第04章几何变换

4.1 几何参数语法

GraphicsMagick 使用统一的 Geometry 字符串 来描述尺寸、位置和偏移量：

标准格式：[WxH][+X+Y][!@%<>^]

W  — 宽度
H  — 高度
X  — X 偏移
Y  — Y 偏移
!  — 强制忽略宽高比
@  — 按像素总数缩放
%  — 按百分比缩放
>  — 仅缩小（大于目标尺寸时）
<  — 仅放大（小于目标尺寸时）
^  — 填充裁剪（保证覆盖目标区域）

Geometry 示例

表达式	含义
`800`	宽度 800，高度按比例
`x600`	高度 600，宽度按比例
`800x600`	限制在 800×600 范围内，保持比例
`800x600!`	强制缩放到 800×600（可能变形）
`800x600>`	仅当原图大于 800×600 时缩放
`800x600<`	仅当原图小于 800×600 时放大
`800x600^`	保证覆盖 800×600 区域（可能超出）
`800x600+100+50`	800×600，偏移 (100,50)
`50%`	缩放到 50%
`120000@`	缩放到约 120000 像素总数

4.2 缩放 (Resize)

4.2.1 基本缩放

# 按宽度缩放（高度自动计算）
gm convert -resize 800 input.jpg output.jpg

# 按高度缩放
gm convert -resize x600 input.jpg output.jpg

# 按百分比缩放
gm convert -resize 50% input.jpg output.jpg
gm convert -resize 200% input.jpg output.jpg

# 指定最大范围（保持比例）
gm convert -resize "800x600" input.jpg output.jpg

4.2.2 缩放模式详解

# 模式 1：保持比例，限制最大尺寸
# 原图 1920x1080 → 输出 800x450
gm convert -resize "800x600" input.jpg output.jpg

# 模式 2：强制指定尺寸（可能变形）
# 原图 1920x1080 → 输出 800x600（拉伸）
gm convert -resize "800x600!" input.jpg output.jpg

# 模式 3：仅缩小（大于目标时才处理）
# 原图 1920x1080 → 输出 800x450（缩小）
# 原图 400x300  → 输出 400x300（不变）
gm convert -resize "800x600>" input.jpg output.jpg

# 模式 4：仅放大（小于目标时才处理）
# 原图 400x300  → 放大到 800x600
# 原图 1920x1080 → 不变
gm convert -resize "800x600<" input.jpg output.jpg

# 模式 5：填充裁剪（保证覆盖目标区域，可能裁掉边缘）
# 原图 1920x1080 (16:9) → 目标 800x600 (4:3)
# 先缩放到 1067x600（覆盖 800x600），再裁掉多余部分
gm convert -resize "800x600^" \
  -gravity center -extent "800x600" \
  input.jpg output.jpg

4.2.3 缩放质量与滤波器

# 默认使用 Lanczos 滤波器（高质量）

# 指定不同的插值滤波器
gm convert -filter Lanczos -resize 50% input.jpg output.jpg
gm convert -filter Mitchell -resize 50% input.jpg output.jpg
gm convert -filter Catrom -resize 50% input.jpg output.jpg
gm convert -filter Gaussian -resize 50% input.jpg output.jpg
gm convert -filter Box -resize 50% input.jpg output.jpg
gm convert -filter Point -resize 50% input.jpg output.jpg

滤波器	质量	速度	适用场景
Lanczos	⭐⭐⭐⭐⭐	慢	高质量缩放（默认）
Mitchell	⭐⭐⭐⭐	中	平滑缩小
Catrom	⭐⭐⭐⭐	中	锐利缩小
Gaussian	⭐⭐⭐	中	模糊缩放效果
Box	⭐⭐	快	快速缩小（整数倍）
Point	⭐	最快	像素艺术（最近邻）
Sinc	⭐⭐⭐⭐⭐	最慢	理论最优（振铃效应）

4.2.4 业务场景：Web 响应式图片

#!/bin/bash
# generate_responsive.sh
# 为响应式 Web 设计生成多尺寸图片

INPUT="$1"
BASENAME=$(basename "${INPUT%.*}")

