在QGraphicsView中精确地以鼠标为锚缩放图片

在pyqt中以鼠标所在位置为锚点缩放图片-CSDN博客中的第一个示例中，通过简单设置：

self.setTransformationAnchor(QGraphicsView.AnchorUnderMouse)

使得QGraphicsView具有了以鼠标为锚进行缩放的功能。但是，其内部应当是利用了滚动条的移动来实现的，类似于下面这样：

// 连接滚动条信号，实时更新场景偏移值，在图片放大到超过视图区域时，

// 继续放大图片，鼠标位置对应的图片上的点不会在视图区移动
connect(horizontalScrollBar(), &QScrollBar::valueChanged, this, [this](int value) {
sceneOffset.setX(-value); // 注意负号
});

connect(verticalScrollBar(), &QScrollBar::valueChanged, this, [this](int value) {
sceneOffset.setY(-value); // 注意负号
});

所以，当图片项缩小到视图范围以内，滚动条不再起作用时，就丧失了以鼠标为锚缩放图片的特性。同一篇文章的第二个示例用QLabel作为图片容器实现了严格的以鼠标为锚缩放图片的效果，但正如该文所指出的，涉及图片平移缩放等各种变换的程序，最佳的图片容器仍然是QGraphicsView，那么，如何在QGraphicsView中实现精确的以鼠标为锚缩放图片的效果呢？

这个问题实际上比以QLabel作为图片容器要复杂一些，因为以QLabel作为图片容器时，只有一个坐标系统，也就是以QLabel左上角为原点的坐标系统，容器中的所有图片的位置设置都相对于QLabel左上角计算。但是，在QGraphicsView框架中，却涉及三个坐标系统：
1、视图坐标系统（QGraphicsView的坐标系统）：以QGraphicsView容器左上角为原点，并且从不变化。

2、场景坐标系统（QGraphicsScene的坐标系统）：QGraphicsScene代表一个没有边界、没有大小的舞台（画布），它的原点是给QGraphicsItem定位的逻辑原点，在QGraphicsView的坐标系统中的值可能随着变换操作发生变化。在没有对场景做任何缩放和移动等变换的时候，这个逻辑原点等于QGraphicsView坐标系统中的原点坐标(0,0)。

3、图片项坐标系统（QGraphicsItem的坐标系统）：在QGraphicsView框架中，图片等各种图形元素是在不同的QGraphicsItem中加载的，也就是说，一张图片就是一个QGraphicsItem（具体来说位图可以用QGraphicsPixmapItem来加载）。QGraphicsPixmapItem中的图片也有一个以自身左上角为原点的像素坐标系统，这个原点相对于场景坐标系统原点的坐标由QGraphicsItem::setPos()方法设置，可以通过QGraphicsItem::pos()方法取得。无论场景如何移动和变换，只要图形本身没有在场景上发生过位置变换，QGraphicsItem::pos()方法的返回值都是不变的。

如果要将QGraphicsItem的位置设置为视图坐标系统中的点(x,y)，需要以下步骤：
1、定义想要放置Item的点target_view_point，其在视图坐标系统中的坐标为 (x,y)。
2、使用 QGraphicsView::mapToScene() 方法将这个视图坐标转换为场景坐标 scene_point。无论对视图做了什么变换（例如缩放和平移等），QGraphicsView框架都会自行处理，只要(x,y)不变，scene_point也不会发生变化。
3、使用 QGraphicsItem::setPos() 方法将QGraphicsItem左上角放置在转换后的场景坐标 scene_point。
示例代码如下：

from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QGraphicsView, QGraphicsScene, QGraphicsRectItem
from PyQt5.QtCore import Qt, QPointif __name__ == '__main__':app = QApplication([])scene = QGraphicsScene()view = QGraphicsView(scene)view.setWindowTitle("Place Item at View Coordinate")# 程序窗体将显示在屏幕(100, 100)的位置，这个点也就是视图坐标系的原点(0, 0)view.setGeometry(100, 100, 400, 300)# 您想要放置Item的视图坐标view_x = 50view_y = 75# 视图坐标系中的坐标(50, 75)，屏幕坐标系中的坐标(150, 175)target_view_point = QPoint(view_x, view_y)# 将视图坐标转换为场景坐标，这个值由QGraphicsView框架计算得出，自己难以简单计算scene_point = view.mapToScene(target_view_point)# 创建一个QGraphicsRectItemrect = QGraphicsRectItem(0, 0, 50, 50)# 将QGraphicsRectItem左上角放置在转换后的场景坐标，也就放置在视图坐标系中的坐标(50, 75)处rect.setPos(scene_point)scene.addItem(rect)view.show()app.exec_()

