矩形裁剪算法_python3最终版
程序员文章站
2022-05-29 13:27:59
环境准备：
Python版本是3.5.1。使用pip命令：pip install pyopengl 安装pyopengl模块
另外注意需要将opengl文件（打开文件链接，...
环境准备：
Python版本是3.5.1。使用pip命令：pip install pyopengl 安装pyopengl模块
另外注意需要将opengl文件（打开文件链接，也可自行百度）复制到系统盘System32（32位系统）或SysWOW64（64位系统）目录下,不然可能或报错。我今天在学校实验室碰到了此问题，错误信息好像是glutInit函数不能使用之类的。
说明：
老师的要求是实现键盘输入和鼠标点击两种交互方式，没法子，只好封装一下函数，方便调用了。
代码：
#encoding='utf-8'
#python3.5.1
#author by 张政伟 2016/6/21
#矩形裁剪算法
from OpenGL.GLUT import *
from OpenGL.GL import *
import sys
blue=(0.0,0.0,1.0)
green=(0.0,1.0,0.0)
red=(1.0,0.0,0.0)
color=blue
winx=400 #窗口宽度
winy=400 #窗口高度
l1=[];#存储坐标
class point:
x=0 #x坐标
y=0 #y坐标
pl=0 #相对于矩形裁剪区域左边，此点的位置，0为内，1为外
pt=0 #相对于矩形裁剪区域上边，此点的位置，0为内，1为外
pr=0 #相对于矩形裁剪区域右边，此点的位置，0为内，1为外
pb=0 #相对于矩形裁剪区域下边，此点的位置，0为内，1为外
def __init__(self,x,y,pl,pt,pr,pb):
self.x=x
self.y=y
self.pl=pl
self.pt=pt
self.pr=pr
self.pb=pb
i=point(0,0,0,0,0,0)
#函数：得到被裁剪区域顶点坐标相对于裁剪区域四条边的位置
def judgePositon(i,prt,plb):
#判断左边
if(i.x<plb.x):
i.pl=1
else:
i.pl=0
#判断上边
if(i.y<prt.y):
i.pt=0
else:
i.pt=1
#判断右边
if(i.x<prt.x):
i.pr=0
else:
i.pr=1
#判断下边
if(i.y<plb.y):
i.pb=1
else:
i.pb=0
def leftClip(prt,plb,*l):
l=l[0]
l2=[]
#左边裁剪
print(l[0].x)
for i in range(0,len(l)):
if(i==len(l)-1):
if(l[i].pl==0):
#都在内部，保留第二个顶点
if(l[0].pl==0):
l2.append(l[0])
#一内一外，保留交点
else:
k=(l[i].y-l[0].y)/(l[i].x-l[0].x)
b=l[i].y-k*l[i].x
x=plb.x
y=x*k+b
temp=point(x,y,0,0,0,0)
l2.append(temp)
else:
#一外一内，保留交点与内
if(l[0].pl==0):
k=(l[i].y-l[0].y)/(l[i].x-l[0].x)
b=l[i].y-k*l[i].x
x=plb.x
y=x*k+b
temp=point(x,y,0,0,0,0)
l2.append(temp)
l2.append(l[0])
#都在外部，全部舍弃
else:
pass
else:
if(l[i].pl==0):
#都在内部，保留第二个顶点
if(l[i+1].pl==0):
l2.append(l[i+1])
#一内一外，保留交点
else:
k=(l[i].y-l[i+1].y)/(l[i].x-l[i+1].x)
b=l[i].y-k*l[i].x
x=plb.x
y=x*k+b
temp=point(x,y,0,0,0,0)
l2.append(temp)
else:
#一外一内，保留交点与内
if(l[i+1].pl==0):
k=(l[i].y-l[i+1].y)/(l[i].x-l[i+1].x)
b=l[i].y-k*l[i].x
x=plb.x
y=x*k+b
temp=point(x,y,0,0,0,0)
l2.append(temp)
l2.append(l[i+1])
#都在外部，全部舍弃
else:
pass
return l2
def topClip(prt,plb,*l):
l2=l[0]
l=[]
for i in range(0,len(l2)):
if(i==len(l2)-1):
if(l2[i].pt==0):
#都在内部，保留第二个顶点