# 响应式断点
declare -A BREAKPOINTS=(
  ["xs"]="480"    # 手机
  ["sm"]="768"    # 平板竖屏
  ["md"]="1024"   # 平板横屏
  ["lg"]="1440"   # 桌面
  ["xl"]="1920"   # 大屏
)

for name in "${!BREAKPOINTS[@]}"; do
  width="${BREAKPOINTS[$name]}"
  gm convert "$INPUT" \
    -filter Lanczos \
    -resize "${width}>" \
    -quality 85 \
    -strip \
    "output_${BASENAME}_${name}.jpg"
  size=$(gm identify -format "%b" "output_${BASENAME}_${name}.jpg")
  echo "${name} (${width}px): ${size}"
done

4.3 裁剪 (Crop)

4.3.1 基本裁剪

# 从左上角 (0,0) 裁剪 400x300 区域
gm convert -crop 400x300+0+0 input.jpg output.jpg

# 从指定位置开始裁剪
gm convert -crop 400x300+100+50 input.jpg output.jpg

# 从中心裁剪
gm convert -gravity center -crop 400x300+0+0 input.jpg output.jpg

4.3.2 Gravity 锚点

-gravity 参数设置裁剪的参考锚点：

NorthWest (左上)    North (上)    NorthEast (右上)
West (左)           Center (中)   East (右)
SouthWest (左下)    South (下)    SouthEast (右下)

# 从右下角裁剪
gm convert -gravity SouthEast -crop 200x200+0+0 input.jpg output.jpg

# 从顶部中心裁剪（适合人像去底部）
gm convert -gravity North -crop 800x400+0+0 portrait.jpg output.jpg

4.3.3 自动裁剪

# 自动去除边缘空白/纯色边框
gm convert -trim input.jpg output.jpg

# 带容差的 trim（允许颜色微小差异）
gm convert -fuzz 5% -trim input.jpg output.jpg

# 增加 trim 后的边距
gm convert -trim +repage -bordercolor white -border 20 input.jpg output.jpg

4.3.4 业务场景：智能裁剪头像

#!/bin/bash
# crop_avatar.sh — 将照片裁剪为正方形头像
# 用法: ./crop_avatar.sh input.jpg 200

INPUT="$1"
SIZE="${2:-200}"

# 获取原始尺寸
WH=$(gm identify -format "%wx%h" "$INPUT")
W=$(echo $WH | cut -dx -f1)
H=$(echo $WH | cut -dx -f2)

# 计算裁剪区域（取短边为基准）
if [ "$W" -gt "$H" ]; then
  OFFSET=$(( (W - H) / 2 ))
  CROP="${H}x${H}+${OFFSET}+0"
else
  OFFSET=$(( (H - W) / 2 ))
  CROP="${W}x${W}+0+${OFFSET}"
fi

gm convert "$INPUT" \
  -crop "$CROP" \
  -resize "${SIZE}x${SIZE}!" \
  -quality 90 \
  "avatar_${SIZE}.jpg"

echo "已生成 ${SIZE}x${SIZE} 头像: avatar_${SIZE}.jpg"

4.4 旋转 (Rotate)

