Java 中的图像处理 - 改变图像方向

2025年1月7日 | 5 分钟阅读

数字图像分析和计算机视觉都严重依赖于图像处理。 这需要对图像进行修改才能获得预期的结果。Java 拥有许多强大且功能丰富的库，使用它们，我们可以对图像进行操作。

图像方向的修改是一项普遍的操作。改变图像方向意味着将图像旋转到任何需要的角度或进行翻转。本文将介绍如何使用 Java 内置库来实现这一点。

前提条件

在我们深入探讨概念之前，需要具备以下先决条件。

JDK： 您的 PC 或系统必须安装 JDK。如果尚未安装，您可以从 Oracle 官方网站轻松下载。

IDE： 到目前为止，市面上有许多不同的 IDE。您可以使用其中任何一个。

ImageIO 库： 必须导入 javax.imageio 包，因为它包含 ImageIO 类，该类帮助我们读取或写入图像文件。

让我们开始旋转图像。

旋转图像

此方法以 90、180 和 270 度等角度旋转图像。

文件名：ImageRotation.java

 
import java.awt.Graphics2D;
import java.awt.geom.AffineTransform;
import java.awt.image.BufferedImage;
import java.io.File;
import javax.imageio.ImageIO;
public class ImageRotation {
    public static BufferedImage rotateImage(BufferedImage originalImage, double angle) {
        int width = originalImage.getWidth();
        int height = originalImage.getHeight();
        BufferedImage rotatedImage = new BufferedImage(width, height, originalImage.getType());
        Graphics2D g2d = rotatedImage.createGraphics();
        AffineTransform transform = new AffineTransform();
        transform.rotate(Math.toRadians(angle), width / 2, height / 2);
        g2d.setTransform(transform);
        g2d.drawImage(originalImage, 0, 0, null);
        g2d.dispose();
        return rotatedImage;
    }
    public static void main(String[] args) {
        try {
            File inputFile = new File("input.jpg");
            BufferedImage originalImage = ImageIO.read(inputFile);
            BufferedImage rotatedImage = rotateImage(originalImage, 90);
            ImageIO.write(rotatedImage, "jpg", new File("rotated_output.jpg"));
            System.out.println("Image rotated successfully.");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}   

输入图像

Image Processing in Java-Changing Orientation of an Image

输出

 
C:\Users\deeks\OneDrive\Desktop\java>javac ImageRotation.java
C:\Users\deeks\OneDrive\Desktop\java>java ImageRotation
The image rotated successfully.

输出图像

解释

BufferedImage： 它将包含图像数据。

Graphics2D： 该类用于渲染 2D 形状或图像。此类位于 java.awt 包下。

AffineTransform： 该类负责旋转等几何变换。

rotateImage 方法： 一个方法，接受原始图像和角度，然后输出旋转了该角度的图像。

ImageIO： 这是一个提供读取和写入图像方法的类。

翻转图像

图像可以水平或垂直翻转。以下代码将翻转图像。

文件名：ImageFlipping.java

 
import java.awt.Graphics2D;
import java.awt.geom.AffineTransform;
import java.awt.image.BufferedImage;
import java.io.File;
import javax.imageio.ImageIO;
public class ImageFlipping {
    public static BufferedImage flipImage(BufferedImage originalImage, boolean horizontal) {
        int width = originalImage.getWidth();
        int height = originalImage.getHeight();
        BufferedImage flippedImage = new BufferedImage(width, height, originalImage.getType());
        Graphics2D g2d = flippedImage.createGraphics();
        AffineTransform transform = new AffineTransform();
        if (horizontal) {
            transform.scale(-1, 1);
            transform.translate(-width, 0);
        } else {
            transform.scale(1, -1);
            transform.translate(0, -height);
        }
        g2d.setTransform(transform);
        g2d.drawImage(originalImage, 0, 0, null);
        g2d.dispose();
        return flippedImage;
    }
    public static void main(String[] args) {
        try {
            File inputFile = new File("input.jpg");
            BufferedImage originalImage = ImageIO.read(inputFile);
            BufferedImage flippedImage = flipImage(originalImage, true);
            ImageIO.write(flippedImage, "jpg", new File("flipped_output.jpg"));
            System.out.println("Image flipped successfully.");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}   

输入图像

输出

 
C:\Users\deeks\OneDrive\Desktop\java>javac ImageFlipping.java
C:\Users\deeks\OneDrive\Desktop\java>java ImageFlipping
The image flipped successfully.

输出图像

解释

FlipImage： 一个方法，接受原始图像和一个布尔值（用于指示是水平翻转还是垂直翻转）作为参数，并返回翻转后的图像。

AffineTransform： 翻转基于 x 轴或 y 轴上的缩放量。对于水平翻转，我们将 x 轴缩放 -1，然后根据宽度进行平移。同样，对于垂直翻转，我们将 y 轴缩放 -1，然后根据高度进行平移。

高级旋转技术

任意旋转图像

下面是如何使用任意角度旋转图像的示例

 
public static BufferedImage rotateImageByAngle(BufferedImage originalImage, double angle) {
    double radians = Math.toRadians(angle);
    double sin = Math.abs(Math.sin(radians));
    double cos = Math.abs(Math.cos(radians));
    int width = originalImage.getWidth();
    int height = originalImage.getHeight();
    int newWidth = (int) Math.floor(width * cos + height * sin);
    int newHeight = (int) Math.floor(height * cos + width * sin);    
    BufferedImage rotatedImage = new BufferedImage(newWidth, newHeight, originalImage.getType());
    Graphics2D g2d = rotatedImage.createGraphics();
    AffineTransform transform = new AffineTransform();
    transform.translate((newWidth - width) / 2, (newHeight - height) / 2);
    transform.rotate(radians, width / 2, height / 2);
    g2d.setTransform(transform);
    g2d.drawImage(originalImage, 0, 0, null);
    g2d.dispose();    
    return rotatedImage;
}   

解释

Sin 和 Cos 计算： 当我们以任意角度旋转时，旋转后图像的边界框大小可能会增加。正弦和余弦的计算有助于确定新的宽度和高度。

平移： 我们平移图像，以便旋转实际上是围绕其中心而不是原点进行的。

AffineTransform： 它允许在正确放置和对齐图像的同时，进行图像平移和旋转的组合。

高级翻转技术

简单来说，翻转图像就是相对于给定轴改变方向。虽然基本操作假定是水平或垂直翻转，但前者可以组合以产生对角线翻转。

对角线翻转

可以通过先进行水平翻转，然后进行垂直翻转来执行对角线翻转

 
public static BufferedImage diagonalFlip(BufferedImage originalImage) {
    BufferedImage flippedImage = flipImage(originalImage, true);
    return flipImage(flippedImage, false);
}

解释

水平翻转： 这是用于对图像进行水平翻转的初始操作。

垂直翻转： 下一个操作是为图像进行对角线翻转。

结论

在本节中，我们简要了解了 Java 中的图像处理，特别是图像方向的处理。我们涵盖了两个主要操作：旋转和翻转。您可以使用 Java 的 ImageIO、Graphics2D 和 AffineTransform 等库轻松完成所有图像操作，以获得任何所需的图像方向。

这些简单的操作可以作为更高级图像处理的基础。您在 Java 中处理图像处理的经验越多，就能发现越来越多的复杂变换、滤波和各种分析技术，以增强您项目的潜力。

下一个主题Java图像处理-对比度增强

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前提条件

旋转图像

翻转图像

高级旋转技术

任意旋转图像

高级翻转技术

结论

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