Проблема найти контур образа рано или поздно возникает почти у каждого. Когда возникла у меня, этот алгоритм, за неимением лучшего, пришлось придумать. Думаю, есть масса аналогов. Проблема алгоритма поиска контура образа в том, что никто не спешит им делиться.
И да, алгоритм не ищет дуги. Это было бы уж слишком хорошо. Но на основании найденных точек вполне можно прикрутить алгоритм нахождения дуг и кривых. Возможно, дойдут руки и до этого. Но пока ищем ломаную.
Формальное описание алгоритма
Что такое образ
Изначально, у нас есть некое изображение, цветное, чёрно-белое, не важно. Вначале, нужно понять, что является образом, а что — фоном. Например, для изображения, поддерживающих альфа-канал, фоном может считаться пиксель, имеющий прозрачность выше (ниже) какого-то порога. Если нет альфа-канала, мы можем перевести изображение в оттенки серого и по порогу определить, что у нас белое, что чёрное. Что есть фон, что образ. Когда-то пространно распинался об этом в статье.
Образ — это обработанное изображение, в котором присутствует только два цвета — чёрное и белое. По исключительно человеческой привычке, образом хочется считать черное пятно на белом фоне. Вот эти буквы — чёрные, заголовки — чёрные, а белое — это фон, страница. Поэтому, давайте считать, что белое — это там, где нет образа, чёрное — это часть образа.
Что такое контур образа
Контур образа — это линия границы, где встречается белое с чёрным. Это черта, за которой белое закончилось… Осталось только чёрное… И так будет продолжаться до тех пор, пока снова не встретиться белое… Вот в этот момент, при переходе из чёрного в белое, снова возникает точка границы, точка контура.
Контур — это не произвольный набор точек границы, это упорядоченный список, где каждая точка следует в строго определённом порядке, формируя таким образом линию. Согласитесь, найти точки, где встречаются чёрное с белым, не так уж и трудно. Трудно выстроить их в упорядоченную и осмысленную конструкцию.
Задача алгоритма
Поэтому, задачей алгоритма нахождения контура образа является поиск замкнутой ломаной, полигона. Что влечёт за собой ряд подзадач: какую точку считать стартовой для поиска, как выбрать следующую точку, когда поиск считать законченным.
Основной болью является поиск следующей точки. Вот мы нашли каким-то образом стартовую, наугад, первую попавшуюся чёрную точку. А дальше что, куда? Есть алгоритм жука, но он неточен. Есть ещё ряд каких-то невнятных алгоритмов. Когда искал по этой теме, а это было очень давно, ничего подходящего не нашёл. Поэтому и решил сделать сам.
Особенность алгоритма
Решил отказаться от поиска следующей точки совсем. Мне показалось это очень расточительным и не оптимальным. Я буду искать линии.
Конвертируем образ в набор линий. Каждая линия строго горизонтальна, имеет одну координату Y, и две по оси X — справа и слева. Таким образом, одна линия — это две точки границы образа, между которыми чернота… Пространство между точками линии гарантировано не пересекается с другими контурами или отверстиями. Теперь такая линия — это единица измерения нашего алгоритма. Работаем только с линиями.
Проблема поиска следующей точки перерождается в поиск нужной линии. А линия — это гарантированные точки границы образа и порядок следования в итоговом полигоне.
Постулаты
Если представить, что наш алгоритм идёт сверху вниз, то возникает ряд постулатов, сильно упрощающих и понимание, и количество условных операторов.
Первый постулат |
Стартовая линия контура — это линия, над которой нет необработанных линий. |
Второй постулат |
Если мы идём вниз, то есть Y-координата следующей линии на единицу больше текущей, то мы всегда включаем в контур только левую координату линии. |
Третий постулат |
Если мы идём вверх, то есть Y-координата следующей линии на единицу меньше текущей, то мы всегда включаем в контур только правую координату линии. |
Постулат четвёртый |
Куда мы ни шли, в конечном счёте мы обязательно вернёмся в стартовую линию. Мы не потеряемся в бесконечной рекурсии, не завернём в бесконечный цикл, если будем четко соблюдать постулаты 2 и 3. |
Теперь детали. Всегда самое важное — это детали. Когда начинаешь смотреть реальные случаи, которые возникают при обработке образа, глаза разбегаются, кажется, что вариантов сотни. На самом деле их шесть.
Шесть вариантов обработки линии
Вариант 1
Сверху нет ни одной необработанной линии, следовательно, линия стартовая (постулат 1). Направление — вниз. Добавляем в контур левую точку (постулат 2).
Вариант 2
Двигаюсь вниз. Смотрю вниз, нахожу линию, проверяю, не накрывает ли её альтернативная линия сверху и слева от меня. Если нет никого, движение остаётся вниз, и добавляю левую координату найденной линии (постулат 2).
Вариант 3
Двигаюсь вниз, нахожу линию ниже меня, определяю, что эту линию накрывает альтернативная линия, которая расположена левее моей левой координаты. Меняю направление на вверх. Запоминаю правую координату альтернативной линии (постулат 3).
Вариант 4
Ниже меня нет ни одной обработанной линии. Меняю направление на вверх. Добавляю свою правую координату (постулат 3)
Вариант 5
Двигаюсь вверх. Нахожу линию сверху меня, проверяю, есть ли альтернативная линия снизу от найденной и правее меня. Если нет никого, движение остаётся вверх, и добавляю правую координату найденной линии (постулат 3).
Вариант 6
Двигаюсь вверх, нахожу линию выше меня, определяю, что эту линию затрагивает альтернативная линия снизу, которая расположена правее моей правой координаты. Меняю направление на вниз Запоминаю левую координату альтернативной линии (постулат 2).
Повторяем варианты 2-6 до тех пор, пока не сработает постулат 4 — мы обязательно вернёмся в стартовую линию. Добавляем правую координату стартовой линии.
Контур найден.
Режим «зануды»
В этом режиме алгоритм идёт ступеньками, сохраняя каждый шаг этих ступенек. На практике оказалось мало толку.
Реализация алгоритма
Подготовка образа
Давайте вначале получим истинное чёрно-белое изображение.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 |
// Создать истинное чёрно-белое изображение // по порогу и, если указано, с учётом альфа-канала function GetBWBitmap(ABitmap: TBitmap; AThreshold: Integer; AUseAlpha: Boolean): TBitmap; var PB,PR: PByte; SB,SR: Integer; c,r: Integer; P: PRGBQuad; S: PByte; B, White, Black: Byte; begin if ABitmap=nil then exit(nil); ABitmap.PixelFormat := pf32Bit; Result := TBitmap.Create; Result.SetSize(ABitmap.Width, ABitmap.Height); Result.PixelFormat := pf8Bit; PB := ABitmap.ScanLine[ABitmap.Height-1]; PR := Result.ScanLine[Result.Height-1]; SB := BytesPerScanline(ABitmap.Width, 32, 32); SR := BytesPerScanline(Result.Width, 8, 32); White := $FF; Black := 0; if AUseAlpha then begin White := 0; Black := $FF end; for c := 0 to ABitmap.Height-1 do begin // Для 32-битного битмапа строка ниже не нужна // Оставлено для единообразия P := PRGBQuad(NativeInt(PB) + c*SB); S := PByte(NativeInt(PR) + c*SR); for r := 0 to ABitmap.Width-1 do begin if AUseAlpha then B := P^.rgbReserved else B := Trunc(0.2126*P^.rgbRed + 0.7152*P^.rgbGreen + 0.0722*P^.rgbBlue); if B > AThreshold then S^:= White else S^ := Black; Inc(P); Inc(S) end; end; end; |
Для конвертации образа в набор линий, введём следующий тип записи:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 |
// Линия образа PLineItem = ^TLineItem; TLineItem = record L,R,Y: Integer; // Координаты слева, справа, по вертикали FNode: PNodeItem; // Контур, которому принадлежит линия FLeft: Boolean; // Левый конец линии был внесён в контур FRight: Boolean; // Правый конец линии был внесён в контур FIndex: Integer; // Индекс в списке линий FTouch: Integer; // Количество проходов по линии FTag: Integer; // Произвольное значение, у нас - цвет линии end; |
Для получения контура образа у нас есть класс TIPLineBorders, который хранит в себе список линий образа. Чтобы добавить линию, существует соответствующий метод:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 |
function TIPLineBorders.AddLine(const L,R,Y: Integer): PLineItem; begin New(Result); FLines.Add(Result); Result^.L := L; Result^.R := R; Result^.Y := Y; Result^.FNode := nil; Result^.FTag := -1; Result^.FLeft := False; Result^.FRight := False; Result^.FIndex := -1; Result^.FTouch := 0; FSorted := False; end; |
Теперь пройдёмся по полученному чёрно-белому изображению и преобразуем чёрные пиксели в элемент линии.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 |
// Проинициализировать список линий из истинного чёрно-белого изображения function TIPLineBorders.InitLinesFromBitmap(ABitmap: TBitmap): Boolean; var x, y: integer; W, H: Integer; L, S: PByte; step, ch: Integer; xt, Lt: Integer; begin Result := (ABitmap<>nil) and (ABitmap.Width>0) and (ABitmap.Height>0); if not Result then exit; W := ABitmap.Width; H := ABitmap.Height; L := ABitmap.ScanLine[0]; case ABitmap.PixelFormat of pf32bit: ch := 4; pf24bit: ch := 3; pf16bit: ch := 2; else ch := 1; end; step := BytesPerScanline(ABitmap.Width, ch*8, 32); Clear; for y := 0 to H-1 do begin S := PByte(NativeInt(L) - y*step); xt := -1; Lt := 0; for x := 0 to W-1 do begin if ((S^<>0) or (x=W-1)) then begin if (xt>-1) and (Lt>0) then AddLine(xt,xt+Lt-1,y); xt := -1; Lt := 0; end else begin if xt<0 then xt := x; Inc(Lt); end; Inc(S, ch); end; end; end; |
Однако, нам ведь незачем тратить время, чтобы вначале найти образ, потом преобразовать его в набор линий. Давайте совместим это в одном методе:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 |
// Проинициализировать список линий из изображения // AThreshold - порог, разделяющий чёрное и белое // AUseAlpha - вместо цвета используется значение альфа-канала function TIPLineBorders.InitLinesFromBitmap(ABitmap: TBitmap; AThreshold: Integer; AUseAlpha: Boolean): Boolean; var x, y: integer; W, H: Integer; L: PByte; P: PRGBQuad; step: Integer; xt, Lt: Integer; B, White, Black: Byte; begin Result := (ABitmap<>nil) and (ABitmap.Width>0) and (ABitmap.Height>0); if not Result then exit; ABitmap.PixelFormat := pf32Bit; W := ABitmap.Width; H := ABitmap.Height; L := ABitmap.ScanLine[0]; White := $FF; Black := 0; if AUseAlpha then begin White := 0; Black := $FF end; step := BytesPerScanline(ABitmap.Width, 32, 32); Clear; for y := 0 to H-1 do begin P := PRGBQuad(NativeInt(L) - y*step); xt := -1; Lt := 0; for x := 0 to W-1 do begin if AUseAlpha then B := P^.rgbReserved else B := Trunc(0.2126*P^.rgbRed + 0.7152*P^.rgbGreen + 0.0722*P^.rgbBlue); if B>AThreshold then B:= White else B := Black; if ((B<>0) or (x=W-1)) then begin if (xt>-1) and (Lt>0) then AddLine(xt, xt+Lt-1, y); xt := -1; Lt := 0; end else begin if xt<0 then xt := x; Inc(Lt); end; Inc(P); end; end; end; |
Сортировка линий
Чтобы путешествовать по списку линий вверх и вниз, его необходимо отсортировать. В итоге, должен получиться набор, где линии расположены в ряд по нарастанию левых координат, а ряды — по нарастанию координаты Y.
