[BMP]ビットマップの回転

＜※ 1/17追記＞

下記ソースではちょっとしたバグがあります。

例えば180度回転したとき、元画像の最上端と最右ラインの

ピクセルが表示されません。かつ左と下のラインに空白ができます。

下記だと、例えば100*200の画像で180度回転させたとき、回転後画像の

(0, 0)に対応する座標が（100, 200）となるためです。

座標として、そして画素を持つデータとして有効な範囲は（99, 199）までです。

直した記事はこちら

成長の過程ということで、下記は残します。正月だったし。

1週間悩みに悩んでやっと動くところまで。

あけましておめでとうございます。

90°回転
135度回転

[作成環境]

・Visual Studi 2008 Standart Edition

・MFC-ダイアログベース

[基本的な流れ]

①元画像情報取得（幅、高さ、画像データ）

②回転角から新しい幅と高さを計算

③回転後の座標に対応する座標を元の画像からもってくる

④回転後のデータを元に、ビットマップ作成

⑤描画

[画像回転について]

座標（cx, cy）を中心に（x1, y1）をR(rad)回転させたときの回転後の座標（x2, y2）

x2 = (x1 - cx) * cos(-R) - (y1 - cy) * sin(-R) + cx

y2 = (x1 - cx) * sin(-R) + (y1 - cy) * cos(-R) + cy

となる。

ただし、元の画像から回転後の座標を求めると、計算過程により

一部回転後画像に穴があいてしまう。

これを解消するために、回転後の座標から、対応する元の画像の座標を

算出し、あてはめていくという手法を取る。

x1 = (x2 - cx) * cos(R) - (y2 - cy) * sin(R) + cx

y1 = (x2 - cx) * sin(R) + (y2 - cy) * cos(R) + cy

回転角からの座標計算は数学的な分野になるため、求め方の詳細については割愛。

というかわからないし、計算してみるのも面倒くさい。

画像中心を原点に回転させる場合、角度によっては元の画像よりも高さ、幅ともに

大きくなる。

画像が収まりきるように、回転後の幅と高さも計算する必要がある。

元の画像の幅（sw)と高さ（sh）をR(rad)回転した後の幅（dw）と高さ（dh）は

dw = | sw * cos(R) | + | sh * sin(R) | （ |～～| は絶対値）

dh = | sw * sin(R) | + | sh * cos(R) |

上記を元にしたコード。

private:
　　CSpinButtonCtrl m_spinctrl; // スピンコントロール
　　CBitmap m_srcBmp;　　　　　// 元画像
　　int m_srcWidth;　　　　　　　　// 元画像幅
　　int m_srcHeight;　　　　　　　　// 元画像高さ
　　RGBQUAD *m_psrcData;　　// 元画像データポインタ
　　int m_dstWidth;　　　　　　　　 // 回転後幅
　　int m_dstHeight;　　　　　　　　// 回転後高さ
　　RGBQUAD *m_pdstData;　　 // 回転後データ
　　int m_spinDeg;　　　　　　　　　// 回転任意角

BOOL CRotateBMPDlg::OnInitDialog()
{

　　・・・中略

　　// TODO: 初期化をここに追加します。
　　// スピンコントロール初期化
　　m_spinctrl.SetRange(0,360);

　　// 元画像の取得
　　m_srcBmp.Attach((HBITMAP)LoadImage(0,_T("C:\\sample.bmp"),IMAGE_BITMAP,0,0,LR_LOADFROMFILE));

　　// BITMAP構造体の取得
　　BITMAP srcBmpInfo;
　　m_srcBmp.GetBitmap(&srcBmpInfo);

　　// 元画像幅、高さの取得
　　m_srcWidth = srcBmpInfo.bmWidth;
　　m_srcHeight = srcBmpInfo.bmHeight;

　　// 元画像データの取得
　　m_psrcData = new RGBQUAD [ m_srcWidth * m_srcHeight];
　　m_srcBmp.GetBitmapBits(m_srcWidth * m_srcHeight * sizeof(RGBQUAD), m_psrcData);

　　// 初期画像は回転なし
　　RotateBMP(0);

　　return TRUE; // フォーカスをコントロールに設定した場合を除き、TRUE を返します。
}

void CRotateBMPDlg::OnPaint()
{
　　if (IsIconic())
　　{
　　　　・・・中略
　　}
　　else
　　{
　　　　CDialog::OnPaint();

