C语言实现旋转图像（附带源码）

本项目用 C 语言实现了二维图像的旋转，包括 90° 顺时针、逆时针旋转，并支持非方形矩阵。这是计算机图形学和图像处理的基础算法，可用于图像编辑软件、游戏开发、人工智能图像处理等场景。

m0_61840987

1017人浏览 · 2025-02-04 00:15:00

m0_61840987 · 2025-02-04 00:15:00 发布

C 语言实现旋转图像

一、项目介绍

图像旋转是一种常见的图像处理操作，主要应用于 计算机视觉、游戏开发、图像编辑 等领域。本项目使用 C 语言 读取一个 二维矩阵（图像像素数据），并对其进行 顺时针或逆时针旋转 90°。

二、项目实现思路

1. 旋转规则

给定一个 N × N 的二维数组（矩阵）表示图像：

1  2  3
4  5  6
7  8  9

顺时针旋转 90° 结果：

7  4  1
8  5  2
9  6  3

逆时针旋转 90° 结果：

3  6  9
2  5  8
1  4  7

2. 旋转方法

顺时针 90° 旋转：
- 先转置矩阵（行变列）。
- 再水平翻转（交换左右列）。
逆时针 90° 旋转：
- 先转置矩阵（行变列）。
- 再垂直翻转（交换上下行）。

三、C 语言实现代码

#include <stdio.h>

#define N 3  // 定义图像矩阵大小

// 显示矩阵
void displayMatrix(int matrix[N][N]) {
    for (int i = 0; i < N; i++) {
        for (int j = 0; j < N; j++) {
            printf("%d ", matrix[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }
    printf("\n");
}

// 旋转矩阵顺时针 90°
void rotateClockwise(int matrix[N][N]) {
    // 1. 转置矩阵（matrix[i][j] 交换 matrix[j][i]）
    for (int i = 0; i < N; i++) {
        for (int j = i + 1; j < N; j++) {
            int temp = matrix[i][j];
            matrix[i][j] = matrix[j][i];
            matrix[j][i] = temp;
        }
    }

    // 2. 水平翻转（左右交换）
    for (int i = 0; i < N; i++) {
        for (int j = 0; j < N / 2; j++) {
            int temp = matrix[i][j];
            matrix[i][j] = matrix[i][N - j - 1];
            matrix[i][N - j - 1] = temp;
        }
    }
}

// 旋转矩阵逆时针 90°
void rotateCounterClockwise(int matrix[N][N]) {
    // 1. 转置矩阵（matrix[i][j] 交换 matrix[j][i]）
    for (int i = 0; i < N; i++) {
        for (int j = i + 1; j < N; j++) {
            int temp = matrix[i][j];
            matrix[i][j] = matrix[j][i];
            matrix[j][i] = temp;
        }
    }

    // 2. 垂直翻转（上下交换）
    for (int i = 0; i < N / 2; i++) {
        for (int j = 0; j < N; j++) {
            int temp = matrix[i][j];
            matrix[i][j] = matrix[N - i - 1][j];
            matrix[N - i - 1][j] = temp;
        }
    }
}

int main() {
    int image[N][N] = {
        {1, 2, 3},
        {4, 5, 6},
        {7, 8, 9}
    };

    printf("原始矩阵：\n");
    displayMatrix(image);

    // 顺时针旋转 90°
    rotateClockwise(image);
    printf("顺时针旋转 90°：\n");
    displayMatrix(image);

    // 逆时针旋转 90°（恢复原状）
    rotateCounterClockwise(image);
    printf("逆时针旋转 90°（恢复原始矩阵）：\n");
    displayMatrix(image);

    return 0;
}

四、代码解读

1. `displayMatrix()`

作用：打印 N × N 矩阵。

2. `rotateClockwise()`

作用：顺时针旋转 90°。
逻辑：
1. 转置矩阵（交换 matrix[i][j] 和 matrix[j][i]）。
2. 水平翻转（交换 matrix[i][j] 和 matrix[i][N-j-1]）。

3. `rotateCounterClockwise()`

作用：逆时针旋转 90°。
逻辑：
1. 转置矩阵（交换 matrix[i][j] 和 matrix[j][i]）。
2. 垂直翻转（交换 matrix[i][j] 和 matrix[N-i-1][j]）。

五、示例运行

运行结果：

原始矩阵：
1 2 3 
4 5 6 
7 8 9 

顺时针旋转 90°：
7 4 1 
8 5 2 
9 6 3 

逆时针旋转 90°（恢复原始矩阵）：
1 2 3 
4 5 6 
7 8 9

六、扩展功能

1. 旋转 180°

思路：

连续调用两次 rotateClockwise() 或 rotateCounterClockwise()。
或者直接 对角翻转 + 水平翻转：

void rotate180(int matrix[N][N]) {
    for (int i = 0; i < N; i++) {
        for (int j = 0; j < N / 2; j++) {
            int temp = matrix[i][j];
            matrix[i][j] = matrix[N - i - 1][N - j - 1];
            matrix[N - i - 1][N - j - 1] = temp;
        }
    }
}

2. 旋转 `M × N` 矩阵

对于 非方形矩阵：

创建新矩阵，将 matrix[i][j] 重新映射到 [j][M-1-i]。

void rotateRectangular(int rows, int cols, int matrix[rows][cols], int result[cols][rows]) {
    for (int i = 0; i < rows; i++) {
        for (int j = 0; j < cols; j++) {
            result[j][rows - i - 1] = matrix[i][j]; // 映射规则
        }
    }
}