После выполнения сортировки необходимо проинициализировать поле FIndex в элементе линии.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 |
function CompareLineItem(p1,p2: Pointer): Integer; var v1,v2: TPoint; begin if p1<>nil then v1 := Point(PLineItem(p1)^.L,PLineItem(p1)^.Y) else v1 := Point(-1,-1); if p2<>nil then v2 := Point(PLineItem(p2)^.L,PLineItem(p2)^.Y) else v2 := Point(-1,-1); Result := v1.Y - v2.Y; if Result=0 then Result := v1.X - v2.X; end; // Сортируем список // При AnyWay сортировка будет произведена в любом случае, // независимо от признака сортировки procedure TIPLineBorders.Sort(AnyWay: Boolean = False); var i: Integer; begin // Если нет необходимости сортировать, выходим if not AnyWay and FSorted then exit; // Сортировка FLines.Sort(CompareLineItem); FSorted := True; // Инициализация поля индекса в линиях for i := LinesCount-1 downto 0 do Lines[i]^.FIndex := i; end; |
Тип для контура образа
Перед тем, как перейти непосредственно к алгоритму, необходимо описать, что мы понимаем под контуром. Под контуром мы понимаем тип записи, в которой хранятся массив для точек контура, массив оптимизированных точек и список «отверстий» в найденном контуре. В силуэте же могут быть «дырки».
Почему запись называется «узел». Изначально планировалось, что результатом работы алгоритма будет дерево, в котором каждый уровень будет либо силуэт, либо дырка. Но на практике хватило двух уровней — первый уровень, это силуэты. И в каждом силуэте список узлов — отверстий.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 |
// Массив целочисленных точек TPointDynArray = TArray<TPoint>; // Узел - внешний или внутренний контур PNodeItem = ^TNodeItem; TNodeItem = record FCount: Integer; // Количество элементов в FPoints FNodes: TList; // Внутренние контуры FLines: TPointDynArray; // Массив оптимизированных координат FPoints: TPointDynArray;// Массив точек контура FIsHole: Boolean; // Это внутренний контур, дырка end; |
Для добавления нового узла существует следующий метод:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 |
// Создать и добавить пустой узел(контур) либо в свой список, // либо в список контура AParentNode // Сейчас AIsHole=True при AParentNode<>nil // Казалось бы, можно убрать параметр, но он может пригодиться // при дальнейшем развитии алгоритма // Например, когда в дырке окажется остров, а в нём снова дырка function TIPLineBorders.AddNode(AIsHole: Boolean; AParentNode: PNodeItem = nil): PNodeItem; begin New(Result); Result^.FIsHole := AIsHole; Result^.FNodes := nil; Result^.FCount := 0; if AParentNode<>nil then begin if AParentNode^.FNodes=nil then AParentNode^.FNodes := TList.Create; AParentNode^.FNodes.Add(Result) end else FNodes.Add(Result); end; |
Вспомогательные функции для нахождения контура
Функции реализуют действия, описанные в вариантах.
Процедура просто добавляет точку в массив точек контура:
1 2 3 4 5 6 7 8 |
// Добавить точку в контур procedure _AddPointToNode(ANode: PNodeItem; const APoint: TPoint); begin ANode^.FCount := ANode^.FCount+1; while Length(ANode^.FPoints)<ANode^.FCount do SetLength(ANode^.FPoints,Length(ANode^.FPoints)+1024); ANode^.FPoints[ANode^.FCount-1] := APoint; end; |
Следующие процедуры добавляют в контур либо левую, либо правую точку линии (для выполнения постулатов 2 и 3). Для отверстий, на единицу корректируется координата по Х. Также, в линию устанавливается признак, в каком качестве эта линия уже включилась в контур, слева или справа.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 |
// Добавить в контур левый конец линии // Для внешних левых сторон - сверху вниз procedure _AddL(ANode: PNodeItem; ALine: PLineItem); begin if not ANode^.FIsHole then _AddPointToNode(ANode,Point(ALine^.L,ALine^.Y)) else _AddPointToNode(ANode,Point(ALine^.L-1,ALine^.Y)); ALine^.FLeft := True; ALine^.FTouch := ALine^.FTouch+1; end; // Добавить в контур правый конец линии // Для внешних правых сторон - снизу вверх procedure _AddR(ANode: PNodeItem; ALine: PLineItem); begin if not ANode^.FIsHole then _AddPointToNode(ANode,Point(ALine^.R{-1},ALine^.Y)) else _AddPointToNode(ANode,Point(ALine^.R+1,ALine^.Y)); ALine^.FRight := True; ALine^.FTouch := ALine^.FTouch+1; end; // Добавить в контур либо левый конец линии, либо правый procedure _AddLineToNode(ANode: PNodeItem; ALine: PLineItem; ALeft: Boolean); begin if ALeft then _AddL(ANode, ALine) else _AddR(ANode, ALine); end; |
Следующая функция играет ключевую роль в алгоритме. Она ищет следующую линию от заданной. Список уже отсортирован, поэтому, если задано направление вниз (AForwardDirect=True), значит перебираем линии от заданной линии (ALine) в направлении конца списка, вперёд. Если указано обратное направление, вверх (AForwardDirect=False), значит идём к началу списка.
Линия считается найденной, если она «касается» заданной линии либо сверху, либо снизу, в зависимости от AForwardDirect. При этом, если указана «текущая» линия (ACurrent), то должно быть соблюдено ещё одно условие.
ACurrent — это линия, с которой результирующая линия должна лежать на одной координате Y, но при этом вся находиться либо справа от ACurrent (при AForwardDirect=True), либо вся слева (при AForwardDirect=False).
