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Binarus
Asked: 2024-11-17 19:19:45 +0800 CST

如何自动旋转矩形图像区域几度，使其左边框垂直（使用命令行工具，如 imagemagick）

  • 772

我有几千张图像，其主要特征如附图所示：所有图像都在（几乎）黑色的框架中，而实际图像内容几乎总是在白色背景上。

现在我想旋转实际图像内容，使该内容的左边框垂直。然后我想裁剪（修剪）图像，以便丢弃黑色边框，但完全保留实际内容。也就是说，即使包含实际内容的区域不是完美的矩形，也必须保留该区域的所有内容，这意味着之后黑色边框的剩余部分仍然可见。

考虑到我想要以这种方式处理的图像数量，我想我必须使用命令行工具来完成。过去，我曾使用 ImageMagick 完成此类工作（进行更简单的转换），但我真的不介意结合使用几种不同的工具来完成这项任务。

我已经尝试过的：

我研究过如何对图像进行倾斜校正，这种方法大多数时候都有效。但是，我发现的倾斜校正方法是将文本行设为水平。这很好，因为它使阅读更容易，但当然在大多数情况下，保存文本的区域的边框之后不会分别垂直或水平。这不是我想要的。

为了更详细地解释，我想：

  1. 检测黑框和包含实际图像内容的区域之间的左边缘。
  2. 沿着该边缘画一条（不可见的）直线。
  3. 确定该线与垂直线之间的角度。
  4. 将整个图像旋转该角度（负数），使得步骤 1 中的边缘变为垂直。
  5. 修剪图像，丢弃尽可能多的黑色框架，但保留包含实际内容的完整区域（因此，如果该区域不是完美的矩形，则接受保留黑色框架的其余部分）。

有人可以解释一下如何做到这一点吗，最好使用命令行工具？

在此处输入图片描述

imagemagick

3 个回答

  1. 对于简单干净的示例，您可以执行以下操作：使用 imagemagicktrim删除大部分外边框，然后尝试旋转 1 度（为现在较大图像的新添加像素添加匹配的黑色背景），再次修剪，然后查看图像尺寸是否缩小。取最佳缩小尺寸。

    file=in.png
convert "$file" -trim out.png
minwidth=$(identify -format '%w' out.png)
minrot=0
for rot in $(seq 1 30)
do      convert out.png -background black -rotate -"$rot" out2.png
        convert out2.png -trim out3.png
        width=$(identify -format '%w' out3.png)
        echo "$rot degrees, width $width"
        if [ $width -lt $minwidth ]
        then    minwidth=$width minrot=$rot
        else    break
        fi
done
echo "choose rotate $minrot for min width $minwidth"
convert out.png -background black -rotate -"$minrot" out2.png
convert out2.png -trim result.png
display result.png

    对于我得到的测试图像：

    1 degrees, width 381
2 degrees, width 375
3 degrees, width 369
4 degrees, width 363
5 degrees, width 355
6 degrees, width 359
choose 5 width=355

    带箭头文字的旋转图像

    如果实际帧比示例的单色性稍差一些，您可以尝试-trim在选项前加上前缀，-fuzz 15%以获得更近似的像素颜色比较。

    • 3
  2. Best Answer

    此答案试图通过使用 的功能来加快速度-trim，即在新图像的信息中保留旧画布内新图像的偏移量。首先，我们进行全局修剪以获得图像，其中：所需白色空间的最上角应与图像顶部相邻，所需白色空间的最左角应与图像左侧相邻。这是下图中虚线黄色矩形。

    我们重新分页此图像，使画布与新图像的大小相同。

    顶部的薄水平切片（高度见$stripwidth下方脚本）被放入文件 中line1.png，即红色矩形。它被修剪（放入文件 中out4.png），如蓝色矩形所示。%X结果图像的箭头偏移量应为找到最上角的位置。为了获得更好的估计，修剪图像的一半宽度（%w/2）被添加到此（下图中夸大了）。

    类似地，切出一个薄的垂直切片并修剪。偏移量%Y是找到最左角的位置，加上一半的高度%h/2。

    例如，如果红色条带的修剪结果line1.png为蓝色out4.png，则identify out4.png可能输出

    out4.png PNG 14x2 387x432+36+0 ...

    这表示图像为 14x2 像素，画布（line1.png）大小为 387x432，x 轴偏移量为 36 像素，y 轴偏移量为 0 像素。 带注释

    现在，我们得到了左上角三角形对边和邻边的长度。如果我们使用反正切计算角度，这就是使这个三角形消失所需的旋转，从而使上角与左边缘对齐。

    file=in.png
# fuzz='-fuzz 15%'
stripwidth=2
convert "$file" $fuzz -trim out.png
minwidth=$(identify -format '%w' out.png)

convert out.png +repage -crop ${minwidth}x${stripwidth}+0+0 line1.png
convert line1.png $fuzz -trim out4.png
opp=$(identify -format '0 %X +%w/2' out4.png)

ht=$(identify -format '%h' out.png)
convert out.png +repage -crop ${stripwidth}x${ht}+0+0 line2.png
convert line2.png $fuzz -trim out5.png
adj=$(identify -format '0 %Y +%h/2' out5.png)

minrot=$(echo "scale=2; pi=4*a(1); 
    opp=$opp; adj=$adj; 
    a(opp/adj)*180/pi" |
    bc -l)

convert out.png -background black -rotate -"$minrot" out2.png
convert out2.png $fuzz -trim result.png
display result.png

