯片等进行坐标轴旋转变换的计算效率机。

本发明是通过以下措施来实现的：

1、一种图像旋转处理方法，其特征在于包含如下步骤：

1.1、确定图像旋转边界参数

1.1.1、图像旋转后的新坐标设定为，图像旋转前的旧坐标设定为，图像的旋转角度设定为；

1.1.2、最大旋转半径：设定，其中代表所有参与坐标轴旋转变换的坐标的横坐标的绝对值和纵坐标的绝对值的最大值；

1.1.3、旋转变换定义域：

1.1.4、旋转单位角： ；

1.2、确定旋转键值集合

采用下面三种方式之一来确定旋转键值集合：

1.2.1、枚举方法：； 

1.2.2、二进制基方法：，其中，；

1.2.3、自由基方法：选择整数的一个有限子集做旋转键值集合；

1.3、生成旋转键值矩阵

1.3.1、采用1.2所述的三种方法之一生成旋转键值集合：

   

1.3.2、针对每个键值，生成其对应的键值矩阵： 

其中，取值范围包含旋转变换定义域；

1.3.3、利用键值矩阵实现坐标轴旋转变换：下面公式实现根据坐标轴旋转角度后的新坐标计算旧坐标：

下面步骤中，利用此原理实现任意角度的旋转变换；

1.4、确定键值线性组合系数

给定旋转角度，选择整数或使得最小。结合前面给出的旋转键值集合，确定的旋转键值的线性组合表达式：

依据整数规划求解方法求出一组可行解，整数规划方程式如下：

1.5、执行旋转变换计算

1.5.1、令；

1.5.2、把下述公式重复计算次：

1.5.3、，如果，转到步骤1.5.2，否则执行步骤1.5.4；

1.5.4、为进行旋转变换的结果；

1.6、图像旋转： 

1.6.1、笛卡尔平面坐标系坐标轴旋转变换公式如下：

1.6.2、假设图像旋转前后尺寸不变，设定图像的尺寸为；为防止旋转后图像内容因超出边界而被剪裁，可以以图像的几何中心为中心向外拓展，用黑色，或者白色，或者其它事先指定的颜色填充拓展的区域；尺寸为的图像拓展为后，可以避免出现内容因旋转而被剪裁的现象；

1.6.3、以图像旋转中心为坐标原点，建立笛卡尔平面坐标系，图像旋转中心根据应用要求进行选择，如果没有特别要求，一般选择图像的几何中心为旋转中心；

1.6.4、对于目标图像中的每一个像素，依据坐标变换公式计算其在原始图像中的坐标；