Поворот изображения вокруг центра

ВВЕДЕНИЕ

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.

1. ОПИСАНИЕ АЛГОРИТМА ПОВОРОТА ИЗОБРАЖЕНИЯ

2. РАЗРАБОТКА ПРИЛОЖЕНИЯ НА ЯЗЫКЕ ПРОГРАММИРОВАНИЯ C#

2.1 Описание приложения

2.2 Тестирование приложения ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ПРИЛОЖЕНИЕ А

ВВЕДЕНИЕ

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ В рамках изучения дисциплины «Получение и обработка изображений» в качестве контрольной работы поставлена задача описать алгоритм и реализовать функцию поворота изображения вокруг центра на заданный пользователем угол. Косинус и синус угла вычислять единожды. Все исходные параметры задавать произвольно, осуществлять проверку на соответствие диапазону допустимых значений.

1. Описание алгоритма поворота изображения

Для поворота изображения на заданный в градусах угол используется функция private Bitmap RotateImage (Bitmap Image, int angle).

Входные параметры:

Bitmap Image — изображение для поворота;

int angle — угол поворота в градусах.

Функция возвращает повёрнутое на заданный угол изображение.

Алгоритм работы функции:

1) На вход подаётся изображение и угол поворота в градусах;

2) Вычисление синуса и косинуса угла поворота (единожды). Угол поворота задан в радианах;

3) Вычисление новой ширины и высоты изображения, используя вычисленный синус и косинус угла поворота;

4) Инициализация массива структур тира Point (Point [] points = new Point [3]), которые определяют параллелограмм.

5) В зависимости от угла поворота (в какой четверти он лежит в радианах) происходит вычисление координат трёх точек для построения нового изображения. Вычисление координат происходит на основе пункта (3) данного алгоритма (новая ширина и высота — пересчет координат Х и У точек);

6) Отрисовка повёрнутого изображения по трём точкам (левый верхний, правый верхний и левый нижний углы параллелограмма. Четвёртая точка экстраполируется на основе первых трёх).

g.DrawImage (Image, points); - функция прорисовки.

7) Возвращение повёрнутого изображения для использования вне данной функции.

Центрирование изображения осуществляется свойством элемента pictureBox1. SizeMode = PictureBoxSizeMode. CenterImage;

2. РАЗРАБОТКА ПРИЛОЖЕНИЯ НА ЯЗЫКЕ ПРОГРАММИРОВАНИЯ C#

В качестве инструмента разработки приложения по обработке изображения была выбрана среда MS Visual Studio 2012. Языком программирования выбран C#. Данный инструментарий предоставляет достаточный спектр возможностей по работе с графикой.

Разработано приложение согласно поставленной задаче.

2.1 Описание приложения

поворот изображение угол диапазон

В основе приложения лежит класс frmRotationForm.

В данном классе реализованы следующие методы:

Метод private void btnRotateImage_Click (object sender, EventArgs e) обрабатывает нажатие на кнопку «повернуть изображение». После нажатия происходит попытка преобразования содержимого текстового поля в число (для дальнейшего использования в качестве переменной ang, которая предназначена для хранения угла поворота в градусах). Также в данном методе осуществляется обработка исключений, запуск функции RotateImage, которая и осуществляет поворот изображения.

Метод private Bitmap RotateImage (Bitmap Image, int angle) осуществляет поворот изображения на заданный угол. Возвращает повёрнутое изображение.

Метод private void btnLoadImage_Click (object sender, EventArgs e) загружает изображение с диска в PictureBox с оригинальным изображением.

Метод private void timer1_Tick (object sender, EventArgs e) выполняется на каждый такт таймера. В данном приложении частота установлена в 50 миллисекунд (для более «гладкой» работы в режиме «анимации»).

2.2 Тестирование приложения

Разработанное приложение тестировалось в среде Microsoft Windows 7 64-bit с установленным .NET Framework 4.5. Результат запуска исполняемого файла Image_Rotation.exe представлен на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 — Окно приложения при запуске

При запуске в приложении «зашито» выбранное мной изображение по умолчанию. Его можно сменить, нажав кнопку «Загрузить изображение». Результат выбора собственного изображения представлен на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 — Выбор собственного изображения для поворота

Дальнейшие действия рассматриваются на изображении по умолчанию. Выбрав угол поворота в соответствующем текстовом поле в верхнем левом углу формы следует нажать кнопку «повернуть изображение». (см. рисунок 2.3).