if(l2[0].pt==0):
l.append(l2[0])
#一内一外，保留交点
else:
if(l2[i].x==l2[0].x):
x=l2[i].x
y=prt.y
temp=point(x,y,0,0,0,0)
l.append(temp)
else:
k=(l2[i].y-l2[0].y)/(l2[i].x-l2[0].x)
b=l2[i].y-k*l2[i].x
y=prt.y
if k!=0:
x=(y-b)/k
temp=point(x,y,0,0,0,0)
l.append(temp)
else:
#一外一内，保留交点与内
if(l2[0].pt==0):
if(l2[i].x==l2[0].x):
x=l2[i].x
y=prt.y
temp=point(x,y,0,0,0,0)
l.append(temp)
l.append(l2[0])
else:
k=(l2[i].y-l2[0].y)/(l2[i].x-l2[0].x)
b=l2[i].y-k*l2[i].x
y=prt.y
if k!=0:
x=(y-b)/k
temp=point(x,y,0,0,0,0)
l.append(temp)
l.append(l2[0])
#都在外部，全部舍弃
else:
pass
else:
if(l2[i].pt==0):
#都在内部，保留第二个顶点
if(l2[i+1].pt==0):
l.append(l2[i+1])
#一内一外，保留交点
else:
if(l2[i].x==l2[i+1].x):
x=l2[i].x
y=prt.y
temp=point(x,y,0,0,0,0)
l.append(temp)
else:
k=(l2[i].y-l2[i+1].y)/(l2[i].x-l2[i+1].x)
b=l2[i].y-k*l2[i].x
y=prt.y
if k!=0:
x=(y-b)/k
temp=point(x,y,0,0,0,0)
l.append(temp)
else:
#一外一内，保留交点与内
if(l2[i+1].pt==0):
if(l2[i].x==l2[i+1].x):
x=l2[i].x
y=prt.y
temp=point(x,y,0,0,0,0)
l.append(temp)
l.append(l2[i+1])
else:
k=(l2[i].y-l2[i+1].y)/(l2[i].x-l2[i+1].x)
b=l2[i].y-k*l2[i].x
y=prt.y
if k!=0:
x=(y-b)/k
temp=point(x,y,0,0,0,0)
l.append(temp)
l.append(l2[i+1])
#都在外部，全部舍弃
else:
pass
return l
def rightClip(prt,plb,*l):
l=l[0]
l2=[]
for i in range(0,len(l)):
if(i==len(l)-1):
if(l[i].pr==0):
#都在内部，保留第二顶点
if(l[0].pr==0):
l2.append(l[0])
#一内一外，保留交点
else:
k=(l[i].y-l[0].y)/(l[i].x-l[0].x)
b=l[i].y-k*l[i].x
x=prt.x
y=x*k+b
temp=point(x,y,0,0,0,0)
l2.append(temp)
else:
#一外一内，保留交点与内
if(l[0].pr==0):
k=(l[i].y-l[0].y)/(l[i].x-l[0].x)
b=l[i].y-k*l[i].x
x=prt.x
y=x*k+b
temp=point(x,y,0,0,0,0)
l2.append(temp)
l2.append(l[0])
#都在外部，全部舍弃
else:
pass
else:
if(l[i].pr==0):
#都在内部，保留第二顶点
if(l[i+1].pr==0):
l2.append(l[i+1])
#一内一外，保留交点
else:
k=(l[i].y-l[i+1].y)/(l[i].x-l[i+1].x)
b=l[i].y-k*l[i].x
x=prt.x
y=x*k+b
temp=point(x,y,0,0,0,0)
l2.append(temp)
else:
#一外一内，保留交点与内
if(l[i+1].pr==0):
k=(l[i].y-l[i+1].y)/(l[i].x-l[i+1].x)
b=l[i].y-k*l[i].x
x=prt.x
y=x*k+b
temp=point(x,y,0,0,0,0)
l2.append(temp)
l2.append(l[i+1])
#都在外部，全部舍弃
else:
pass
return l2
def bottomClip(prt,plb,*l):
l2=l[0]
l=[]