　　　　// 回転後画像がなかったら即リターン
　　　　if(m_pdstData == NULL) return;

　　　　CDC *pDC = GetDC();　// デバイスコンテキスト
　　　　CDC dcMem;　　　　　　　// メモリデバイスコンテキスト
　　　　dcMem.CreateCompatibleDC(pDC);

　　　　CBitmap rot; // 回転後ビットマップ
　　　　CBitmap *old; // 古いビットマップオブジェクト

　　　　// 回転後ビットマップ作成

　　　　rot.CreateCompatibleBitmap(pDC, m_dstWidth, m_dstHeight);

　　　　// 作成したビットマップに回転データを登録する
　　　　rot.SetBitmapBits(m_dstWidth * m_dstHeight * sizeof(RGBQUAD), m_pdstData);

　　　　old = dcMem.SelectObject(&rot);

　　　　// 転送処理

　　　　pDC->BitBlt(0,0,m_dstWidth,m_dstHeight,&dcMem,0,0,SRCCOPY);

　　　　dcMem.SelectObject(old);

　　　　// 終了処理

　　　　rot.DeleteObject();
　　　　dcMem.DeleteDC();
　　　　ReleaseDC(pDC);
　　}
}

// 回転処理
void CRotateBMPDlg::RotateBMP(int theta)
{
　　// deg → rad変換
　　double rad = (theta * M_PI / 180);

　　// 回転後の高さと幅取得
　　m_dstWidth = (int)((fabs(m_srcWidth * cos(rad)) + fabs(m_srcHeight * sin(rad))) + 0.5);
　　m_dstHeight = (int)((fabs(m_srcWidth * sin(rad)) + fabs(m_srcHeight * cos(rad))) + 0.5);

　　// 元画像、回転後画像の中心座標計算
　　int srcCX = m_srcWidth/2;
　　int srcCY = m_srcHeight/2;
　　int dstCX = m_dstWidth/2;
　　int dstCY = m_dstHeight/2;

　　// 回転後イメージ格納バッファ
　　if(m_pdstData != NULL) delete [] m_pdstData;

　　m_pdstData = new RGBQUAD [ m_dstWidth * m_dstHeight ];
　　memset(m_pdstData, 0x00, m_dstWidth * m_dstHeight * sizeof(RGBQUAD));

　　// sin、cos値を事前に計算（注１）
　　int int_sin = (int)(sin(rad) * 1024);
　　int int_cos = (int)(cos(rad) * 1024);

　　// 元画像、回転後座標
　　int srcX, srcY, dstX, dstY;

　　// 回転後イメージから元イメージの位置算出
　　for(dstY = 0; dstY < m_dstHeight; dstY++)
　　{
　　　　for(dstX = 0; dstX < m_dstWidth; dstX++)
　　　　{

　　　　　　// 回転後の座標から対応する元画像の位置を計算（注１）
　　　　　　srcX = (((dstX - dstCX)*int_cos - (dstY - dstCY)*int_sin) >> 10) + srcCX;
　　　　　　srcY = (((dstX - dstCX)*int_sin + (dstY - dstCY)*int_cos) >> 10) + srcCY;

　　　　　　if(srcX>=0 && srcX<m_srcWidth && srcY>=0 && srcY<m_srcHeight)
　　　　　　{
　　　　　　　　m_pdstData[dstX + dstY*m_dstWidth] = m_psrcData[srcX + srcY*m_srcWidth];
　　　　　　}
　　　　}
　　}
}

※RGBQUADについて

メモリ確保の際にRGBQUAD型で（幅×高さ）分取ることによって、

1ピクセル単位の色データを丸ごと回転後のピクセルへコピーしている。

※注１

処理を高速にするための処理。

→sin、cosの計算は処理時間が結構かかるのでループの外で事前に計算。

→浮動小数点よりも整数のほうが処理が早い。

詳しくは、下記の参考サイト参照。

また、この段階では画像の穴抜けはないが、エッジが汚い。

これを解消するために、線形補間というものがあるようだが、

上記コードでは未反映。これも下記サイトで説明されています。

＜参考URL＞TSUGU software atelier