    请注意，a()中的 是 arctan（以弧度为单位）bc。identify -format用于%w %h %X %Y获取原始画布中修剪图像的宽度、高度、x 偏移量、y 偏移量。 额外的0是因为 imagemagick 添加了前导+符号，并且bc不处理它。

    结果是 5.76 度，如以下sh -x输出所示：

    + convert out.png +repage -crop 387x2+0+0 line1.png
+ convert line1.png -trim out4.png
++ identify -format '0 %X +%w/2' out4.png
+ opp='0 +36 +15/2'
++ identify -format %h out.png
+ ht=432
+ convert out.png +repage -crop 2x432+0+0 line2.png
+ convert line2.png -trim out5.png
++ identify -format '0 %Y +%h/2' out5.png
+ adj='0 +381 +19/2'
++ echo 'scale=2; pi=4*a(1); 
        opp=0 +36 +15/2; adj=0 +381 +19/2; 
        a(opp/adj)*180/pi'
++ bc -l
+ minrot=5.76
+ convert out.png -background black -rotate -5.76 out2.png
+ convert out2.png -trim result.png
    • 2

  3. 以下解决方案基于@meuh 的想法。如果您觉得我的解决方案有用，请为他的答案点赞。首先，我将发布我的代码，然后解释我所做的更改，仅提及不明显的内容。

    该代码基于一些对于我必须处理的图像来说是安全的假设：

    1. 原始图像中白色区域的左边缘相对于垂直线的旋转不超过 5 度。
    2. 原始图像中的白色区域至少为 2000 像素高、1000 像素宽。
    #!/usr/bin/bash

file=ScanImage7123.tif
stripwidth=4

convert "$file" -fuzz 20% -trim out.png
width=$(identify -format '%w' out.png)
height=$(identify -format '%h' out.png)

(( wd = (width / 2) ))
(( l1yoff = (height / 10) ))
(( l2yoff = (height - l1yoff) ))

convert out.png +repage -crop ${wd}x${stripwidth}+0+${l1yoff} line1.png
IFS=" x+" read a b x1 d < <(convert -fuzz 50% line1.png -format "%@" info:)

convert out.png +repage -crop ${wd}x${stripwidth}+0+${l2yoff} line2.png
IFS=" x+" read a b x2 d < <(convert -fuzz 50% line2.png -format "%@" info:)

(( a = (x1 - x2) ))
(( b = (l2yoff - l1yoff) ))
rad2deg="57.2957795130823208768"

angle=$(perl -E "say atan2(${a}, ${b}) * ${rad2deg}")

convert out.png -background black -rotate -${angle} out2.png
convert out2.png -fuzz 20% -trim result.png

    这里的想法是，我们实际上不需要找到白色区域的角。这很重要，因为对我来说，可靠地找到角是不可能的，即使尝试不同的 值stripwidth。

    我的真实世界图像来自扫描仪，这意味着白色区域的边缘不是很清晰。这使得找到顶角变得相当困难。通常，我们可以按以下方式找到顶边：在第一个convert操作（修剪）之后，转到第一行像素（在顶部），从左到右沿着它走，并在第一个白色像素处停止；然后你就找到了角落。

    如果白色区域已经是水平的或接近水平的，这实际上是不可能的，并且顶部边缘越不“清晰”，则越困难。

    因此，我将第二次操作裁剪的区域（“线”）convert从顶部边缘移开，距离为图像高度的十分之一。这确保了我们在该线（文件名）中有一个清晰且相对锐利的从黑色到白色的水平过渡line1.png。

    我想避免在第一行出现两次水平过渡（例如左侧黑色 -> 白色，右侧白色 -> 黑色）。这只是因为我不知道imagemagick如果该行中有多个过渡，下一步会发生什么。因此，在裁剪该行时，我只使用一半的图像宽度。[旁注：该行中仍可能有多个过渡，具体取决于白色区域的内容（例如黑色文本），但这在我的第一次测试中没有造成问题。]

    第三个convert操作输出类似 的内容0x10+45+0。部分0x10表示上述转换的尺寸，+45是X转换开始的坐标。这是我们想要的值；构造read将其保存在 中x1。

    第二条“线”（文件名 ）也采用同样的方法line2.png，从图像底部裁剪出十分之一的图像高度（第四个convert操作）。在下一行（第五个convert操作）中，X将第二行中黑色到白色的过渡坐标保存在 中x2。

    现在我们可以计算出第 1 行和第 2 行两个过渡之间的水平和垂直距离，并根据这些距离计算出旋转角度。

    我使用 Perl 来执行该计算，因为bc它没有提供该atan2()函数，在这种情况下我显然更喜欢它，因为它能够处理水平或垂直距离（甚至两者）的情况0。

    其余部分应该是不言自明的。

    • 2

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