for i in range(0,len(l2)):
if(i==len(l2)-1):
if(l2[i].pb==0):
#都在内部，保留第二顶点
if(l2[0].pb==0):
l.append(l2[0])
#一内一外，保留交点
else:
if(l2[i].x==l2[0].x):
x=l2[i].x
y=plb.y
temp=point(x,y,0,0,0,0)
l.append(temp)
else:
k=(l2[i].y-l2[0].y)/(l2[i].x-l2[0].x)
b=l2[i].y-k*l2[i].x
y=plb.y
if k!=0:
x=(y-b)/k
temp=point(x,y,0,0,0,0)
l.append(temp)
else:
#一外一内，保留交点内
if(l2[0].pb==0):
if(l2[i].x==l2[0].x):
x=l2[i].x
y=plb.y
temp=point(x,y,0,0,0,0)
l.append(temp)
l.append(l2[0])
else:
k=(l2[i].y-l2[0].y)/(l2[i].x-l2[0].x)
b=l2[i].y-k*l2[i].x
y=plb.y
if k!=0:
x=(y-b)/k
temp=point(x,y,0,0,0,0)
l.append(temp)
l.append(l2[0])
#都在外部，全部舍弃
else:
pass
else:
if(l2[i].pb==0):
#都在内部，保留第二顶点
if(l2[i+1].pb==0):
l.append(l2[i+1])
#一内一外，保留交点
else:
if(l2[i].x==l2[i+1].x):
x=l2[i].x
y=plb.y
temp=point(x,y,0,0,0,0)
l.append(temp)
else:
k=(l2[i].y-l2[i+1].y)/(l2[i].x-l2[i+1].x)
b=l2[i].y-k*l2[i].x
y=plb.y
if k!=0:
x=(y-b)/k
temp=point(x,y,0,0,0,0)
l.append(temp)
else:
#一外一内，保留交点与内
if(l2[i+1].pb==0):
if(l2[i].x==l2[i+1].x):
x=l2[i].x
y=plb.y
temp=point(x,y,0,0,0,0)
l.append(temp)
l.append(l2[i+1])
else:
k=(l2[i].y-l2[i+1].y)/(l2[i].x-l2[i+1].x)
b=l2[i].y-k*l2[i].x
y=plb.y
if k!=0:
x=(y-b)/k
temp=point(x,y,0,0,0,0)
l.append(temp)
l.append(l2[i+1])
#都在外部，全部舍弃
else:
pass
return l
#窗口左上角为(0,0),而PyOpengl画图以窗口中心为(0,0)且最大x坐标与y坐标都是100。
#因此需要将鼠标获取的坐标转换成PyOpengl画图坐标。
def translate(point):
a=winx/2
b=winy/2
if point.x < a and point.y < b:
point.x=(point.x/a)*100-100
point.y=100-(point.y/b)*100
elif point.x > a and point.y < b:
point.x=((point.x-a)/a)*100
point.y=100-(point.y/b)*100
elif point.x < a and point.y > b:
point.x=(point.x/a)*100-100
point.y=((point.y-b)/b)*100*(-1)
else:
point.x=((point.x-a)/a)*100
point.y=((point.y-b)/b)*100*(-1)
def display():
glClearColor(0.0,0.0,0.0,0.0) #背景色=黑色，RGBA全为0
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT) #清除颜色缓冲区
glColor3fv(color) #设置下面绘制物体的颜色
#f表示参数类型为浮点类型，v表示接受的参数为数组形式
#glRectf(-10.0,-20.0,20.0,10.0) #画填充矩形
#绘制坐标系
glColor3f(1.0, 1.0, 1.0)
glBegin(GL_LINES)
glVertex2f(0.0, 0.0)
glVertex2f(0.0, 95.0)
glVertex2f(0.0, 95.0)
glVertex2f(4.0, 92.0)
glVertex2f(0.0, 95.0)