4.4.1 基本旋转

# 顺时针旋转 90°
gm convert -rotate 90 input.jpg output.jpg

# 旋转 180°（倒置）
gm convert -rotate 180 input.jpg output.jpg

# 逆时针旋转 90°（即 270°）
gm convert -rotate 270 input.jpg output.jpg
gm convert -rotate "-90" input.jpg output.jpg

# 自由角度旋转
gm convert -rotate 30 input.jpg output.jpg

4.4.2 旋转与背景色

自由角度旋转后，空白区域会填充背景色：

# 默认黑色背景
gm convert -rotate 30 input.jpg output.jpg

# 指定白色背景
gm convert -background white -rotate 30 input.jpg output.jpg

# 透明背景（需要 PNG 格式）
gm convert -background none -rotate 30 input.jpg output.png

# 指定任意颜色
gm convert -background '#FF6B6B' -rotate 45 input.jpg output.jpg

4.4.3 自动旋转（EXIF 方向）

数码相机拍摄的照片通常包含 EXIF 方向标记：

# 根据 EXIF 信息自动校正方向
gm convert -auto-orient input.jpg output.jpg

# 查看 EXIF 方向
gm identify -verbose input.jpg | grep -i "orientation"

EXIF 方向值	含义	需要的操作
1	正常	无
2	水平翻转	-flop
3	旋转 180°	-rotate 180
4	垂直翻转	-flip
5	顺时针 90° + 水平翻转	-rotate 90 -flop
6	顺时针 90°	-rotate 90
7	逆时针 90° + 水平翻转	-rotate -90 -flop
8	逆时针 90°	-rotate -90

4.5 翻转 (Flip & Flop)

# 垂直翻转（上下颠倒）
gm convert -flip input.jpg output.jpg

# 水平翻转（左右镜像）
gm convert -flop input.jpg output.jpg

# 同时翻转（等价于旋转 180°）
gm convert -flip -flop input.jpg output.jpg

4.6 扩展与填充 (Extent & Border)

4.6.1 Extent — 扩展画布

# 扩展画布到指定大小（锚点控制方向）
# 在底部添加空白
gm convert -gravity North -extent 800x1000 \
  -background white input.jpg output.jpg

# 居中扩展，四周添加边距
gm convert -gravity center -extent 1000x800 \
  -background '#f0f0f0' input.jpg output.jpg

4.6.2 Border — 添加边框

# 添加 10px 灰色边框
gm convert -border 10 -bordercolor gray input.jpg output.jpg

# 不对称边框
gm convert -border 20x10 -bordercolor black input.jpg output.jpg
# 20x10 表示左右各20px，上下各10px

4.7 仿射变换 (Affine Transform)

仿射变换包括缩放、旋转、剪切和平移的组合：

# 使用 -affine 和 -transform 进行仿射变换
# 参数: sx rx ry sy tx ty
# sx,sy — 缩放因子
# rx,ry — 旋转/剪切因子
# tx,ty — 平移量

# 示例：缩放 + 旋转
gm convert \
  -affine 0.866,0.5,-0.5,0.866,0,0 \
  -transform input.jpg output.jpg

# 示例：水平剪切 (Shear)
gm convert -shear 30x0 input.jpg output.jpg

# 示例：垂直剪切
gm convert -shear 0x30 input.jpg output.jpg

# 示例：同时水平和垂直剪切
gm convert -shear 20x15 input.jpg output.jpg

4.8 透视变换 (Perspective)

透视变换可以校正拍摄角度导致的变形：

# 使用 -distort Perspective 进行透视校正
# 需要指定 4 个源点和 4 个目标点

# 示例：校正倾斜拍摄的文档
gm convert \
  -distort Perspective \
  "0,0 50,10  300,0 280,30  300,400 290,380  0,400 30,390" \
  input.jpg output.jpg

# Point 格式：src_x,src_y dst_x,dst_y
# 四个角的映射关系

透视变换参数说明

原始图四个角          目标图四个角
(0,0)──────(W,0)  →  (x1,y1)──────(x2,y2)
  │          │          │            │
  │          │          │            │
(0,H)──────(W,H)  →  (x3,y3)──────(x4,y4)

4.9 卷曲与变形 (Distort)

GraphicsMagick 支持多种 distortion（扭曲）模式：

# 查看支持的 distort 方法
gm convert -list distort

# Barrel 桶形畸变校正
gm convert -virtual-pixel edge \
  -distort Barrel "0.1 0.0 0.0 1.0" \
  input.jpg output.jpg

# BarrelInverse 枕形畸变
gm convert -virtual-pixel edge \
  -distort BarrelInverse "0.1 0.0 0.0 1.0" \
  input.jpg output.jpg

4.10 综合实战

场景：电商商品图片标准化

#!/bin/bash
# product_standardize.sh
# 电商商品图片标准化处理

INPUT="$1"
OUTPUT_DIR="product_output"
mkdir -p "$OUTPUT_DIR"