根据对上述坐标系统之间的关系的理解，可以通过以下步骤实现QGraphicsView中以鼠标为锚点缩放图片的效果（仅考虑简单的平移缩放变换，图片项为pixmapItem ，缩放因子为zoomFactor，用C++的形式写伪代码）：

1、获取鼠标在缩放前图片上的场景坐标：

1.1、将鼠标的视图坐标 mousePos 转换为场景坐标

mouseScenePos = mapToScene(mousePos.toPoint());

1.2、计算 mouseScenePos 相对于 pixmapItem 缩放前的场景坐标 pixmapItem->pos() 的偏移量：

offsetToMouse = mouseScenePos - pixmapItem->pos();

应当说明的是，这一步还有一个更健壮、更安全、适用能力更强、直接利用Qt Graphics View 框架内部的坐标转换机制的做法：

offsetToMouse = pixmapItem->mapFromScene(mouseScenePos);

QGraphicsItem::mapFromScene(scenePoint): 这个函数的作用是将一个点从场景 (Scene) 的坐标系转换到该图形项 (item) 的局部坐标系。它考虑了该图形项自身以及其所有父项的完整变换（包括平移、缩放、旋转），返回值是这个点相对于该图形项左上角原点 (0,0) 的坐标。mapFromScene() 会正确处理图形项的平移、旋转和缩放。如果手动对 item 调用了 setRotation() 或 setScale()，或者它的父项有变换，那么简单的 scenePoint - item->pos() 就会得到错误的结果，而 mapFromScene() 仍然是正确的。因此，除非是确信极为简单的只有平移变换且不存在父项变换的情况，才推荐使用scenePoint - item->pos()手工计算的方式将场景坐标转换为图形项的局部坐标。

2、计算缩放后鼠标在图片上的场景坐标应该在的位置：

2.1、由于缩放是以 pixmapItem 的左上角为原点进行的（默认情况），那么 offsetToMouse 这个向量也应该被缩放 zoomFactor 倍。因此，缩放后鼠标在图片上的目标场景坐标应该是：

targetMouseScenePos = pixmapItem->pos() + offsetToMouse * zoomFactor;

注意，此时 pixmapItem->pos()的值与缩放前相比并未改变。

3、计算 pixmapItem 需要移动的偏移量：

为了使缩放后鼠标的目标场景坐标 targetMouseScenePos 与缩放前的鼠标场景坐标 mouseScenePos 在视图中的位置保持一致，pixmapItem 需要移动一定的距离。这个移动的距离按下式计算：

deltaMove = mouseScenePos - targetMouseScenePos;

4、更新 pixmapItem 的位置：

将 pixmapItem 的当前位置加上这个 deltaMove：

pixmapItem->setPos(pixmapItem->pos() + deltaMove);

