Windows Mobile上實作圖檔任意角度旋轉

Windows Mobile上實作圖檔任意角度旋轉

作者：金海建

目的：在Windows Mobile上，微軟的API和庫不支援圖檔的任意角度旋轉，隻支援90,180,270度旋轉。既然它不支援我們隻能自力更生了。

簡介：通過介紹和實作旋轉PNG圖檔，來說明實作圖檔旋轉的方法。過程大概如下，先用Imaging讀取并解碼png圖檔，使之轉成ARGB格式的位圖。然後利用頂點旋轉的公式，對位圖矩陣進行旋轉，旋轉完成後，利用Imaging庫，轉換成IImage接口。最後利用IImage接口來畫圖。

    先來看下平面直角坐标變換的旋轉坐标變換,其定義是

定義：若二坐标系{O；i，j}和{O′；i′，j′}滿足O≡O′，另∠（i，j′）=θ

        則坐标系{O′；i′，j′}可看成是由坐标系{O；i，j}繞O旋轉θ角得到的，稱由{O；i，j}到{O′；i′，j′}的變換為旋轉坐标變換。

旋轉公式為：

X' =  X cosθ -  Y sinθ

Y' =  X sinθ  + Y cosθ

由于我們是用數組的下表來表示坐标的，是以最小的坐标是為（0,0）。我們需要先做坐标旋轉，然後平移坐标。如下圖所示：

平移的動作，是把是以的負坐标變成正坐标。用MinX和MinY來表示最小的X坐标和Y坐标。

X' =  X cosθ -  Y sinθ - MinX;

Y' =  X sinθ  + Y cosθ - MinY;

根據上面的公式我們推出

x = (x'+MinX)cosθ+ (y'+MinY)sinθ

y = (y'+MinY)conθ- (x'+MinX)sinθ

圖檔旋轉後，會出現失真現象，需要用雙線性内插值進行優化

雙線性内插值：對于一個目的像素，設定坐标通過反向變換得到的浮點坐标為(i+u,j+v)，其中i、j均為非負整數，u、v為[0,1)區間的浮點數，則這個像素得值 f(i+u,j+v) 可由原圖像中坐标為 (i,j)、(i+1,j)、(i,j+1)、(i+1,j+1)所對應的周圍四個像素的值決定，即：

f(i+u,j+v) = (1-u)(1-v)f(i,j) + (1-u)vf(i,j+1) + u(1-v)f(i+1,j) + uvf(i+1,j+1)

其中f(i,j)表示源圖像(i,j)處的的像素值，以此類推。

這就是雙線性内插值法。雙線性内插值法計算量大，但縮放後圖像品質高，不會出現像素值不連續的的情況。由于雙線性插值具有低通濾波器的性質，使高頻分量受損，是以可能會使圖像輪廓在一定程度上變得模糊。