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 |
// Найти следующую линию function _FindNextLineItem(ALine: PLineItem; AList: TList; AForwardDirect: Boolean; ACurrent: PLineItem): PLineItem; var Index, i: Integer; p: PLineItem; begin Result := nil; if ALine=nil then exit; Index := ALine^.FIndex; if AForwardDirect then // Идём по списку вниз for i := Index + 1 to AList.Count-1 do begin p := AList[i]; if p=ACurrent then continue; // Разрыв между линиями, выходим if p^.Y-ALine^.Y > 1 then break; if (p^.L<=ALine^.R) and (p^.R>=ALine^.L) and ((ACurrent=nil) or (p^.L>ACurrent^.R)) then exit(p); end else // Идём по списку вверх for i := Index - 1 downto 0 do begin p := AList[i]; if p=ACurrent then continue; // Разрыв между линиями, выходим if ALine^.Y-p^.Y > 1 then break; if (p^.L<=ALine^.R) and (p^.R>=ALine^.L) and ((ACurrent=nil) or (p^.R<ACurrent^.L)) then exit(p); end; end; |
Находим контур образа
Предположим, что мы уже нашли стартовую линию. Поиск контура сводится к определению, с каким вариантом сейчас имеем дело. И, в зависимости от варианта, вносим либо правую, либо левую координату линии, меняем или не меняем направление поиска.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 |
// Найти контур от линии с индексом AIndex // Если ANode указан, это значит, что сейчас ищем контуры // внутри этого контура // Если AOneOnly, то искать внутренние контуры не требуется function TIPLineBorders.FindContourForLine(AIndex: Integer=0; ANode: PNodeItem=nil; ADetailMode: Boolean=False; AOneOnly: Boolean=False): Boolean; var Start, Curr, Next, Alt: PLineItem; MaxIndex, MinIndex: Integer; TwoStepToHell: Integer; ForwardDirect: Boolean; Node: PNodeItem; i,d: Integer; begin Result := False; if FLines.Count=0 then exit; // Получаем стартовую линию по индексу Start := GetLineItem(AIndex); // Создаём и добавляем контур, либо в список, либо в контур Node := AddNode(ANode<>nil{IsHole}, ANode{ParentNode}); if ANode<>nil then d := 1 else d := 0; // Добавляем в наш новый контур левый конец линии _AddL(Node, Start); // Инициализируем текущую линию. Равна стартовой (AIndex) Curr := Start; // Счётчик того, сколько раз подряд не нашли линию // Допустимо один раз не найти, больше - аномалия TwoStepToHell := 0; // Индексы линий для поиска внутренних контуров // Они обязаны будут находиться в этих пределах MaxIndex := -1; MinIndex := MaxInt; // Начинаем с прямого направления, вниз ForwardDirect := True; try // Перебираем все линии от линии с индексом AIndex while (Curr<>nil) and (TwoStepToHell<2) do begin // Сообщаем линии, к какому контуру относимся if ANode<>nil then Curr^.FNode := ANode else begin Curr^.FNode := Node; // Если это внешний контур(ANode=nil), вычисляем // диапазон индексов линий для поиска дырок if Curr^.FIndex > MaxIndex then MaxIndex := Curr^.FIndex; if Curr^.FIndex < MinIndex then MinIndex := Curr^.FIndex; end; // Находим следующую линию Next := _FindNextLineItem(Curr, FLines, ForwardDirect, nil); // Касаний может быть максимум 3, но на всякий случай if (Next<>nil) and (Next^.FTouch>4) then Next := nil; // Находим альтернативную линию от следующей линии, // но в другом направлении // Указываем линию, которую сейчас обрабатываем (Curr), // как линию, с которой будем сравнивать // координаты концов Alt := _FindNextLineItem(Next, FLines, not ForwardDirect, Curr); // Линии оказались равны, альтернативную отбрасываем if Alt=Next then Alt := nil; // Если ничего не нашлось if Next=nil then begin // Добавляем в контур другой конец линии // Потому что один конец там уже есть _AddLineToNode(Node, Curr, not ForwardDirect); // Меняем направление поиска ForwardDirect := not ForwardDirect; // Один раз не найти линию нормально, // значит дошли до текущего края образа TwoStepToHell := TwoStepToHell + 1; end else begin // Сбросили счётчик неприятностей TwoStepToHell := 0; // Если альтернативная линия нашлась if Alt<>nil then begin // Если включён режим зануды if ADetailMode then // Добавляем переходную планку выше или ниже if ForwardDirect then begin _AddPointToNode(Node,Point(Curr.L-d,Curr.Y+1)); _AddPointToNode(Node,Point(Alt.R+d,Curr.Y+1)); end else begin _AddPointToNode(Node,Point(Curr.R+d,Next.Y)); _AddPointToNode(Node,Point(Alt.L-d,Next.Y)); end; // Меняем направление ForwardDirect := not ForwardDirect; // Теперь следующая линия становится альтернативной Next := Alt; end else // Если включён режим зануды, добавляем лесенку if ADetailMode then if ForwardDirect then _AddPointToNode(Node,Point(Curr.L-d,Curr.Y+1)) else _AddPointToNode(Node,Point(Next.R+d,Curr.Y)); // Сделаем следующую линию текущей Curr := Next; // И добавим её в контур _AddLineToNode(Node, Curr, ForwardDirect); // Если поднялись до стартовой линии if Curr = Start then begin // Если именно поднялись, добавляем точку в контур if (ANode=nil) and not ForwardDirect then _AddLineToNode(Node, Start, True); // И закругляемся с проходом по линиям break; end; end; end; // Устанавливаем истинный размер для массива точек if Node<>nil then SetLength(Node^.FPoints,Node^.FCount); // Ищем дырки // Тут можно доработать, чтобы так и искал дальше // Только меняем IsHole, но пока задачи не возникло if (ANode=nil) and not AOneOnly and (MinIndex > -1) and (MaxIndex < FLines.Count) then repeat Curr := nil; for i := MinIndex to MaxIndex do begin // Предполагаем, что это наша стартовая линия Start := GetLineItem(i); // Но стартовая линия должна быть уже обработана // нашим внешним контуром, и её левый конец // не попал во внешний контур if (Start^.FNode=Node) and not Start^.FLeft then begin // Ура! Это наша стартовая линия Curr := Start; // И погнали рекурсию, где наш узел-владелец контура if not FindContourForLine(Curr^.FIndex, Node, ADetailMode) then Abort // Не должен возникнуть, но на всякий случай end; end; until Curr=nil; // Все получилось Result := True; except // Что-то не срослось(никогда такого не было) Result := False; end; end; |
Находим все контуры
Чтобы запустить алгоритм поиска контура образа, необходимо вначале найти подходящую стартовую линию. Можно найти одну и успокоиться. А можно найти все.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 |
// Найти все контуры, и внутренние, и внешние // ADetailMode означает режим "зануды", // когда тщательно обходим каждый пиксел function TIPLineBorders.FindPointsContour( ADetailMode: Boolean): Boolean; var i: Integer; p,v: PLineItem; begin // Чистим все контуры ClearNodes; try // Сортируем. Это важно Sort; repeat v := nil; // Бежим по всем линиям for i := 0 to FLines.Count-1 do begin p := GetLineItem(i); // Линия ещё не подвергалась обработке if (p<>nil) and (p^.FNode=nil) and not (p^.FLeft or p^.FRight) then begin v := p; // Нужна такая линия, выше которой нет ничего // Это и будем считать началом нового контура if _FindNextLineItem(v,FLines,False,nil)=nil then break; v := nil end; end; // Стартуем поиск по этому контуру if (v<>nil) and not FindContourForLine(v^.FIndex, nil, ADetailMode) then Abort; until v=nil; // Вопрос спорный, ну не нашёл контуров, чего такого Result := GetNodesCount>0; except // Вот тут точно что-то не срослось Result := False; end; end; |
Оптимизация и выпрямление контура
Алгоритм прекрасно находит контур, но в нём чрезвычайно много точек. Чтобы его оптимизировать, убрать точки, которые находятся примерно на одной прямой, используем алгоритм Рамера–Дугласа–Пойкера.