根据上述步骤实现的在QGraphicsView中以鼠标为锚点缩放图片的完整Python示例如下：

from PyQt5.QtWidgets import (QApplication, QMainWindow, QGraphicsView, QGraphicsScene, QGraphicsItem,QPushButton, QVBoxLayout, QFileDialog, QWidget
)
from PyQt5.QtGui import QPixmap
from PyQt5.QtCore import Qt, QPointF
import sysclass ImageViewer(QGraphicsView):def __init__(self, parent=None):super().__init__(parent)self.scene = QGraphicsScene(self)self.setScene(self.scene)# 保存原始图片和缩放信息self.original_pixmap = None  # 原始图片self.pixmap_item = None      # 场景中的图片项self.scale_factor = 1.0      # 缩放因子self.scene_offset = QPointF(0, 0)  # 场景在视图中的偏移量# 设置视图属性self.setDragMode(QGraphicsView.ScrollHandDrag)self.setHorizontalScrollBarPolicy(Qt.ScrollBarAlwaysOff)self.setVerticalScrollBarPolicy(Qt.ScrollBarAlwaysOff)self.setViewportUpdateMode(QGraphicsView.FullViewportUpdate)# 固定视图大小self.setFixedSize(600, 600)def add_image(self, image_path):"""加载图片并显示"""self.scene.clear()self.original_pixmap = QPixmap(image_path)if self.original_pixmap.isNull():return# 初始化显示self.scale_factor = 1.0self.pixmap_item = self.scene.addPixmap(self.original_pixmap)self.pixmap_item.setTransformationMode(Qt.SmoothTransformation)# 计算初始缩放以适应视图view_size = self.size()scale = min(view_size.width() / self.original_pixmap.width(),view_size.height() / self.original_pixmap.height())# 应用初始缩放self.scale_factor = scalescaled_pixmap = self.original_pixmap.scaled(self.original_pixmap.size() * scale,Qt.KeepAspectRatio,Qt.SmoothTransformation)self.pixmap_item.setPixmap(scaled_pixmap)# 设置图片项可移动self.pixmap_item.setFlag(QGraphicsItem.ItemIsMovable) # 计算居中位置self.scene_offset = QPointF((view_size.width() - scaled_pixmap.width()) / 2,(view_size.height() - scaled_pixmap.height()) / 2)self.setSceneRect(0, 0, view_size.width(), view_size.height())self.pixmap_item.setPos(self.scene_offset)def wheelEvent(self, event):"""实现精确地以鼠标位置为锚点的缩放"""if not self.pixmap_item:returnself.pixmap_item.setCursor(Qt.ArrowCursor)# 获取鼠标相对于图片的位置mouse_pos = event.pos()mouseScenePos = self.mapToScene(mouse_pos)itemScenePos = self.pixmap_item.pos()# 下面注释掉的一行是更健壮适应更复杂的变换情况的做法# offsetToMouse = self.pixmap_item.mapFromScene(mouseScenePos)offsetToMouse = mouseScenePos - itemScenePos# 计算缩放因子if event.angleDelta().y() > 0:zoom_factor = 1.15else:zoom_factor = 1 / 1.15# 限制缩放倍数在0.1到10之间 tmp_scale_factor = self.scale_factor * zoom_factorif tmp_scale_factor > 10:zoom_factor = 10 / self.scale_factorelif tmp_scale_factor < 0.1:zoom_factor = 0.1 / self.scale_factor# 更新总缩放倍数self.scale_factor *= zoom_factor# 缩放图片scaled_pixmap = self.original_pixmap.scaled(self.original_pixmap.size() * self.scale_factor,Qt.KeepAspectRatio,Qt.SmoothTransformation)# 计算鼠标位置相对于图片的偏移量变化        targetMouseScenePos = itemScenePos + offsetToMouse * zoom_factordeltaMove = mouseScenePos - targetMouseScenePos# 更新图片和位置self.pixmap_item.setPixmap(scaled_pixmap)self.pixmap_item.setPos(self.pixmap_item.pos() + deltaMove)class MainWindow(QMainWindow):def __init__(self):super().__init__()self.setWindowTitle("以鼠标为锚缩放图片示例")self.setGeometry(100, 100, 800, 600)# 创建主窗口布局central_widget = QWidget()self.setCentralWidget(central_widget)layout = QVBoxLayout(central_widget)# 创建 QGraphicsViewself.graphics_view = ImageViewer(self)layout.addWidget(self.graphics_view)# 创建按钮self.load_button = QPushButton("加载图片")self.load_button.clicked.connect(self.open_file_dialog)layout.addWidget(self.load_button)def open_file_dialog(self):"""打开文件对话框选择图片"""file_path, _ = QFileDialog.getOpenFileName(self, "选择图片", "", "图片文件 (*.png *.jpg *.jpeg *.bmp)")if file_path:self.graphics_view.add_image(file_path)if __name__ == "__main__":app = QApplication(sys.argv)window = MainWindow()# 禁用最大化按钮window.setWindowFlags(window.windowFlags() & ~Qt.WindowMaximizeButtonHint)window.show()sys.exit(app.exec_())

运行效果如下

本文最后一个问题：图片缩放后，如果要从鼠标在视图中的坐标获取其在未经缩放的原始图片像素坐标中的坐标，该怎么做？其实很简单：

1、将鼠标坐标（视图鼠标事件中事件发生的位置，都是以视图坐标系确定的）转换为场景坐标系中的坐标，记为p1；
2、确定图片项的坐标系原点在场景中的坐标，记为p2；
3、p1-p2，即鼠标位置在图片项坐标系中的坐标，记为p3。图片项实际上就是经过缩放的图片；
4、将p3除以缩放倍数。

只考虑pixmapItem通过scaleFactor进行了均匀缩放的情况，具体的转换函数代码如下：

def viewPosToOriginalImgPos(self, viewPos: QPointF, scaleFactor: float) -> QPointF:scenePos = self.mapToScene(viewPos)itemPosInScene = self.pixmapItem.pos()posInItem = scenePos - itemPosInSceneoriginalImgX = posInItem.x() / scaleFactororiginalImgY = posInItem.y() / scaleFactorreturn QPointF(originalImgX, originalImgY)

如果x方向与y方向的缩放比例不同，可以通过