hom_mat2d_to_affine_par 的c#实现

hom_mat2d_to_affine_par 的c#实现

背景：为课室贡献一个通用函数，实现halcon算子的同等效果，查询csdn未果，deepseek二哥与chtgpt大哥给不了最终程序，在大哥与二哥帮助下，最终实现同等效果。

踩坑：1、缩放在x、y方向只输出正值，为负值时的翻转与对称的成像需要通过剪切值的正反去修正；
2、矩阵获得的变换过程对求解公式有影响，此处矩阵获得方式与halcon二维仿射变换矩阵获得方式一致（变换顺序：平移→旋转→剪切→缩放）

///
/// 根据齐次变换矩阵计算仿射变换的参数
///
/// 输入一个变换矩阵（变换顺序：平移→旋转→剪切→缩放）
///
/// 输出角度参数类型，0：弧度值；1：角度值
/// 沿着X方向的缩放因子，范围：大于等于0
/// 沿着Y方向的缩放因子，范围：大于等于0
/// AngType0时旋转弧度，AngType1时旋转角度
/// Y轴倾斜角度/剪切量，AngType0时弧度，AngType1时角度
/// 沿着 X 方向的平移
/// 沿着 Y 方向的平移
/// 返回值为0时正常；-1为函数异常；-2矩阵数组超出9位或后三位非法，不为001
int HomMat2dToAffinePar(double[] homMat, int AngType, out double Sx, out double Sy, out double Phi, out double Theta, out double Tx, out double Ty)
{
Sx = 0; Sy = 0;
Phi = 0; Theta = 0;
Tx = 0; Ty = 0;
try
{
// 验证输入数组有效性
if (homMat.Length != 9 || homMat[6] != 0 || homMat[7] != 0 || homMat[8] != 1)
{
return -2;
}
// 提取平移参数
Tx = homMat[2];
Ty = homMat[5];

            // 提取线性变换部分
            double a = homMat[0];
            double b = homMat[1];
            double c = homMat[3];
            double d = homMat[4];

            // 计算X轴缩放和旋转角度
            Sx = Math.Sqrt(a * a + c * c);
            if (Sx < 1e-10)
            { return -1; }
            // 计算旋转角度
            Phi = Math.Atan2(c, a); // 弧度

            // 计算Y轴缩放
            double cosPhi = Math.Cos(Phi);
            double sinPhi = Math.Sin(Phi);
            Sy = Math.Sqrt(Math.Pow((b * cosPhi + d * sinPhi), 2) + Math.Pow((d * cosPhi - b * sinPhi), 2));

            // 计算水平剪切参数
            double sd1 = (cosPhi * b) + (sinPhi * d);
            double sd2 = (cosPhi * d - sinPhi * b);
            Theta = Math.Atan(sd1 / sd2);

            // 根据缩放只输出正值对水平剪切的影响，修改剪切值
            if (sd2 <= 0)
            {
                Theta = sd1 <= 0 ? (Math.PI + Theta) : (-1 * (Math.PI + Theta));
            }
            else
            {
                Theta = (Theta * -1);
            }

            // 将弧度标准化到[-π, π]范围
            if (Phi > Math.PI)
            {
                Phi -= (2 * Math.PI);
            }
            else if (Phi < -Math.PI)
            {
                Phi += (2 * Math.PI);
            }
            if (Theta > Math.PI)
            {
                Theta -= (2 * Math.PI);
            }
            else if (Theta < -Math.PI)
            {
                Theta += (2 * Math.PI);
            }
            // 将弧度转为角度
            if (AngType == 1)
            {
                Phi = Phi * (180 / Math.PI);
                Theta = Theta * (180 / Math.PI);
            }
            return 0;
        }
        catch (Exception e)
        {
            return -1;
        }
    }

使用演示：在任意函数中实现

   double[] g_CalibBYto6AxisHomMat3Test = { 0.99950, 0.000441, -160.94621, 0.00135, -1.000664, 110.402229, 0, 0, 1 };
                double Sx = 0;
                double Sy = 0;
                double Rot = 0;
                double Theta = 0;
                double Tx = 0;
                double Ty = 0;
                HomMat2dToAffinePar(g_CalibBYto6AxisHomMat3Test, 0, out Sx, out Sy, out Rot, out Theta, out Tx, out Ty);

测试结果：halcon算子hom_mat2d_to_affine_par与c#函数对比一致