Алгоритм, представленный в статье по ссылке выше, оперирует вещественными точками. Здесь мы работаем с координатами пикселей, поэтому смело копипастим у себя же (ну а для чего ещё публиковалось) и переделываем на целочисленные координаты.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 |
// Рекурсивный алгоритм procedure DouglasPeucker(const APoints: TPointDynArray; AStartIdx, AEndIdx: Integer; AEpsilon: Double; var AResLength: Integer; var ARes: TPointDynArray); var P1,P2,P3: TPoint; dx,dy,L,A,dL,dMax: Double; i, Idx: Integer; begin dMax := 0; // Максимальная высота Idx := -1; // Индекс пока не найден // Концы отрезка P1 := APoints[AStartIdx]; P2 := APoints[AEndIdx]; // Площадь треугольника: // S = 1/2 * |(X1-X)(Y2-Y)-(X2-X)(Y1-Y)| = // = 1/2 * |Y*(X2-X1)-X*(Y2-Y1)+X1*Y2-X2*Y1| dx := P2.x - P1.x; // DX dy := P2.y - P1.y; // DY // Длина основания L := Hypot(dx, dy); // sqrt(dx*dx + dy*dy); // Неизменная часть формулы A := P1.X*P2.Y - P2.X*p1.Y; // X1*Y2-X2*Y1 // Если концы отрезка не совпадают if not IsZero(L) then for i := AStartIdx+1 to AEndIdx-1 do begin // Вершина, от которой считаем высоту P3 := APoints[i]; // Высота треугольника: // h = 2 * S/L = 2*(1/2*|Y*DX-X*DY+A|)/L dL := Abs(P3.Y*dx - P3.X*dy + A)/L; if dL > dMax then begin Idx := i; dMax := dL; end; end; // Нашлась выдающаяся точка if (dMax > AEpsilon) and (Idx>-1) then begin // Погнали рекурсию в диапазоне // от начала до этой вершины DouglasPeucker(APoints, AStartIdx, Idx, AEpsilon, AResLength, ARes); // Запоминаем выдающуюся точку ARes[AResLength] := APoints[Idx]; // Инкремент длины массива результата Inc(AResLength); // Погнали рекурсию в диапазоне // от этой вершины до конца DouglasPeucker(APoints, Idx, AEndIdx, AEpsilon, AResLength, ARes); end; end; // Проверить начальную точку // и если необходимо - удалить function CheckFirstPoint(AEpsilon: Double; var ALines: TPointDynArray): Boolean; var L,dx,dy: Double; P1,P2,P3: TPoint; begin Result := Length(ALines) > 2; if not Result then exit; P3 := ALines[0]; P1 := ALines[1]; P2 := ALines[High(ALines)]; dx := P2.x - P1.x; dy := P2.y - P1.y; L := Hypot(dx, dy); if IsZero(L) then exit(False); L := Abs(P3.Y*dx - P3.X*dy + P1.X*P2.Y - P2.X*P1.Y)/L; Result := L < AEpsilon; if Result then Delete(ALines,0,1); end; // Подготовить данные и вызвать алгоритм function RamerDouglasPeucker(AList: TPointDynArray; AEpsilon: Double; AClosed: Boolean; ACheckFirst: Boolean; out ALines: TPointDynArray): Boolean; var List: TPointDynArray; Len,Idx,i: Integer; LMx,H: Double; P,Start: TPoint; begin // С пустыми данными не работаем Result := (AList<>nil) and (Length(AList)>0); if not Result then exit; // Инициализируем индексы, длину будущего массива Idx := 0; // Индекс равен стартовому LMx := 0; // Максимальная длина Len := 0; // Длина массива // Пока длина массива равна исходной SetLength(List, Length(AList)); // Поиск максимально удалённой будет происходить // от первой точки ломаной Start := AList[0]; // Фиксируем в исходном массиве стартовую точку List[0] := Start; // Поиск максимально удалённой вершины // Заодно удаление дублей for i := 1 to High(AList) do begin P := AList[i]; // Совпадает с предыдущей, ничего не делаем if P=List[Len] then continue; Inc(Len); List[Len] := P; // Находим текущий максимум H := sqr(p.X-Start.X) + sqr(p.Y-Start.Y); if H > LMx then begin Idx := Len; LMx := H; end; end; // Высчитываем конечную длину массива Len := Len+1; // Выставляем длину массива данных SetLength(List, Len); // Если требуется закрытая ломаная, совмещаем // начало и конец массива if AClosed and (List[Len-1]<>List[0]) then begin Len := Len+1; SetLength(List, Len); List[Len-1] := List[0]; end; // Инициализируем результат SetLength(ALines, Len); ALines[0] := List[0]; Len := 1; // Пошла рекурсия в диапазоне от старта // до максимально удалённой DouglasPeucker(List, 0, Idx, AEpsilon, Len, ALines); // Дописываем последнюю точку диапазона // Которая одновременно будет являться начальной // для возможной следующей ломаной if Len < Length(ALines) then begin ALines[Len] := List[Idx]; Inc(Len); end; // Пошла рекурсия в диапазоне от // максимально удалённой до конца if Idx < High(List) then begin DouglasPeucker(List, Idx, High(List), AEpsilon, Len, ALines); // Дописываем последнюю точку диапазона if Len < Length(ALines) then begin ALines[Len] := List[High(List)]; Inc(Len); end; end; // Коррекция длины массива if AClosed and (Len > 0) and (ALines[0]=ALines[Len-1]) then Dec(Len); SetLength(ALines, Len); // Проверить начальную точку if ACheckFirst and AClosed then while CheckFirstPoint(AEpsilon,ALines) do; end; |
Для оптимизации найденного контура в нашем классе присутствует специальный метод. Параметр AEpsilon отвечает за степень «выпрямления».
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 |
procedure _ApplyRamerDouglasPeucker(AList: TList; AEpsilon: Double); var i: Integer; N: PNodeItem; begin if (AList=nil) or (AList.Count=0) then exit; for i := 0 to AList.Count-1 do begin N := PNodeItem(AList[i]); RamerDouglasPeucker(N.FPoints, AEpsilon, True, True, N.FLines); _ApplyRamerDouglasPeucker(N^.FNodes, AEpsilon); end; end; // Применить к результату поиска контуров // алгоритм Рамера–Дугласа–Пойкера function TIPLineBorders.ApplyRamerDouglasPeucker( AEpsilon: Double): Boolean; begin if (FNodes=nil) or (FNodes.Count=0) then exit(False); // Рекурсивно выпрямляем найденные контуры _ApplyRamerDouglasPeucker(FNodes, AEpsilon); Result := True; end; |
Убрать шум
В конечном счёте получаем набор хороших контуров. Среди которых большую половину занимают двухточечные линии, длиной в 2-3 пикселя. Конечно, в итоговом изображении, они подчёркивают некоторые детали. Оживляют картинку. Но нам они зачастую не нужны. Поэтому, есть возможность избавиться от них.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 |
procedure _RemoveNoise(AList: TList; ADistance: Double); function Distance(ALines: TPointDynArray): Double; var i: Integer; begin Result := 0; for i := 1 to High(ALines) do Result := Result + ALines[i].Distance(ALines[i-1]); end; var i: Integer; N: PNodeItem; begin if (AList=nil) or (AList.Count=0) then exit; for i := AList.Count-1 downto 0 do begin N := PNodeItem(AList[i]); _RemoveNoise(N^.FNodes, ADistance); if (Length(N^.FLines)=1) or ((Length(N^.FLines)=2) and (N^.FLines[0].Distance(N^.FLines[1])<ADistance)) or ((Length(N^.FLines)<5) and (Distance(N^.FLines)<ADistance)) then TIPLineBorders.DeleteNodeItem(AList,i); end; end; function TIPLineBorders.RemoveNoise(ADistance: Double): Boolean; begin if (FNodes=nil) or (FNodes.Count=0) then exit(False); // Если не указана дистанция, то чистка не требуется // Между тем, результат выполнения - успех if CompareValue(ADistance,0)<1 then exit(True); // Рекурсивно чистим найденные контуры _RemoveNoise(FNodes, ADistance); ClearAllCountsValues; Result := True; end; |
Итоговый метод нахождения контура образа
Просто соберём всё в одном методе
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 |
// Всё вместе - преобразование изображения, нахождение контура, // оптимизация, очистка function TIPLineBorders.FindContours( ABitmap: TBitmap; // Необработанное изображение AThreshold: Integer; // Порог для преобразования в образ AUseAlpha: Boolean; // Использовать альфа-канал для образа AEpsilon: Double; // Степень "выпрямления" контуров ADistance: Double; // Длина "мелких" контуров для очистки ADetailMode: Boolean // Режим зануды ): Boolean; begin Result := // Инициализируем список линий InitLinesFromBitmap(ABitmap, AThreshold, AUseAlpha) and // Ищем контуры FindPointsContour(ADetailMode) and // Оптимизируем (выпрямляем) найденные контуры ApplyRamerDouglasPeucker(AEpsilon) and // Чистим от шума RemoveNoise(ADistance); end; |
Как использовать: На примере выгрузки в WMF
Предположим, что у нас уже есть некая картинка, и где-то на форме раскиданы элементы, содержащие настройки формирования контура. Порог для истинного чёрно белого, параметр выпрямления линий и так далее.
Давайте сформируем контуры и выгрузим, например, в метафайл.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 |
procedure TFmMain.SaveasWMF1Click(Sender: TObject); var L: TIPLineBorders; s: string; begin if FImageFileName = '' then s := IntToStr(GetTickCount) else s := FImageFileName; s := ChangeFileExt(s,'.wmf'); // Создаём наш класс L := TIPLineBorders.Create; try // Запускаем поиск всех контуров if not L.FindContours( Bitmap, // Исходное необработанное изображение SpinEdit1.Value, // Порог для получения образа CheckBox1.Checked, // Получаем образ из альфа-канала SpinEdit2.Value/10, // Параметр "прямоты" контура SpinEdit3.Value/10, // Параметр для удаления контура CheckBox2.Checked) // Режим зануды then begin MessageDlg('Не получилось найти контур!', mtError, [mbOk], 0); exit; end; // Пишем в метафайл if SaveToWMF(s, L, Bitmap.Width, Bitmap.Height) then begin if MessageDlg('Файл "' + s + '" успешно сохранён. Хотите открыть его?', mtConfirmation,[mbYes,mbNo],0)=mrYes then ShellExecute(Handle,'open', PChar(S), nil, nil, SW_NORMAL) end else MessageDlg('Произошла какая-то шляпа, ребята!', mtError, [mbOk], 0); finally // Осовобждаем контуры L.Free; end; end; |
Выгрузка контуров в метафайл выглядит так:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 |
// Сохранить контуры в метафайл function SaveToWMF(const AFileName: string; AList: TIPLineBorders; AWidth, AHeight: Integer): Boolean; procedure DrawNode(ACanvas: TCanvas; ANode:PNodeItem); begin with ACanvas do begin if ANode^.FIsHole then Brush.Color := clWhite else Brush.Color := clBlack; if Length(ANode^.FLines)>0 then Polygon(ANode^.FLines) else Polyline(ANode^.FPoints); end; end; var mf: TMetafile; mc: TMetafileCanvas; i,j: Integer; N: PNodeItem; begin Result := False; if (AList=nil) or (AFileName='') then exit; mf := TMetafile.Create; try mf.Enhanced := True; mf.SetSize(AWidth, AHeight); mc := TMetafileCanvas.Create(mf,0); try with mc do begin Pen.Color := clBlack; Pen.Width := 1; // Бежим по всем контурам верхнего уровня for i := 0 to AList.NodesCount - 1 do begin N := AList.Nodes[i]; DrawNode(mc,N); // Рисуем дырки if N^.FNodes<>nil then for j := 0 to N^.FNodes.Count-1 do DrawNode(mc,N^.FNodes[j]); end; end; finally mc.Free; end; mf.SaveToFile(AFileName); Result := True; finally mf.Free; end; end; |
Нахождение контура образа по этапам
Немного по интерфейсу
При запуске демки появится следующее окно. Ананас пришёл от Вадима, который в телеге поднял вопрос, и я обещал описать алгоритм. Исполняю обещание.