glVertex2f(-4.0, 92.0)
glVertex2f(0.0, 0.0)
glVertex2f(0.0, -95.0)
glVertex2f(0.0, 0.0)
glVertex2f(95.0,0.0)
glVertex2f(95.0,0.0)
glVertex2f(92.0,4.0)
glVertex2f(95.0,0.0)
glVertex2f(92.0,-4.0)
glVertex2f(0.0, 0.0)
glVertex2f(-95.0,0.0)
glEnd()
glColor3f(0.0,0.0,1.0)
glBegin(GL_POINTS);
glVertex2i(0,0);
glEnd();
glFlush()
def reshape(winx,winy):
glViewport(0,0,winx,winy) #定义相对视窗大小（像素范围）
glMatrixMode(GL_PROJECTION) #选择投影矩阵
glLoadIdentity() #读取规范化的单位矩阵
glOrtho(-100.0,100.0, -100.0,100.0, 0.0,100.0)
#定义空间坐标系范围
glMatrixMode(GL_MODELVIEW) #选择模型视图矩阵
glLoadIdentity()
def key(key,mousex,mousey):
global color
if(key==b'q'): #按下q按键时
print('退出')
glutDestroyWindow(winid) #根据ID结束窗口
sys.exit()
elif(key==b'e'):
l1.clear()
print('初始化界面')
glutPostRedisplay() #重绘，将调用display
elif(key==b'g'):
#以绿线画裁剪后图形并输出裁剪后坐标
if l1[0].x<l1[1].x:
#矩形裁剪区域：左下点的坐标
plb=point(l1[0].x,l1[0].y,0,0,0,0)
#矩形裁剪区域：右上点的坐标
prt=point(l1[1].x,l1[1].y,0,0,0,0)
else:
#矩形裁剪区域：左下点的坐标
plb=point(l1[1].x,l1[1].y,0,0,0,0)
#矩形裁剪区域：右上点的坐标
prt=point(l1[0].x,l1[0].y,0,0,0,0)
#输出
print('裁剪区域左下点坐标：')
print(plb.x,plb.y)
print('裁剪区域右上点坐标：')
print(prt.x,prt.y)
#被裁剪区域顶点坐标
l=l1[2:]
#调用函数，完全初始化被裁减区域顶点坐标
for i in l1:
judgePositon(i,prt,plb)
#测试输出被裁剪区域顶点坐标
print("init:")
for i in l:
print(i.x,i.y,i.pl,i.pt,i.pr,i.pb)
#左边裁剪
#调用左边裁减函数
l=leftClip(prt,plb,l)
#初始化左裁剪后顶点坐标相对裁剪区域的位置
for i in l:
judgePositon(i,prt,plb)
#输出左裁剪后顶点坐标
print("leftClip:")
for i in l:
print(i.x,i.y,i.pl,i.pt,i.pr,i.pb)
#上边裁剪
#调用上边裁剪函数
l=topClip(prt,plb,l)
#初始化上裁剪后顶点坐标相对裁剪区域的位置
for i in l:
judgePositon(i,prt,plb)
#输出上裁剪后顶点坐标
print("topClip:")
for i in l:
print(i.x,i.y,i.pl,i.pt,i.pr,i.pb)
#右边裁剪
#调用右边裁剪函数
l=rightClip(prt,plb,l)
#初始化右裁剪后顶点坐标相对裁剪区域的位置
for i in l:
judgePositon(i,prt,plb)
#输出右裁剪后顶点坐标
print("rightClip:")
for i in l:
print(i.x,i.y,i.pl,i.pt,i.pr,i.pb)
#下边裁剪
#调用下边裁剪函数
l=bottomClip(prt,plb,l)
#初始化下裁剪后顶点坐标相对裁剪区域的位置
for i in l:
judgePositon(i,prt,plb)
#输出下裁剪后顶点坐标
print("bottomClip:")
for i in l:
print(i.x,i.y,i.pl,i.pt,i.pr,i.pb)
#以绿线画裁剪后区域
color=green
glColor3fv(color)
print('以绿线画被裁剪多边形')
for i in range(0,len(l)):
if(i==len(l)-1):
glBegin(GL_LINES) #画线