BASENAME=$(basename "${INPUT%.*}")

echo "处理: $INPUT"

# 步骤 1：自动旋转（EXIF 校正）
gm convert -auto-orient "$INPUT" /tmp/oriented.jpg

# 步骤 2：智能裁剪为正方形
WH=$(gm identify -format "%wx%h" /tmp/oriented.jpg)
W=$(echo $WH | cut -dx -f1)
H=$(echo $WH | cut -dx -f2)
if [ "$W" -gt "$H" ]; then
  gm convert -gravity center -crop "${H}x${H}+0+0" +repage \
    /tmp/oriented.jpg /tmp/cropped.jpg
else
  gm convert -gravity center -crop "${W}x${W}+0+0" +repage \
    /tmp/oriented.jpg /tmp/cropped.jpg
fi

# 步骤 3：生成多种尺寸
for size in 400 800 1200; do
  gm convert /tmp/cropped.jpg \
    -filter Lanczos \
    -resize "${size}x${size}!" \
    -quality 90 \
    -strip \
    -background white \
    -gravity center \
    -extent "${size}x${size}" \
    "$OUTPUT_DIR/${BASENAME}_${size}.jpg"
  echo "  ✅ ${size}x${size} 已生成"
done

# 清理临时文件
rm -f /tmp/oriented.jpg /tmp/cropped.jpg

echo "完成！文件输出到 $OUTPUT_DIR/"

4.11 变换操作速查表

操作	命令	说明
等比缩放	`-resize 800`	按宽度等比
百分比缩放	`-resize 50%`	按百分比
强制尺寸	`-resize 800x600!`	可能变形
仅缩小	`-resize 800x600>`	大于才缩
仅放大	`-resize 800x600<`	小于才放
填充裁剪	`-resize 800x600^` + `-extent`	覆盖后裁
固定裁剪	`-crop 400x300+X+Y`	区域裁剪
居中裁剪	`-gravity center -crop 400x300+0+0`	中心裁
自动去边	`-trim`	去纯色边
旋转	`-rotate 90`	顺时针度数
EXIF 旋转	`-auto-orient`	自动校正
垂直翻转	`-flip`	上下颠倒
水平翻转	`-flop`	左右镜像
剪切	`-shear 30x0`	水平剪切
扩展画布	`-extent WxH`	扩展到
添加边框	`-border N`	N像素边框

4.12 本章小结

要点	说明
Geometry 字符串是核心语法	`WxH+X+Y!@%<>^`
`>` 和 `<` 很常用	Web 图片处理中避免放大很重要
`-gravity` 控制锚点	裁剪/扩展时至关重要
`-auto-orient` 处理手机照片	几乎所有上传处理都应加上
`-resize` 选对滤波器	Lanczos 是默认高质量选择
仿射/透视变换更高级	文档校正、畸变校正等场景

扩展阅读

上一章：第03章基本操作 下一章：第05章颜色处理

强曰为道

第04章 几何变换

第04章 几何变换

4.1 几何参数语法

Geometry 示例

4.2 缩放 (Resize)

4.2.1 基本缩放

4.2.2 缩放模式详解

4.2.3 缩放质量与滤波器

4.2.4 业务场景：Web 响应式图片

4.3 裁剪 (Crop)

4.3.1 基本裁剪

4.3.2 Gravity 锚点

4.3.3 自动裁剪

4.3.4 业务场景：智能裁剪头像

4.4 旋转 (Rotate)

4.4.1 基本旋转

4.4.2 旋转与背景色

4.4.3 自动旋转（EXIF 方向）

4.5 翻转 (Flip & Flop)

4.6 扩展与填充 (Extent & Border)

4.6.1 Extent — 扩展画布

4.6.2 Border — 添加边框

4.7 仿射变换 (Affine Transform)

4.8 透视变换 (Perspective)

透视变换参数说明

4.9 卷曲与变形 (Distort)

4.10 综合实战

场景：电商商品图片标准化

4.11 变换操作速查表

4.12 本章小结

扩展阅读

第04章几何变换

第04章几何变换