В правом окне, при нажатой кнопке BW, видим силуэт, полученный в результате обработки изображения, представленного слева. Получение образа происходит по пороговому значению, представленному в поле Threshold. Галка в поле Use Alpha, означает, что обрабатывается байт прозрачности. Если галка снята, то обработка происходит путём перевода в оттенки серого и разделения цветов по порогу.
Чтобы загрузить новое изображение, необходимо вызвать контекстное меню в левом окне. Выбрав Paste, вставим картинку из буфера обмена. При выборе Load загрузим файл картинки с диска.
При загрузке изображения, мы можем увидеть справа либо черный квадрат, либо ничего. Это означает, что загруженное изображение не имеет альфа-канал. При этом, галка о том, что мы используем альфа-канал, установлена. В этом случае, просто снимаем галку.
Так выглядит ананас, в котором при получении истинного чёрно-белого изображения не используется альфа-канал.
В правом окне также доступно контекстное меню, где вы можете выгрузить в один из предложенных векторных форматов.
Изображения можно масштабировать через Ctrl+Wheel. Просто Wheel перемещает изображение по вертикали. Shift+Wheel перемещает картинку по горизонтали. Также доступны скроллбары. Они появляются, когда надо, и когда не надо плавно исчезают ))).
Также, изображение можно перетаскивать средней кнопкой мышки. Все манипуляции с изображением синхронизированы. Таская в одном окне, в другом окне изображение также будет перемещаться.
Этап 1: Получение образа
Возьмём маленького зайчишку в качестве объекта испытаний. Для построения контура лучше брать изображение побольше, но тут, для иллюстрации, надо именно такой.
Снимаем галку с Use Alpha, меняем значение в поле Threshold, пока образ справа не станет удовлетворительным.
Этап 2: Формируем список линий
Нажимаем кнопку Lines. После этого, в названии кнопки появится число в скобках — это количество линий в списке. Изображение справа будет состоять из разноцветных линий. По кнопке Ln сверху всегда можно посмотреть, как эти линии выглядят.
Также, внизу видим надпись: Lines: 0,637. Это время выполнения операции в миллисекундах.
Этап 3: Формируем контур образа
Нажимаем кнопку Contour. После этого видим в скобках количество точек во всех обнаруженных контурах. А справа будут отображены эти контуры. Красным рисуются внешние контуры, синим — внутренние. Если масштаб позволяет, то рисуем также и точки контуров. По кнопке Cr сверху всегда можно посмотреть, как выглядит найденный контур.
Как видим, всего точек в контурах задействовано 1750. Время операции также отображается в нижней полосе — Contour: 0,243 мсек.
Галка на Detail Mode активирует режим «зануды». Можно посмотреть отличия в найденных контурах. Лично я его почти не пользую, потому что уж слишком зануда. Каждый пиксел обойдёт.
Этап 4: Оптимизируем контур образа
Нажимая кнопку Ramer, мы тем самым запустим алгоритм Рамера–Дугласа–Пойкера. И удивимся насколько точек стало меньше:
Итак, было 1750, стало 227. Время в нижней полосе — Ramer: 0,156. Если сравнить с рисунком выше, то узелков стало явно сильно меньше.
Параметр Epsilon задаёт параметр «выпрямления» контура. Его можно менять и видеть как меняется контур. Жать кнопку не обязательно, а зрелище довольно залипательное. Значение, передаваемое алгоритму, делится на 10. То есть в алгоритм, судя по скрину, ушёл коэффициент, равный 1.
Этап 5: Убираем шум
За убирание шума отвечает кнопка Noise.
Было 227, стало 185. Время в нижней полосе — Noise: 0,011. Cравнивая с рисунком выше, можно заметить, что некоторые «сгустки» узелков ушли.
Параметр Distance задаёт максимальную длину удаляемых «штрихов» и также делится на 10. То есть, на самом деле мы удаляли отрезки, длиной до 4 пикселов.
Всё сразу
Чтобы выполнить поиск всех контуров и протестировать метод FindContours, жмём кнопку Run. По кнопке RD сверху всегда можно посмотреть, как будет выглядеть образ, нарисованный полигонами и линиями.
Видим справа нарисованное полигонами изображение. Зайчик получился не такой душка, как слева. Не тронь мою морковку. Внизу видим общее время работы алгоритма — All: 0.967.
Воспользуемся контекстным меню в правом окне и выберем выгрузку в SVG.
Небольшие тесты
Давайте посмотрим, как алгоритм работает на поиске контуров для заведомо правильных геометрических фигур.
Как видим, алгоритм нашёл правильные точки. А если посмотрим сколько точек было изначально, то это прямо супер-оптимизация.
Посмотрим, что у нас по скорости.
Изображение 1280×915 алгоритм полностью разобрал на атомы за 30,751 миллисекунду. По моему, это очень неплохо.
И немного сюрра в этот оазис (это анимированный гиф, вначале держу драматическую паузу):
Листинг модуля IP76.ImageContour
Листинги привожу исключительно для ленивых, к коим сам себя и отношу.
Никаких дополнительных связей нет. Модуль абсолютно автономен. Отвечает только поставленной задаче — найти контур.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 393 394 395 396 397 398 399 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 412 413 414 415 416 417 418 419 420 421 422 423 424 425 426 427 428 429 430 431 432 433 434 435 436 437 438 439 440 441 442 443 444 445 446 447 448 449 450 451 452 453 454 455 456 457 458 459 460 461 462 463 464 465 466 467 468 469 470 471 472 473 474 475 476 477 478 479 480 481 482 483 484 485 486 487 488 489 490 491 492 493 494 495 496 497 498 499 500 501 502 503 504 505 506 507 508 509 510 511 512 513 514 515 516 517 518 519 520 521 522 523 524 525 526 527 528 529 530 531 532 533 534 535 536 537 538 539 540 541 542 543 544 545 546 547 548 549 550 551 552 553 554 555 556 557 558 559 560 561 562 563 564 565 566 567 568 569 570 571 572 573 574 575 576 577 578 579 580 581 582 583 584 585 586 587 588 589 590 591 592 593 594 595 596 597 598 599 600 601 602 603 604 605 606 607 608 609 610 611 612 613 614 615 616 617 618 619 620 621 622 623 624 625 626 627 628 629 630 631 632 633 634 635 636 637 638 639 640 641 642 643 644 645 646 647 648 649 650 651 652 653 654 655 656 657 658 659 660 661 662 663 664 665 666 667 668 669 670 671 672 673 674 675 676 677 678 679 680 681 682 683 684 685 686 687 688 689 690 691 692 693 694 695 696 697 698 699 700 701 702 703 704 705 706 707 708 709 710 711 712 713 714 715 716 717 718 719 720 721 722 723 724 725 726 727 728 729 730 731 732 733 734 735 736 737 738 739 740 741 742 743 744 745 746 747 748 749 750 751 752 753 754 755 756 757 758 759 760 761 762 763 764 765 766 767 768 769 770 771 772 773 774 775 776 777 778 779 780 781 782 783 784 785 786 787 788 789 790 791 792 793 794 795 796 797 798 799 800 801 802 803 804 805 806 807 808 809 810 811 812 813 814 815 816 817 818 819 820 821 822 823 824 825 826 827 828 829 830 831 832 833 834 835 836 837 838 839 840 841 842 843 844 845 846 847 848 849 850 851 852 853 854 855 856 857 858 859 860 861 862 863 864 865 866 867 868 869 870 871 872 873 874 875 876 877 878 879 880 881 882 883 884 885 886 887 888 889 890 891 892 893 894 895 896 897 898 899 900 901 902 903 904 905 906 907 908 909 910 911 912 913 914 915 916 917 918 919 920 921 922 923 924 925 926 927 928 929 930 931 932 933 934 935 936 937 938 939 940 941 942 943 944 945 946 947 948 949 950 951 952 953 954 955 956 957 958 959 960 961 962 963 964 965 966 967 968 969 970 971 972 973 974 975 976 977 978 979 980 981 982 983 984 985 986 987 988 989 990 991 992 993 994 995 996 997 998 999 1000 1001 1002 1003 1004 1005 1006 1007 1008 1009 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016 1017 1018 1019 1020 1021 1022 1023 1024 1025 1026 1027 1028 1029 1030 1031 1032 1033 1034 1035 1036 1037 1038 1039 1040 1041 1042 1043 1044 1045 1046 1047 1048 1049 1050 1051 1052 1053 1054 1055 1056 1057 1058 1059 1060 1061 1062 1063 1064 1065 1066 1067 1068 1069 1070 1071 1072 1073 1074 1075 1076 1077 1078 1079 1080 1081 1082 1083 1084 1085 1086 1087 1088 1089 1090 1091 1092 1093 1094 1095 1096 1097 1098 1099 1100 1101 1102 1103 1104 1105 1106 1107 1108 1109 1110 1111 1112 1113 1114 1115 1116 1117 1118 1119 1120 1121 1122 1123 1124 1125 1126 1127 1128 1129 1130 1131 1132 1133 1134 1135 1136 1137 1138 1139 1140 1141 1142 1143 1144 1145 1146 1147 1148 1149 1150 1151 1152 1153 1154 1155 1156 1157 1158 1159 1160 1161 1162 1163 1164 1165 1166 1167 1168 1169 1170 1171 1172 1173 1174 1175 1176 1177 1178 1179 1180 1181 1182 1183 1184 1185 1186 1187 1188 1189 1190 1191 1192 1193 1194 1195 1196 1197 1198 1199 1200 1201 1202 1203 1204 1205 1206 1207 1208 1209 1210 1211 1212 1213 1214 1215 1216 1217 1218 1219 1220 1221 1222 1223 1224 1225 1226 1227 1228 1229 1230 1231 1232 1233 1234 1235 1236 |