glVertex2f(l[i].x,l[i].y)
glVertex2f(l[0].x,l[0].y)
glEnd()
glFlush()
else:
glBegin(GL_LINES) #画线
glVertex2f(l[i].x,l[i].y)
glVertex2f(l[i+1].x,l[i+1].y)
glEnd()
glFlush()
elif(key==b'r'):#以红色画矩形裁剪窗口
color=red
glColor3fv(color)
print('以红线画矩形裁剪窗口')
glBegin(GL_LINES) #画线
glVertex2f(l1[0].x,l1[0].y)
glVertex2f(l1[0].x,l1[1].y)
glVertex2f(l1[0].x,l1[1].y)
glVertex2f(l1[1].x,l1[1].y)
glVertex2f(l1[1].x,l1[1].y)
glVertex2f(l1[1].x,l1[0].y)
glVertex2f(l1[1].x,l1[0].y)
glVertex2f(l1[0].x,l1[0].y)
glEnd()
glFlush()
elif(key==b'b'):
color=blue
glColor3fv(color)
print('以蓝线画被裁剪多边形')
for i in range(2,len(l1)):
if(i==len(l1)-1):
glBegin(GL_LINES) #画线
glVertex2f(l1[i].x,l1[i].y)
glVertex2f(l1[2].x,l1[2].y)
glEnd()
glFlush()
else:
glBegin(GL_LINES) #画线
glVertex2f(l1[i].x,l1[i].y)
glVertex2f(l1[i+1].x,l1[i+1].y)
glEnd()
glFlush()
elif(key==b'k'):
print('请输入左下点x坐标：')
lx=float(input())
print('请输入左下点y坐标：')
ly=float(input())
print('请输入右下点x坐标：')
rx=float(input())
print('请输入右下点y坐标：')
ry=float(input())
l1.clear()
plb=point(lx,ly,0,0,0,0)
prt=point(rx,ry,0,0,0,0)
l1.append(plb)
l1.append(prt)
#矩形顶点坐标
for i in l1:
print(i.x,i.y)
print("输入被裁剪多边形顶点个数：")
n=int(input())
for i in range(0,n):
print('请输入第%d个顶点x坐标' %(i+1))
tempX=float(input())
print('请输入第%d点y坐标' %(i+1))
tempY=float(input())
temp=point(tempX,tempY,0,0,0,0)
l1.append(temp)
print('按\'r\'键绘制裁剪区域。')
print('按\'b\'键绘制被裁剪区域')
print('按\'g\'键绘制被裁剪后区域')
def mouse(button,state,x,y):
#鼠标左键按下
if button == GLUT_LEFT_BUTTON and state == GLUT_DOWN:
glColor3fv(color)
temp=point(x,y,0,0,0,0)
translate(temp)
l1.append(temp)
print('使用说明：')
print('1.鼠标点击：')
print('请用鼠标点击确定矩形裁剪区域左下点与右下点坐标,按\'r\'键绘制裁剪区域')
print('请用鼠标点击确定被裁剪区域坐标,按\'b\'键绘制被裁剪区域')
print('按\'g\'键绘制被裁剪后区域')
print('按\'e\'键初始化界面')
print('按\'q\'键退出程序')
print('按\'k\'键从命令行输入坐标绘图裁剪')
glutInit(sys.argv)
glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE|GLUT_RGBA)
glutInitWindowSize(winx,winy)
glutInitWindowPosition(100,100)
winid=glutCreateWindow(b"main") #建立窗口的ID返回到winid
glutDisplayFunc(display)
glutReshapeFunc(reshape)
glutKeyboardFunc(key)
glutMouseFunc(mouse)
glutMainLoop()