C++-实现matlab的cart2pol（OpenCV）

Posted 2021-07-28 翟大宝Steven

场景需求

       matlab的cart2pol是搭配meshgrid常用的函数，将笛卡尔坐标转成极坐标，在3D图形绘制中起了非常关键的作用。C++中运用OpenCV也可以实现同样的效果。

功能函数代码

/**
* @brief UnitCart                    生成网格采样点（笛卡尔坐标）
* @param squaresize                  生成网格区域的尺寸
* @param x                           生成的x矩阵
* @param y                           生成的y矩阵
*/
void UnitCart(int squaresize, cv::Mat& x, cv::Mat& y) {
	CV_Assert(squaresize % 2 == 1);
	x.create(squaresize, squaresize, CV_32FC1);
	y.create(squaresize, squaresize, CV_32FC1);
	//设置边界
	x.col(0).setTo(-1.0);
	x.col(squaresize - 1).setTo(1.0f);
	y.row(0).setTo(1.0);
	y.row(squaresize - 1).setTo(-1.0f);

	float delta = 2.0f / (squaresize - 1.0f);  //两个元素的间隔

	//计算其他位置的值
	for (int i = 1; i < squaresize - 1; ++i) {
		x.col(i) = -1.0f + i * delta;
		y.row(i) = 1.0f - i * delta;
	}
}
/**
* @brief UnitPolar                   生成网格采样点（极坐标）
* @param squaresize                  生成网格区域的尺寸
* @param radius                      生成的radius矩阵
* @param angle                       生成的angle矩阵
* @param indegree                    标志位（false：弧度，true:角度）
*/
void UnitPolar(int squaresize, cv::Mat& radius,cv::Mat& angle, bool indegree) {
	cv::Mat x;
	cv::Mat y;
	UnitCart(squaresize, x, y);                //产生指定范围内的指定数量点数，相邻数据跨度相同
	cv::cartToPolar(x, y, radius, angle, indegree); //坐标转换
}

C++测试代码

#include<iostream>
#include<opencv2/opencv.hpp>
#include<ctime>
using namespace std;
using namespace cv;
void UnitCart(int squaresize, cv::Mat& x, cv::Mat& y);
void UnitPolar(int squaresize, cv::Mat& radius, cv::Mat& angle, bool indegree = false);
int main(void)
{
	cv::Mat radius, angle;
	int size = 1001;
	UnitPolar(size, radius, angle, false);
	imshow("radius", radius);
	imshow("angle", angle);
	waitKey(0);
	system("pause");
	return 0;
}
void UnitCart(int squaresize, cv::Mat& x, cv::Mat& y) {
	CV_Assert(squaresize % 2 == 1);
	x.create(squaresize, squaresize, CV_32FC1);
	y.create(squaresize, squaresize, CV_32FC1);
	//设置边界
	x.col(0).setTo(-1.0);
	x.col(squaresize - 1).setTo(1.0f);
	y.row(0).setTo(1.0);
	y.row(squaresize - 1).setTo(-1.0f);

	float delta = 2.0f / (squaresize - 1.0f);  //两个元素的间隔

	//计算其他位置的值
	for (int i = 1; i < squaresize - 1; ++i) {
		x.col(i) = -1.0f + i * delta;
		y.row(i) = 1.0f - i * delta;
	}
}
void UnitPolar(int squaresize, cv::Mat& radius,cv::Mat& angle, bool indegree) {
	cv::Mat x;
	cv::Mat y;
	UnitCart(squaresize, x, y);                //产生指定范围内的指定数量点数，相邻数据跨度相同
	cv::cartToPolar(x, y, radius, angle, indegree); //坐标转换
}

测试效果

图1 效果图

图2 matlab效果图

       如上图所示，C++所写的代码同matlab中cart2pol生成的radius和angle矩阵一致。

       注意一点，OpenCV自带的那个极坐标转化函数cartToPolar有精度限制，这个是我最近工作中发现的，我基于这个极坐标拟合的zernike倾斜面同最小二乘生成的倾斜面作减法，得到的居然是一个有周期性变化的面，按道理应该也得到一个斜面，所以后面我自己重新写了一个极坐标转换函数。。。

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