//****************************************************************************** // Project: IP76.RU // Created: 2024-02-17 // Article: https://ip76.ru/image-contour // Описание: Нахождение контура образа //****************************************************************************** unit IP76.ImageContour; interface uses System.SysUtils, System.Classes, System.Types, System.UITypes, Vcl.Graphics; {$Region 'Вспомогательные типы'} type // Массив целочисленных точек TPointDynArray = TArray<TPoint>; // Узел - внешний или внутренний контур PNodeItem = ^TNodeItem; TNodeItem = record FCount: Integer; // Количество элементов в FPoints FNodes: TList; // Внутренние контуры FLines: TPointDynArray; // Массив оптимизированных координат FPoints: TPointDynArray;// Массив точек контура FIsHole: Boolean; // Это внутренний контур, дырка end; // Линия образа PLineItem = ^TLineItem; TLineItem = record L,R,Y: Integer; // Координаты слева, справа, по вертикали FNode: PNodeItem; // Контур, которому принадлежит линия FLeft: Boolean; // Левый конец линии был внесён в контур FRight: Boolean; // Правый конец линии был внесён в контур FIndex: Integer; // Индекс в списке линий FTouch: Integer; // Количество проходов по линии FTag: Integer; // Произвольное значение, у нас - цвет линии end; {$EndRegion} {$Region 'TIPLineBorders: Построитель контура'} // Построитель контура TIPLineBorders = class {$Region 'Количество точек и контуров'} strict private // Кэшированные значения количества точек и контуров FAllPointsCount: Integer; FAllLinesCount: Integer; FAllNodesCount: Integer; public // Все точки необработанного контура function AllPointsCount: Integer; // Все точки обработанного контура function AllLinesCount: Integer; // Общее количество узлов (контуров) function AllNodesCount: Integer; // Сбросить все закэшированные значения количества точек и контуров procedure ClearAllCountsValues; {$EndRegion} {$Region 'Линии образа'} strict private // Список линий FLines: TList; // Отсортирован ли список линий FSorted: Boolean; function GetLinesCount: Integer; inline; function GetLineItem(AIndex: Integer): PLineItem; inline; strict protected // Отсортировать список. При AnyWay сортировка будет произведена // в любом случае, независимо от признака сортировки procedure Sort(AnyWay: Boolean = False); // Добавить линию function AddLine(const L,R,Y: Integer): PLineItem; // Удалить линию procedure DeleteLine(AIndex: Integer); // Очистить список линий procedure ClearLines; public // Количество линий property LinesCount: Integer read GetLinesCount; // Получить линию по индексу в списке property Lines[AIndex: Integer]: PLineItem read GetLineItem; {$EndRegion} {$Region 'Контуры'} strict private // Список узлов(контуров) FNodes: TList; function GetNodesCount: Integer; inline; function GetNodeItem(AIndex: Integer): PNodeItem; inline; protected // Очистить (не удалить) узел class procedure ClearNodeItem(ANode: PNodeItem); // Удалить узел со всем его дочерними узлами class procedure DeleteNodeItem(AList: TList; AIndex: Integer); // Очистить список узлов class procedure ClearNodeList(AList: TList); // Создать и добавить пустой узел(контур) либо в свой список, // либо в список контура AParentNode // Сейчас AIsHole=True при AParentNode<>nil // Казалось бы, можно убрать параметр, но он может пригодиться // при дальнейшем развитии алгоритма // Например, когда в дырке окажется остров, а в нём снова дырка function AddNode(AIsHole: Boolean; AParentNode: PNodeItem = nil): PNodeItem; // Очистить список узлов и элементы списка линий procedure ClearNodes; public // Количество узлов property NodesCount: Integer read GetNodesCount; // Получить узел по индексу в списке узлов property Nodes[AIndex: Integer]: PNodeItem read GetNodeItem; {$EndRegion} {$Region 'Нахождение контуров'} public // Проинициализировать список линий из истинного // чёрно-белого изображения function InitLinesFromBitmap(ABitmap: TBitmap): Boolean; overload; // Проинициализировать список линий из изображения // AThreshold - порог, разделяющий чёрное и белое // AUseAlpha - вместо цвета используется значение альфа-канала function InitLinesFromBitmap(ABitmap: TBitmap; AThreshold: Integer; AUseAlpha: Boolean): Boolean; overload; // Найти контур от линии с индексом AIndex // Если ANode указан, это значит, что сейчас ищем контур // внутри этого контура // Если AOneOnly, то искать внутренние контуры не требуется function FindContourForLine(AIndex: Integer=0; ANode: PNodeItem=nil; ADetailMode: Boolean=False; AOneOnly: Boolean=False): Boolean; // Найти все контуры, и внутренние, и внешние // ADetailMode означает режим "зануды", // когда тщательно обходим каждый пиксел function FindPointsContour(ADetailMode: Boolean): Boolean; // Применить к результату поиска контуров алгоритм Рамера–Дугласа–Пойкера function ApplyRamerDouglasPeucker(AEpsilon: Double): Boolean; // Почистить шум, мелкие детали function RemoveNoise(ADistance: Double): Boolean; // Всё вместе - преобразование изображения, нахождение контура, // оптимизация, очистка function FindContours( ABitmap: TBitmap; // Необработанное изображение AThreshold: Integer; // Порог для преобразования в образ AUseAlpha: Boolean; // Использовать альфа-канал для образа AEpsilon: Double; // Степень "выпрямления" контуров ADistance: Double; // Длина "мелких" контуров для очистки ADetailMode: Boolean // Режим зануды ): Boolean; {$EndRegion} {$Region 'Сохранить контуры в SVG'} public function SaveToSVGStrings(AList : TStrings; var Width, Height: Integer; APolygons: Boolean=True): Boolean; function SaveToSVG(const AFileName: string; Width: Integer=-1; Height: Integer=-1; APolygons: Boolean=True): Boolean; {$EndRegion} {$Region 'Конструктор/деструктор/очистка'} public Constructor Create; Destructor Destroy; override; // Очистить всё procedure Clear; {$EndRegion} end; {$EndRegion} implementation uses System.Math; {$Region 'Алгоритм Рамера–Дугласа–Пойкера'} // Рекурсивный алгоритм procedure DouglasPeucker(const APoints: TPointDynArray; AStartIdx, AEndIdx: Integer; AEpsilon: Double; var AResLength: Integer; var ARes: TPointDynArray); var P1,P2,P3: TPoint; dx,dy,L,A,dL,dMax: Double; i, Idx: Integer; begin dMax := 0; // Максимальная высота Idx := -1; // Индекс пока не найден // Концы отрезка P1 := APoints[AStartIdx]; P2 := APoints[AEndIdx]; // Площадь треугольника: // S = 1/2 * |(X1-X)(Y2-Y)-(X2-X)(Y1-Y)| = // = 1/2 * |Y*(X2-X1)-X*(Y2-Y1)+X1*Y2-X2*Y1| dx := P2.x - P1.x; // DX dy := P2.y - P1.y; // DY // Длина основания L := Hypot(dx, dy); // sqrt(dx*dx + dy*dy); // Неизменная часть формулы A := P1.X*P2.Y - P2.X*p1.Y; // X1*Y2-X2*Y1 // Если концы отрезка не совпадают if not IsZero(L) then for i := AStartIdx+1 to AEndIdx-1 do begin // Вершина, от которой считаем высоту P3 := APoints[i]; // Высота треугольника: // h = 2 * S/L = 2*(1/2*|Y*DX-X*DY+A|)/L dL := Abs(P3.Y*dx - P3.X*dy + A)/L; if dL > dMax then begin Idx := i; dMax := dL; end; end; // Нашлась выдающаяся точка if (dMax > AEpsilon) and (Idx>-1) then begin // Погнали рекурсию в диапазоне // от начала до этой вершины