旋轉代碼

1. void RotateImageBuf(const BYTE* src, int srcWidth, int srcHeight, BYTE*& dst, int& dstWidth, int& dstHeight, double angle)     
2. {    
3.     double cosA = cos(angle);  
4.     double sinA = sin(angle);  
5.     double x1 = srcWidth * cosA;  
6.     double y1 = srcWidth * sinA;  
7.     double x2 = srcWidth * cosA - srcHeight * sinA;  
8.     double y2 = srcWidth * sinA + srcHeight * cosA;  
9.     double x3 = - srcHeight * sinA;  
10.     double y3 = srcHeight * cosA;  
11.     double minWidth = min(0,min(x3,min(x1,x2)));  
12.     double minHeight = min(0,min(y3,min(y1,y2)));  
13.     double maxWidth = max(0,max(x3,max(x1,x2)));  
14.     double maxHeight = max(0,max(y3,max(y1,y2)));  
15.     dstWidth = abs(maxWidth - minWidth) + 1;  
16.     dstHeight = abs(maxHeight - minHeight) + 1;   
17.     double ndstX = 0;  
18.     double ndstY = 0;  
19.     dst = new BYTE[dstWidth * dstHeight * 4];  
20.     UINT32  *pDst = (UINT32 *)dst;  
21.     UINT32  *pSrc = (UINT32 *)src;  
22.     UINT32   crDefault = ((UINT32 *)src)[0];  
23.     UINT32 color [2][2];  
24.     BYTE alpha[2][2];  
25.     BYTE rColor[2][2];  
26.     BYTE gColor[2][2];  
27.     BYTE bColor[2][2];  
28.     BYTE afinal,rfinal,gfinal,bfinal;  
29.     double ox,oy;  
30.     for(int y=0; y < dstHeight; y++)  
31.     {  
32.         for(int x=0; x < dstWidth; x++)  
33.         {  
34.             ndstX = (x + minWidth) * cosA + (y + minHeight) * sinA;  
35.             ndstY = (y + minHeight) * cosA - (x +minWidth) * sinA;  
36.             if((ndstX >= 0) && (ndstX < srcWidth) && (ndstY >= 0) && (ndstY < srcHeight))  
37.             {  
38.                 color[0][0] = pSrc[ (int)((int)ndstY*srcWidth + ndstX) ];      
39.                 if((int)ndstX + 1 >= srcWidth)  
40.                     color[1][0] = crDefault;  
41.                 else  
42.                     color[1][0] = pSrc[ (int)((int)ndstY*srcWidth + ndstX +1) ];      
43.                 if((int)ndstY + 1 >= srcHeight)  
44.                     color[0][1] = crDefault;  
46.                     color[0][1] = pSrc[ (int)(((int)ndstY+1)*srcWidth + ndstX) ];      
47.                 if((int)ndstY + 1 >= srcHeight || (int)ndstX + 1 >= srcWidth)  
48.                     color[1][1] = crDefault;  
50.                     color[1][1] = pSrc[ (int)(((int)ndstY+1)*srcWidth + ndstX+1) ];     
51.                 alpha[0][0]  = (color[0][0] & 0XFF000000) >> 24;  
52.                 bColor[0][0] = (color[0][0] & 0XFF0000) >> 16;  
53.                 gColor[0][0] = (color[0][0] & 0X00FF00) >> 8;  
54.                 rColor[0][0] = color[0][0] & 0X0000FF;  
55.                 alpha[1][0]  = (color[1][0] & 0XFF000000) >> 24;  
56.                 bColor[1][0] = (color[1][0] & 0XFF0000) >> 16;  
57.                 gColor[1][0] = (color[1][0] & 0X00FF00) >> 8;  
58.                 rColor[1][0] = color[1][0] & 0X0000FF;  
59.                 alpha[0][1]  = (color[0][1] & 0XFF000000) >> 24;  
60.                 bColor[0][1] = (color[0][1] & 0XFF0000) >> 16;  
61.                 gColor[0][1] = (color[0][1] & 0X00FF00) >> 8;  
62.                 rColor[0][1] = color[0][1] & 0X0000FF;  
63.                 alpha[1][1]  = (color[1][1] & 0XFF000000) >> 24;  
64.                 bColor[1][1] = (color[1][1] & 0XFF0000) >> 16;  
65.                 gColor[1][1] = (color[1][1] & 0X00FF00) >> 8;  
66.                 rColor[1][1] = color[1][1] & 0X0000FF;  
67.                 //f(i+u,j+v) = (1-u)(1-v)f(i,j) + (1-u)vf(i,j+1) + u(1-v)f(i+1,j) + uvf(i+1,j+1)  
68.                 ox = (ndstX - (int)ndstX);     
69.                 oy = (ndstY - (int)ndstY);  
70.                 rfinal = (1 - ox)*(1 - oy)*rColor[0][0] + ox*(1 - oy)*rColor[1][0] + (1-ox)*oy*rColor[0][1] + ox*oy*rColor[1][1];     
71.                 gfinal = (1 - ox)*(1 - oy)*gColor[0][0] + ox*(1 - oy)*gColor[1][0] + (1-ox)*oy*gColor[0][1] + ox*oy*gColor[1][1];   
72.                 bfinal = (1 - ox)*(1 - oy)*bColor[0][0] + ox*(1 - oy)*bColor[1][0] + (1-ox)*oy*bColor[0][1] + ox*oy*bColor[1][1];   
73.                 afinal = (1 - ox)*(1 - oy)*alpha[0][0] + ox*(1 - oy)*alpha[1][0] + (1-ox)*oy*alpha[0][1] + ox*oy*alpha[1][1];   
74.                 pDst[y * (int)dstWidth + x] = RGBA(rfinal,gfinal,bfinal,afinal);  
75.             }  
76.             else  
78.                 pDst[y * (int)dstWidth + x] = crDefault;  
80.         }  
81.     }  
82. }  

