Вырезка — это фундаментальная операция в компьютерной графике и компьютерном зрении, которая включает в себя удаление частей объекта или сцены, находящихся за пределами заданной области, например усеченной области обзора или определенной области интереса. Отсечение для конкретного приложения — это процесс настройки методов обрезки в соответствии с требованиями конкретного приложения. В этой статье блога мы рассмотрим несколько методов обрезки для конкретных приложений, сопровождая их примерами кода на различных языках программирования.

Метод 1: обрезка полигонов с использованием алгоритма Сазерленда-Ходжмана

Алгоритм Сазерленда-Ходжмана — популярный метод обрезки полигонов. Он работает путем итеративного обрезки каждого края многоугольника по границам области отсечения. Вот пример реализации на Python:

def clip_polygon(subject_polygon, clip_polygon):
    output_polygon = subject_polygon
    for clip_edge in clip_polygon:
        input_polygon = output_polygon
        output_polygon = []
        S = input_polygon[-1]
        for E in input_polygon:
            if inside(E):
                if not inside(S):
                    output_polygon.append(compute_intersection(S, E, clip_edge))
                output_polygon.append(E)
            elif inside(S):
                output_polygon.append(compute_intersection(S, E, clip_edge))
            S = E
    return output_polygon

Метод 2: обрезка строк с использованием алгоритма Коэна-Сазерленда

Алгоритм Коэна-Сазерленда широко используется для обрезки строк. Он делит плоскость на несколько областей на основе окна отсечения и присваивает 4-битный код каждой конечной точке отрезка линии. Выполняя двоичные операции, он определяет, находится ли сегмент линии полностью внутри, снаружи или частично внутри области отсечения. Вот пример реализации на C++:

enum OutCode {
    INSIDE = 0,
    LEFT = 1,
    RIGHT = 2,
    BOTTOM = 4,
    TOP = 8
};
OutCode ComputeOutCode(double x, double y, double xmin, double xmax, double ymin, double ymax) {
    OutCode code = INSIDE;
    if (x < xmin) code |= LEFT;
    else if (x > xmax) code |= RIGHT;
    if (y < ymin) code |= BOTTOM;
    else if (y > ymax) code |= TOP;
    return code;
}
void CohenSutherlandLineClip(double x0, double y0, double x1, double y1, double xmin, double xmax, double ymin, double ymax) {
    OutCode outcode0 = ComputeOutCode(x0, y0, xmin, xmax, ymin, ymax);
    OutCode outcode1 = ComputeOutCode(x1, y1, xmin, xmax, ymin, ymax);
    bool accept = false;
    while (true) {
        if (!(outcode0 | outcode1)) {
            accept = true;
            break;
        } else if (outcode0 & outcode1) {
            break;
        } else {
            double x, y;
            OutCode outcodeOut = outcode0 ? outcode0 : outcode1;
            if (outcodeOut & TOP) {
                x = x0 + (x1 - x0) * (ymax - y0) / (y1 - y0);
                y = ymax;
            } else if (outcodeOut & BOTTOM) {
                x = x0 + (x1 - x0) * (ymin - y0) / (y1 - y0);
                y = ymin;
            } else if (outcodeOut & RIGHT) {
                y = y0 + (y1 - y0) * (xmax - x0) / (x1 - x0);
                x = xmax;
            } else {
                y = y0 + (y1 - y0) * (xmin - x0) / (x1 - x0);
                x = xmin;
            }
            if (outcodeOut == outcode0) {
                x0 = x;
                y0 = y;
                outcode0 = ComputeOutCode(x0, y0, xmin, xmax, ymin, ymax);
            } else {
                x1 = x;
                y1 = y;
                outcode1 = ComputeOutCode(x1, y1, xmin, xmax, ymin, ymax);
            }
        }
    }
    if (accept) {
        // Draw the clipped line segment
    }
}

Метод 3: вырезание изображения с помощью OpenCV

Для обрезки изображений OpenCV предоставляет полный набор функций. Функция cv2.clipLine()эффективно отсекает сегмент линии от прямоугольника. Вот пример реализации на Python:

import cv2
import numpy as np
def clip_line(img, pt1, pt2):
    rows, cols = img.shape[:2]
    mask = np.zeros((rows, cols), dtype=np.uint8)
    cv2.rectangle(mask, (0, 0), (cols - 1, rows - 1), 255, thickness=1)
    cv2.clipLine((0, 0, cols, rows), pt1, pt2)
    img = cv2.bitwise_and(img, img, mask=mask)
    return img

Обрезка для конкретного приложения — важнейший метод компьютерной графики и компьютерного зрения. В этой статье мы исследовали три популярных метода обрезки для конкретных приложений: обрезка полигонов с использованием алгоритма Сазерленда-Ходжмана, обрезка линий с использованием алгоритма Коэна-Сазерленда и обрезка изображения с использованием OpenCV. Настраивая эти методы в соответствии с требованиями конкретного приложения, разработчики могут эффективно удалять ненужные части объектов или сцен. Понимание этих методов и их реализация с помощью примеров кода помогут вам освоить обрезку для конкретных приложений в ваших проектах.