Рисунок 2.3 — Результат поворота изображения на 8 градусов

Описанные прямоугольники на рисунке являются вспомогательным инструментом, выводятся для собственного удобства и показывают центр изображения.

В приложении реализована «защита от дурака», а именно: при попытке ввести угол больше 360 градусов, либо меньше -360 градусов, а также текст, выводится предупреждение и изображение не будет обработано:

Рисунок 2.4 — Попытка повернуть изображение на -361 градус

В приложении реализована возможность «анимированного вращения» попротив часовой стрелки, а также «зум» (увеличение картинки по размеру контейнера PictureBox).

Рисунок 2.5 — Анимированное вращение

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Задача, поставленная в техническом задании к контрольной работе, реализована.

Изучены приёмы обработки изображений, используя язык программирования C#.

Исходный код приложения представлен в «Приложении А».

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Старовойтов В. В. Цифровые изображения: от получения до обработки / В. В. Старовойтов, Ю. И. Голуб — Минск: ОИПИ НАН Беларуси, 2014. — 202 с. — ISBN 978−985−6744−80−1.

2 Кристиан Нейгел, Билл Ивьен и др. C# 2008 и платформа .NET 3.5 для профессионалов — Professional C# 2008. — М.: Диалектика, 2008. — ISBN 978−5-8459−1458−3.

3 Разработка приложений на платформе Microsoft. MSDN [Электронный ресурс]: http://msdn.microsoft.com/ru-ru/library/4f9s3at1(v=vs.110).aspx. — Дата обращения 25.10.2014.

ПРИЛОЖЕНИЕ, А Листинг класса «frmRotationForm»

using System;

using System.Collections.Generic;

using System. ComponentModel;

using System. Data;

using System. Drawing;

using System. Linq;

using System. Text;

using System.Threading.Tasks;

using System.Windows.Forms;

using System.Drawing.Drawing2D;

namespace Image_Rotation

{

public partial class frmRotationForm: Form

{

private int jj;//угол в градусах

public frmRotationForm ()

{

InitializeComponent ();

w.Text = pictureBox3.Image.Width.ToString ();

h.Text = pictureBox3.Image.Height.ToString ();

jj = Convert. ToInt32(textBox1.Text);

}

private void btnRotateImage_Click (object sender, EventArgs e)

{

pictureBox1.Image = pictureBox3. Image;

int ang = 0 ;

try

{

ang = Convert. ToInt32(textBox1.Text);

if (ang < -360 || ang > 360)

{

MessageBox.Show («Разрешено использовать углы от 0 до 360. nДопустается использование знака '-' для поворота против часовой стрелки.»);

return;

}

}

catch (Exception ex)

{

MessageBox.Show («Разрешено использовать углы от 0 до 360. nДопустается использование знака '-' для поворота против часовой стрелки.»);

return;

}

Bitmap i = new Bitmap (pictureBox1.Image);

pictureBox1.Image = this. RotateImage (i, ang);

//this.Controls.Add (pictureBox1);

}

private Bitmap RotateImage (Bitmap Image, int angle)

{

var pi2 = Math. PI/2;//ПИ на два

int oldWidth = Image. Width;

int oldHeigth = Image. Height;

var theta = angle * Math. PI / 180.0;//перевод в радианы

var locked_theta = theta;

if (locked_theta < 0.0) locked_theta += 2 * Math. PI;

double newWidth, newHeigth;

int nWidth, nHeigth;

double adjacentTop, oppositeTop;

double adjacentBottom, oppositeBottom;

#region Вычисление новой ширины и высоты

double SINUS = Math. Abs (Math.Sin (locked_theta));

double COSINUS = Math. Abs (Math.Cos (locked_theta));

if ((locked_theta >= 0.0 && locked_theta < pi2) || (locked_theta >= Math. PI && locked_theta < (Math.PI + pi2)))

{// Угол (>= 0 и < Pi/2) или (>= ПИ и < ПИ + Пи/2)

adjacentTop = COSINUS * oldWidth;

oppositeTop = SINUS * oldWidth;

adjacentBottom = COSINUS * oldHeigth;

oppositeBottom = SINUS * oldHeigth;