需要對浮點型運算，改為整形預算。在模拟上測試過，旋轉一張圖檔，整形預算要比浮點型預算快20倍。

改為整形運算代碼。

1. void RotateImageZhenxingBuf(const BYTE* src, int srcWidth, int srcHeight, BYTE*& dst, int& dstWidth, int& dstHeight, double angle)     
11.     double minWidthD = min(0,min(x3,min(x1,x2)));  
12.     double minHeightD = min(0,min(y3,min(y1,y2)));  
13.     double maxWidthD = max(0,max(x3,max(x1,x2)));  
14.     double maxHeightD = max(0,max(y3,max(y1,y2)));  
15.     dstWidth = abs(minWidthD - maxWidthD) + 1;  
16.     dstHeight = abs(maxHeightD - minHeightD) + 1;   
17.     int minWidth= minWidthD;  
18.     int minHeight=  minHeightD;  
19.     int maxWidth =  maxWidthD;  
20.     int maxHeight =  maxHeightD;  
21.     int ndstX = 0;  
22.     int ndstY = 0;  
32.     int afinal,rfinal,gfinal,bfinal;  
33.     long icosA = cosA * 256 * 256;  
34.     long isinA = sinA * 256 * 256;  
35.     int x;     
36.     int y;     
37.     int kx;     
38.     int ky;  
39.     for(int j=0; j < dstHeight; j++)  
41.         for(int i=0; i < dstWidth; i++)  
43.             ndstX = (i + minWidth) * icosA + (j + minHeight) * isinA;  
44.             ndstY = (j + minHeight) * icosA - (i +minWidth) * isinA;  
45.             ndstX = ndstX >> 8;  
46.             ndstY = ndstY >> 8;  
47.             if ( (ndstX >> 8) < srcWidth && (ndstX >> 8) >=0 && (ndstY >> 8) < srcHeight && (ndstY >> 8) >= 0)     
48.             {    
49.                 kx = ndstX >> 8;     
50.                 ky = ndstY >> 8;     
51.                 x = ndstX & 0xFF;     
52.                 y = ndstY & 0xFF;     
53.                 color[0][0] = pSrc[ ky*srcWidth + kx ];   
54.                 if(kx + 1 >= srcWidth)  
57.                     color[1][0] = pSrc[ ky*srcWidth + kx +1 ];  
58.                 if(ky + 1 >= srcHeight)  
61.                     color[0][1] = pSrc[ (ky+1)*srcWidth + kx ];   
62.                 if(ky + 1 >= srcHeight || kx + 1 >= srcWidth)  
65.                     color[1][1] = pSrc[ (ky+1)*srcWidth + kx+1 ];    
69.                 rColor[0][0] = color[0][0] & 0XFF;  
73.                 rColor[1][0] = color[1][0] & 0XFF;  
77.                 rColor[0][1] = color[0][1] & 0XFF;  
81.                 rColor[1][1] = color[1][1] & 0XFF;  
82.                 afinal = (0x100 - x)*(0x100 - y)*alpha[0][0] + x*(0x100 - y)*alpha[1][0] + (0x100-x)*y*alpha[0][1] + x*y*alpha[1][1];     
83.                 rfinal = (0x100 - x)*(0x100 - y)*rColor[0][0] + x*(0x100 - y)*rColor[1][0] + (0x100-x)*y*rColor[0][1] + x*y*rColor[1][1];     
84.                 gfinal = (0x100 - x)*(0x100 - y)*gColor[0][0] + x*(0x100 - y)*gColor[1][0] + (0x100-x)*y*gColor[0][1] + x*y*gColor[1][1];     
85.                 bfinal = (0x100 - x)*(0x100 - y)*bColor[0][0] + x*(0x100 - y)*bColor[1][0] + (0x100-x)*y*bColor[0][1] + x*y*bColor[1][1];     
86.                 afinal = afinal >> 16;     
87.                 if (afinal>255)     
88.                     afinal = 255;     
89.                 if (afinal<0)     
90.                     afinal = 0;     
91.                 rfinal = rfinal >> 16;     
92.                 if (rfinal>255)     
93.                     rfinal = 255;     
94.                 if (rfinal<0)     
95.                     rfinal = 0;    
96.                 gfinal = gfinal >> 16;     
97.                 if (gfinal>255)     
98.                     gfinal = 255;     
99.                 if (gfinal<0)     
100.                     gfinal = 0;    
101.                 bfinal = bfinal >> 16;     
102.                 if (bfinal>255)     
103.                     bfinal = 255;     
104.                 if (bfinal<0)     
105.                     bfinal = 0;    
106.                 pDst[j * dstWidth + i] = RGBA(rfinal,gfinal,bfinal,afinal);  
110.                 pDst[j * dstWidth + i] = crDefault;  

