多边形轮廓等距离外扩

多边形(轮廓点)等距离外扩

1.需要安装一个python包

安装 pyclipper python 的话，直接pip install pyclipper
地址：https://pypi.org/project/pyclipper/
中文文档：https://www.cnblogs.com/zhigu/p/11943118.html

2.轮廓点等距离外扩

def equidistant_zoom_contour(contour, margin):"""等距离缩放多边形轮廓点:param contour: 一个图形的轮廓格式[[[x1, x2]],...],shape是(-1, 1, 2):param margin: 轮廓外扩的像素距离，margin正数是外扩，负数是缩小:return: 外扩后的轮廓点"""pco = pyclipper.PyclipperOffset()##### 参数限制，默认成2这里设置大一些，主要是用于多边形的尖角是否用圆角代替pco.MiterLimit = 10contour = contour[:, 0, :]pco.AddPath(contour, pyclipper.JT_MITER, pyclipper.ET_CLOSEDPOLYGON)solution = pco.Execute(margin)solution = np.array(solution).reshape(-1, 1, 2).astype(int)return solution

调用示例子：

import pyclipper
import math
from shapely.geometry import LineString, Polygon, MultiLineString, Point, MultiPointpoly = np.array([[[200, 200]], [[200, 300]], [[400, 350]], [[350, 200]], [[300, 200]], [[200, 100]]])
contour1 = equidistant_zoom_contour(poly, 20)
img = np.zeros((500, 500, 3))
cv2.polylines(img, [poly], True, (0, 0, 255), 3)
cv2.polylines(img, [contour1], True, (0, 255, 0), 3)

结果展示：

3.轮廓点等比例缩放

def perimeter(poly):p = 0nums = poly.shape[0]for i in range(nums):p += abs(np.linalg.norm(poly[i % nums] - poly[(i + 1) % nums]))return pdef proportional_zoom_contour(contour, ratio):"""多边形轮廓点按照比例进行缩放:param contour: 一个图形的轮廓格式[[[x1, x2]],...],shape是(-1, 1, 2):param ratio: 缩放的比例，如果大于1是放大小于1是缩小:return:"""poly = contour[:, 0, :]area_poly = abs(pyclipper.Area(poly))perimeter_poly = perimeter(poly)poly_s = []pco = pyclipper.PyclipperOffset()pco.MiterLimit = 10if perimeter_poly:d = area_poly * (1 - ratio * ratio) / perimeter_polypco.AddPath(poly, pyclipper.JT_MITER, pyclipper.ET_CLOSEDPOLYGON)poly_s = pco.Execute(-d)poly_s = np.array(poly_s).reshape(-1, 1, 2).astype(int)return poly_s

调用示范：

import pyclipper
import math
from shapely.geometry import LineString, Polygon, MultiLineString, Point, MultiPoint
poly = np.array([[[200, 200]], [[200, 300]], [[400, 350]], [[350, 200]], [[300, 200]], [[200, 100]]])
contour1 = proportional_zoom_contour(poly, 1.5)
img = np.zeros((500, 500, 3))
cv2.polylines(img, [contour1], True, (0, 255, 0), 3)
cv2.polylines(img, [poly], True, (0, 0, 255), 3)

其中 pco.MiterLimit = 10这个参数默认是2，如果是默认的值结果图第一个，改成10的话，结果图就是第二个，是一个尖角的区别

4.图形轮廓点的旋转

# 获取一个形状的质心
def get_centroid(coord):coord = np.array(coord)shape = coord.shapeif len(shape) == 1 and len(coord) == 2:  # pointreturn coordif len(shape) == 1 and len(coord) == 4:  # bounding boxreturn tuple([(coord[0] + coord[2]) // 2, (coord[1] + coord[3]) // 2])elif len(shape) == 2 and shape[-1] == 2:if shape[0] == 2:  # 如果是直线cen = LineString(coord).centroidelse:cen = Polygon(coord).centroidreturn tuple(map(int, [cen.x, cen.y]))elif len(shape) == 3 and shape[1:] == (1, 2):  # contourcen = Polygon(coord.squeeze()).centroidreturn tuple(map(int, [cen.x, cen.y]))else:raise Exception('coordinate error, must be bbox or contour shape:{}'.format(coord))def point_Srotate(im_w, im_h, angle, spin_point, origin_point):""":param im_w: 原始点所在的图片的宽度:param im_h: 原始点所在的图片的高度:param angle: 旋转的角度:param spin_point: 旋转的点:param origin_point: 参考点:return: 旋转过后的点"""row, col = im_h, im_w# P(x1, y1)，绕某个像素点Q(x2, y2)x1, y1 = spin_pointx2, y2 = origin_pointy1 = row - y1y2 = row - y2x = (x1 - x2) * math.cos(math.pi / 180.0 * angle) - (y1 - y2) * math.sin(math.pi / 180.0 * angle) + x2y = (x1 - x2) * math.sin(math.pi / 180.0 * angle) + (y1 - y2) * math.cos(math.pi / 180.0 * angle) + y2x = xy = row - yreturn [x, y]

调用示范

import pyclipper
import math
from shapely.geometry import LineString, Polygon, MultiLineString, Point, MultiPoint
# 以多边形轮廓的质心为参照点进行旋转
poly = np.array([[[200, 200]], [[200, 300]], [[400, 350]], [[350, 200]], [[300, 200]], [[200, 100]]])origin_point = get_centroid(poly)
spin_list = []
for con in poly:print('con', con)new = point_Srotate(500, 500, 50, con[0], origin_point)spin_list.append(new)
spin_con = np.array(spin_list).reshape(-1, 1, 2).astype(int)
img = np.zeros((500, 500, 3))
cv2.polylines(img, [spin_con], True, (0, 255, 0), 3)
cv2.polylines(img, [poly], True, (0, 0, 255), 3)

结果图：

5.其他外扩的函数

def extend_contour2(contour, margin):# 每个点相对于质心进行外扩一定的距离""":param contour: 轮廓点集合:param margin: 外扩的距离:return: 外扩后的轮廓点集"""#### 求该轮廓的质心 ####gravity_point = get_centroid(contour)#### 获取最左下的点 ##### min_x = np.minimum(contour)#### 计算所有的轮廓点与质心所组成的向量，计算向量的模vector_arr = contour - np.array(gravity_point)vector_length = np.linalg.norm(vector_arr, axis=2)#### 计算所有的点针对对外扩的像素需要放大多少倍ratio = 1 + margin / vector_lengthratio = np.concatenate([ratio, ratio], axis=1)#### 进行坐标的缩放contour_ext = (vector_arr[:, 0, :] * ratio + np.array(gravity_point)).reshape(-1, 1, 2)contour_ext = contour_ext.astype(int)return contour_extdef coordinate_conversion(reference_point, contour, ratio):# 对凸多边形有用，对凹多边形容易变形，成比例缩放轮廓""":param reference_point: 参照点的坐标:param contour: 图像的轮廓点:param ratio: 缩放的比例:return: 以参照点不变将轮廓点获取缩放后的轮廓点坐标"""contour_trans_array = (contour - np.array(reference_point)) * ratio + np.array(reference_point)contour_trans_array = contour_trans_array.astype(int)return contour_trans_array

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