}

else

{

adjacentTop = SINUS * oldHeigth;

oppositeTop = COSINUS * oldHeigth;

adjacentBottom = SINUS * oldWidth;

oppositeBottom = COSINUS * oldWidth;

}

newWidth = adjacentTop + oppositeBottom;

newHeigth = adjacentBottom + oppositeTop;

nWidth = (int)(Math.Ceiling (newWidth));//округление до целых вверх

nHeigth = (int)(Math.Ceiling (newHeigth));

#endregion Вычисление новой ширины и высоты

Bitmap rotatedBmp = new Bitmap (nWidth, nHeigth);

Graphics g = Graphics. FromImage (rotatedBmp);

Point [] points = new Point [3]; //массив из 3 структур типа Point, которые определяют параллелограмм

//Три точки обозначают: верхний левый, верхний правый, нижний левый углы параллелограмма.

//Четвёртая точка экстраполируется из первых трёх

//точка отсчёта (0,0) — левый верхний угол

if (locked_theta >= 0.0 && locked_theta < pi2) //90

{

points[0] = new Point ((int)oppositeBottom, 0);

points[1] = new Point (nWidth, (int)(oppositeTop));

points[2] = new Point (0, (int)(adjacentBottom));

}

else if (locked_theta >= pi2 && locked_theta < Math. PI) //90−180

{

points[0] = new Point (nWidth, (int)(oppositeTop));

points[1] = new Point ((int)(adjacentTop), nHeigth);

points[2] = new Point ((int)(oppositeBottom), 0);

}

else if (locked_theta >= Math. PI && locked_theta < (Math.PI + pi2))//180−270

{

points[0] = new Point ((int)(adjacentTop), nHeigth);

points[1] = new Point (0, (int)(adjacentBottom));

points[2] = new Point (nWidth, (int)(oppositeTop));

}

else

{

points[0] = new Point (0, (int)(adjacentBottom));

points[1] = new Point ((int)(oppositeBottom), 0);

points[2] = new Point ((int)(adjacentTop), nHeigth);

}

label6.Text = «Центр ИСХОДНЫЙ х="+ (oldWidth / 2.0f).ToString () + «, у=» + (oldHeigth / 2.0f).ToString ();

label7.Text = «Центр ПОВЕРНУТЫЙ х=» + (nWidth / 2.0f).ToString () + «, у=» + (nHeigth / 2.0f).ToString ();

g.DrawImage (Image, points);

g.DrawRectangle (new Pen (Color.Red, 0.1f), new Rectangle (0,0,nWidth/2,nHeigth/2));

g.DrawRectangle (new Pen (Color.Red, 0.1f), new Rectangle (nWidth/2, nHeigth/2, nWidth/2−1, nHeigth/2−1));

g.Dispose ();

Image.Dispose ();

return rotatedBmp;

}

private void btnLoadImage_Click (object sender, EventArgs e)

{

OpenFileDialog dlg = new OpenFileDialog ();

dlg.Title = «Open Image» ;

dlg.Filter = «jpg files (*.jpg)|*.jpg|All files (*.*)|*.*» ;

if (dlg.ShowDialog () == DialogResult. OK)

{

pictureBox3.Image = new Bitmap (dlg.OpenFile ());

pictureBox1.Image = pictureBox3. Image;

}

w.Text = pictureBox1.Image.Width.ToString ();

h.Text = pictureBox1.Image.Height.ToString ();

dlg.Dispose ();

}

private void timer1_Tick (object sender, EventArgs e)

{

if (checkBox2.Checked)

{//изменение режима пкчербокса на ЗУМ

pictureBox1.SizeMode = PictureBoxSizeMode. Zoom;

}

//если не отмечено, то изображение центрируется

else {

pictureBox1.SizeMode = PictureBoxSizeMode. CenterImage;

}

if (checkBox1.Checked)

{//реализация «анимации» -вращения картинки вокруг своей оси по/против часовой

radioButton1.Visible = true;

radioButton2.Visible = true;

if (radioButton1.Checked)

{ //по часовой

this.btnRotateImage_Click (this, e);

this.textBox1.Text = jj++.ToString ();

if (jj == 360) jj = 0;

}

else

{//против часовой

this.btnRotateImage_Click (this, e);

this.textBox1.Text = jj—.ToString ();

if (jj == 0) jj = 359;

}

}

else

{

radioButton1.Visible = false;

radioButton2.Visible = false;

}

}

}

}