用Imaging接口加載png圖檔，并調用RotateImageBuf進行旋轉，最後傳回IImage接口。

1. // need to delete pImagebuf;  
2. HRESULT RotateImage(IImagingFactory *pImgFactory, IImage *pImage, IImage * &pImageOut, LPBYTE &pImageBuf, double angle)  
3. {  
4.     HRESULT hr = S_OK;  
5.     IBitmapImage *pIBitmap = NULL;  
6.     ImageInfo ImInfo;  
7.     pImage->GetImageInfo(&ImInfo);  
8.     if((ImInfo.PixelFormat & 0xFF00)>>8 != 32)  
10.         hr = S_FALSE;  
11.         goto Error;  
13.     if(S_OK != pImgFactory->CreateBitmapFromImage(  
14.         pImage, ImInfo.Width, ImInfo.Height, ImInfo.PixelFormat, InterpolationHintDefault, &pIBitmap))  
19.     RECT rcLocked ={0,0,ImInfo.Width,ImInfo.Height};  
20.     BitmapData bmpData;  
21.     if(S_OK != pIBitmap->LockBits(&rcLocked, ImageLockModeRead | ImageLockModeWrite, ImInfo.PixelFormat, &bmpData))  
26.     BYTE *pDst = NULL;  
27.     int nDstWidth=0,nDstHeight=0;  
28.     RotateImageZhenxingBuf((BYTE *)bmpData.Scan0, ImInfo.Width, ImInfo.Height, pDst, nDstWidth, nDstHeight, angle);  
29.     pIBitmap->UnlockBits(&bmpData);  
30.     BitmapData bmpDataNew;  
31.     bmpDataNew.Height = nDstHeight;  
32.     bmpDataNew.Width = nDstWidth;  
33.     bmpDataNew.PixelFormat = ImInfo.PixelFormat;  
34.     bmpDataNew.Stride = nDstWidth * 4;  
35.     bmpDataNew.Reserved = 0;  
36.     bmpDataNew.Scan0 = (void *)pDst;  
37.     IBitmapImage *pBmpImageNew = NULL;  
38.     hr = pImgFactory->CreateBitmapFromBuffer(&bmpDataNew, &pBmpImageNew);  
39.     IImage * pImageNew = NULL;  
40.     pBmpImageNew->QueryInterface(IID_IImage, (void **)&pImageNew);  
41.     pImageOut = pImageNew;  
42.     pImageBuf = pDst;  
43. Error:  
44.     if(pBmpImageNew)  
45.         pBmpImageNew->Release();  
46.     if(pIBitmap)  
47.         pIBitmap->Release();  
48.     return hr;