DouglasPeucker(APoints, AStartIdx, Idx, AEpsilon, AResLength, ARes); // Запоминаем выдающуюся точку ARes[AResLength] := APoints[Idx]; // Инкремент длины массива результата Inc(AResLength); // Погнали рекурсию в диапазоне // от этой вершины до конца DouglasPeucker(APoints, Idx, AEndIdx, AEpsilon, AResLength, ARes); end; end; // Проверить начальную точку // и если необходимо - удалить function CheckFirstPoint(AEpsilon: Double; var ALines: TPointDynArray): Boolean; var L,dx,dy: Double; P1,P2,P3: TPoint; begin Result := Length(ALines) > 2; if not Result then exit; P3 := ALines[0]; P1 := ALines[1]; P2 := ALines[High(ALines)]; dx := P2.x - P1.x; dy := P2.y - P1.y; L := Hypot(dx, dy); if IsZero(L) then exit(False); L := Abs(P3.Y*dx - P3.X*dy + P1.X*P2.Y - P2.X*P1.Y)/L; Result := L < AEpsilon; if Result then Delete(ALines,0,1); end; // Подготовить данные и вызвать алгоритм function RamerDouglasPeucker(AList: TPointDynArray; AEpsilon: Double; AClosed: Boolean; ACheckFirst: Boolean; out ALines: TPointDynArray): Boolean; var List: TPointDynArray; Len,Idx,i: Integer; LMx,H: Double; P,Start: TPoint; begin // С пустыми данными не работаем Result := (AList<>nil) and (Length(AList)>0); if not Result then exit; // Инициализируем индексы, длину будущего массива Idx := 0; // Индекс равен стартовому LMx := 0; // Максимальная длина Len := 0; // Длина массива // Пока длина массива равна исходной SetLength(List, Length(AList)); // Поиск максимально удалённой будет происходить // от первой точки ломаной Start := AList[0]; // Фиксируем в исходном массиве стартовую точку List[0] := Start; // Поиск максимально удалённой вершины // Заодно удаление дублей for i := 1 to High(AList) do begin P := AList[i]; // Совпадает с предыдущей, ничего не делаем if P=List[Len] then continue; Inc(Len); List[Len] := P; // Находим текущий максимум H := sqr(p.X-Start.X) + sqr(p.Y-Start.Y); if H > LMx then begin Idx := Len; LMx := H; end; end; // Высчитываем конечную длину массива Len := Len+1; // Выставляем длину массива данных SetLength(List, Len); // Если требуется закрытая ломаная, совмещаем // начало и конец массива if AClosed and (List[Len-1]<>List[0]) then begin Len := Len+1; SetLength(List, Len); List[Len-1] := List[0]; end; // Инициализируем результат SetLength(ALines, Len); ALines[0] := List[0]; Len := 1; // Пошла рекурсия в диапазоне от старта // до максимально удалённой DouglasPeucker(List, 0, Idx, AEpsilon, Len, ALines); // Дописываем последнюю точку диапазона // Которая одновременно будет являться начальной // для возможной следующей ломаной if Len < Length(ALines) then begin ALines[Len] := List[Idx]; Inc(Len); end; // Пошла рекурсия в диапазоне от // максимально удалённой до конца if Idx < High(List) then begin DouglasPeucker(List, Idx, High(List), AEpsilon, Len, ALines); // Дописываем последнюю точку диапазона if Len < Length(ALines) then begin ALines[Len] := List[High(List)]; Inc(Len); end; end; // Коррекция длины массива if AClosed and (Len > 0) and (ALines[0]=ALines[Len-1]) then Dec(Len); SetLength(ALines, Len); // Проверить начальную точку if ACheckFirst and AClosed then while CheckFirstPoint(AEpsilon,ALines) do; end; {$EndRegion} {$Region 'Рекурсивный подсчет количества контуров и узлов'} function _GetAllNodesCount(AList: TList): Integer; var p: PNodeItem; i: Integer; begin Result := 0; if (AList=nil) or (AList.Count < 1) then exit; for i := 0 to AList.Count-1 do begin p := AList[i]; Result := Result + _GetAllNodesCount(p^.FNodes) + 1; end; end; function _GetAllPointsCount(AList: TList): Integer; var p: PNodeItem; i: Integer; begin Result := 0; if (AList=nil) or (AList.Count < 1) then exit; for i := 0 to AList.Count-1 do begin p := AList[i]; Result := Result + _GetAllPointsCount(p^.FNodes) + Length(p^.FPoints); end; end; function _GetAllLinesCount(AList: TList): Integer; var p: PNodeItem; i: Integer; begin Result := 0; if (AList=nil) or (AList.Count < 1) then exit; for i := 0 to AList.Count-1 do begin p := AList[i]; Result := Result + _GetAllLinesCount(p^.FNodes) + Length(p^.FLines); end; end; {$EndRegion} {$Region 'Вспомогательные функции для нахождения контура'} // Добавить точку в контур procedure _AddPointToNode(ANode: PNodeItem; const APoint: TPoint); begin ANode^.FCount := ANode^.FCount+1; while Length(ANode^.FPoints)<ANode^.FCount do SetLength(ANode^.FPoints,Length(ANode^.FPoints)+1024); ANode^.FPoints[ANode^.FCount-1] := APoint; end; // Добавить в контур левый конец линии // Для внешних левых сторон - сверху вниз procedure _AddL(ANode: PNodeItem; ALine: PLineItem); begin if not ANode^.FIsHole then _AddPointToNode(ANode,Point(ALine^.L,ALine^.Y)) else _AddPointToNode(ANode,Point(ALine^.L-1,ALine^.Y)); ALine^.FLeft := True; ALine^.FTouch := ALine^.FTouch+1; end; // Добавить в контур правый конец линии // Для внешних правых сторон - снизу вверх procedure _AddR(ANode: PNodeItem; ALine: PLineItem); begin if not ANode^.FIsHole then _AddPointToNode(ANode,Point(ALine^.R{-1},ALine^.Y)) else _AddPointToNode(ANode,Point(ALine^.R+1,ALine^.Y)); ALine^.FRight := True; ALine^.FTouch := ALine^.FTouch+1; end; // Добавить в контур либо левый конец линии, либо правый procedure _AddLineToNode(ANode: PNodeItem; ALine: PLineItem; ALeft: Boolean); begin if ALeft then _AddL(ANode, ALine) else _AddR(ANode, ALine); end; // Найти следующую линию // Список линий уже отсортирован, поэтому ищем следующую // линию в зависимости от направления // Если AForwardDirect, значит идём вперёд по списку - вниз // Иначе - в обратную сторону, вверх // ACurrent - текущая рассматриваемая линия // Результирующая линия не должна с ней пересечься function _FindNextLineItem(ALine: PLineItem; AList: TList; AForwardDirect: Boolean; ACurrent: PLineItem): PLineItem; var Index, i: Integer; p: PLineItem; begin Result := nil; if ALine=nil then exit; Index := ALine^.FIndex; if AForwardDirect then // Идём по списку вниз for i := Index + 1 to AList.Count-1 do begin p := AList[i]; if p=ACurrent then continue; // Разрыв между линиями, выходим if p^.Y-ALine^.Y > 1 then break; if (p^.L<=ALine^.R) and (p^.R>=ALine^.L) and ((ACurrent=nil) or (p^.L>ACurrent^.R)) then exit(p); end else // Идём по списку вверх for i := Index - 1 downto 0 do begin p := AList[i]; if p=ACurrent then continue; // Разрыв между линиями, выходим if ALine^.Y-p^.Y > 1 then break; if (p^.L<=ALine^.R) and (p^.R>=ALine^.L) and ((ACurrent=nil) or (p^.R<ACurrent^.L)) then exit(p); end; end; {$EndRegion} {$Region 'TIPLineBorders: Построитель контура'} { TIPLineBorders } {$Region 'TIPLineBorders: Конструктор/деструктор/очистка'} Constructor TIPLineBorders.Create; begin FLines := TList.Create; FNodes := TList.Create; ClearAllCountsValues; end; Destructor TIPLineBorders.Destroy; begin ClearLines; ClearNodes; FreeAndNil(FLines); FreeAndNil(FNodes); inherited Destroy; end; procedure TIPLineBorders.Clear; begin ClearLines; ClearNodes; end; {$EndRegion} {$Region 'TIPLineBorders: Количество точек и контуров'} function TIPLineBorders.AllPointsCount: Integer; begin if FAllPointsCount<0 then FAllPointsCount := _GetAllPointsCount(FNodes); Result := FAllPointsCount; end; function TIPLineBorders.AllLinesCount: Integer; begin if FAllLinesCount<0 then FAllLinesCount := _GetAllLinesCount(FNodes); Result := FAllLinesCount; end; function TIPLineBorders.AllNodesCount: Integer; begin if FAllNodesCount<0 then FAllNodesCount := _GetAllNodesCount(FNodes); Result := FAllNodesCount; end; procedure TIPLineBorders.ClearAllCountsValues; begin FAllPointsCount := -1; FAllLinesCount := -1; FAllNodesCount := -1; end; {$EndRegion} {$Region 'TIPLineBorders: Линии образа'} function TIPLineBorders.GetLinesCount: Integer; begin Result := FLines.Count; end; function TIPLineBorders.GetLineItem(AIndex: Integer): PLineItem; begin Result := FLines[AIndex]; end; function CompareLineItem(p1,p2: Pointer): Integer; var v1,v2: TPoint; begin if p1<>nil then v1 := Point(PLineItem(p1)^.L,PLineItem(p1)^.Y) else v1 := Point(-1,-1); if p2<>nil then v2 := Point(PLineItem(p2)^.L,PLineItem(p2)^.Y) else v2 := Point(-1,-1); Result := v1.Y - v2.Y; if Result=0 then Result := v1.X - v2.X; end; procedure TIPLineBorders.Sort(AnyWay: Boolean = False); var i: Integer; begin // Если нет необходимости сортировать, выходим if not AnyWay and FSorted then exit; // Сортировка FLines.Sort(CompareLineItem); FSorted := True; // Инициализация поля индекса в линиях for i := LinesCount-1 downto 0 do Lines[i]^.FIndex := i; end; function TIPLineBorders.AddLine(const L,R,Y: Integer): PLineItem; begin New(Result); FLines.Add(Result); Result^.L := L; Result^.R := R; Result^.Y := Y; Result^.FNode := nil; Result^.FTag := -1; Result^.FLeft := False; Result^.FRight := False; Result^.FIndex := -1; Result^.FTouch := 0; FSorted := False; end; procedure TIPLineBorders.DeleteLine(AIndex: Integer); var p : PLineItem; begin p := FLines[AIndex]; if p<>nil then Dispose(p); FLines.Delete(AIndex); FSorted := False; end; procedure TIPLineBorders.ClearLines; begin while FLines.Count > 0 do DeleteLine(FLines.Count-1); FLines.Clear; FSorted := False; ClearAllCountsValues; end; {$EndRegion} {$Region 'TIPLineBorders: Контуры'} function TIPLineBorders.GetNodesCount: Integer; begin Result := FNodes.Count; end; function TIPLineBorders.GetNodeItem(AIndex: Integer): PNodeItem; begin Result := FNodes[AIndex]; end; class procedure TIPLineBorders.ClearNodeItem(ANode: PNodeItem); begin if ANode<>nil then ClearNodeList(ANode^.FNodes); end; class procedure TIPLineBorders.DeleteNodeItem(AList: TList; AIndex: Integer); var p: PNodeItem; begin if (Alist=nil) or (AIndex<0) or (AIndex>=AList.Count) then exit; p := AList[AIndex]; ClearNodeItem(p); if p^.FNodes<>nil then p^.FNodes.Free; Dispose(p); AList.Delete(AIndex); end; class procedure TIPLineBorders.ClearNodeList(AList: TList); begin if (AList=nil) or (AList.Count=0) then exit; while AList.Count > 0 do DeleteNodeItem(AList, AList.Count-1); AList.Clear; end; // Создать и добавить пустой узел(контур) либо в свой список, // либо в список контура AParentNode // Сейчас AIsHole=True при AParentNode<>nil // Казалось бы, можно убрать параметр, но он может пригодиться // при дальнейшем развитии алгоритма // Например, когда в дырке окажется остров, а в нём снова дырка function TIPLineBorders.AddNode(AIsHole: Boolean; AParentNode: PNodeItem = nil): PNodeItem; begin New(Result); Result^.FIsHole := AIsHole; Result^.FNodes := nil; Result^.FCount := 0; if AParentNode<>nil then begin if AParentNode^.FNodes=nil then AParentNode^.FNodes := TList.Create; AParentNode^.FNodes.Add(Result) end else FNodes.Add(Result); end; procedure TIPLineBorders.ClearNodes; var i: Integer; p: PLineItem; begin try for i := 0 to FLines.Count-1 do begin p := GetLineItem(i); p^.FNode := nil; p^.FLeft := False; p^.FRight := False; p^.FTouch := 0; end; finally ClearNodeList(FNodes); ClearAllCountsValues; end; end; {$EndRegion} {$Region 'TIPLineBorders: Нахождение контуров'} function TIPLineBorders.InitLinesFromBitmap(ABitmap: TBitmap): Boolean; var x, y: integer; W, H: Integer; L, S: PByte; step, ch: Integer; xt, Lt: Integer; begin Result := (ABitmap<>nil) and (ABitmap.Width>0) and (ABitmap.Height>0); if not Result then exit; W := ABitmap.Width; H := ABitmap.Height; L := ABitmap.ScanLine[0]; case ABitmap.PixelFormat of pf32bit: ch := 4; pf24bit: ch := 3; pf16bit: ch := 2; else ch := 1; end; step := BytesPerScanline(ABitmap.Width, ch*8, 32); Clear; for y := 0 to H-1 do begin S := PByte(NativeInt(L) - y*step); xt := -1; Lt := 0; for x := 0 to W-1 do begin if ((S^<>0) or (x=W-1)) then begin if (xt>-1) and (Lt>0) then AddLine(xt,xt+Lt-1,y); xt := -1; Lt := 0; end else begin if xt<0 then xt := x; Inc(Lt); end; Inc(S, ch); end; end; end; type PRGBQuad = ^TRGBQuad; TRGBQuad = record rgbBlue: Byte; rgbGreen: Byte; rgbRed: Byte; rgbReserved: Byte; end; function TIPLineBorders.InitLinesFromBitmap(ABitmap: TBitmap; AThreshold: Integer; AUseAlpha: Boolean): Boolean; var x, y: integer; W, H: Integer; L: PByte; P: PRGBQuad; step: Integer; xt, Lt: Integer; B, White, Black: Byte; begin Result := (ABitmap<>nil) and (ABitmap.Width>0) and (ABitmap.Height>0); if not Result then exit; ABitmap.PixelFormat := pf32Bit; W := ABitmap.Width; H := ABitmap.Height; L := ABitmap.ScanLine[0]; White := $FF; Black := 0; if AUseAlpha then begin White := 0; Black := $FF end; step := BytesPerScanline(ABitmap.Width, 32, 32); Clear; for y := 0 to H-1 do begin P := PRGBQuad(NativeInt(L) - y*step); xt := -1; Lt := 0; for x := 0 to W-1 do begin if AUseAlpha then B := P^.rgbReserved else B := Trunc(0.2126*P^.rgbRed + 0.7152*P^.rgbGreen + 0.0722*P^.rgbBlue); if B>AThreshold then B:= White else B := Black; if ((B<>0) or (x=W-1)) then begin if (xt>-1) and (Lt>0) then AddLine(xt, xt+Lt-1, y); xt := -1; Lt := 0; end else begin if xt<0 then xt := x; Inc(Lt); end; Inc(P); end; end; end; // Найти контур от линии с индексом AIndex // Если ANode указан, это значит, что сейчас ищем контуры // внутри этого контура // Если AOneOnly, то искать внутренние контуры не требуется function TIPLineBorders.FindContourForLine(AIndex: Integer=0; ANode: PNodeItem=nil; ADetailMode: Boolean=False; AOneOnly: Boolean=False): Boolean; var Start, Curr, Next, Alt: PLineItem; MaxIndex, MinIndex: Integer; TwoStepToHell: Integer; ForwardDirect: Boolean; Node: PNodeItem; i,d: Integer; begin Result := False; if FLines.Count=0 then exit; // Получаем стартовую линию по индексу Start := GetLineItem(AIndex); // Создаём и добавляем контур, либо в список, либо в контур Node := AddNode(ANode<>nil{IsHole}, ANode{ParentNode}); if ANode<>nil then d := 1 else d := 0; // Добавляем в наш новый контур левый конец линии _AddL(Node, Start); // Инициализируем текущую линию. Равна стартовой (AIndex) Curr := Start; // Счётчик того, сколько раз подряд не нашли линию // Допустимо один раз не найти, больше - аномалия TwoStepToHell := 0; // Индексы линий для поиска внутренних контуров // Они обязаны будут находиться в этих пределах MaxIndex := -1; MinIndex := MaxInt; // Начинаем с прямого направления, вниз ForwardDirect := True; try // Перебираем все линии от линии с индексом AIndex while (Curr<>nil) and (TwoStepToHell<2) do begin // Сообщаем линии, к какому контуру относимся if ANode<>nil then Curr^.FNode := ANode else begin Curr^.FNode := Node; // Если это внешний контур(ANode=nil), вычисляем // диапазон индексов линий для поиска дырок if Curr^.FIndex > MaxIndex then MaxIndex := Curr^.FIndex; if Curr^.FIndex < MinIndex then MinIndex := Curr^.FIndex; end; // Находим следующую линию Next := _FindNextLineItem(Curr, FLines, ForwardDirect, nil); // Касаний может быть максимум 3, но на всякий случай if (Next<>nil) and (Next^.FTouch>4) then Next := nil; // Находим альтернативную линию от следующей линии, // но в другом направлении // Указываем линию, которую сейчас обрабатываем (Curr), // как линию, с которой будем сравнивать // координаты концов Alt := _FindNextLineItem(Next, FLines, not ForwardDirect, Curr); // Линии оказались равны, альтернативную отбрасываем if Alt=Next then Alt := nil; // Если ничего не нашлось if Next=nil then begin // Добавляем в контур другой конец линии // Потому что один конец там уже есть _AddLineToNode(Node, Curr, not ForwardDirect); // Меняем направление поиска ForwardDirect := not ForwardDirect; // Один раз не найти линию нормально, // значит дошли до текущего края образа TwoStepToHell := TwoStepToHell + 1; end else begin // Сбросили счётчик неприятностей TwoStepToHell := 0; // Если альтернативная линия нашлась if Alt<>nil then begin // Если включён режим зануды if ADetailMode then // Добавляем переходную планку выше или ниже if ForwardDirect then begin _AddPointToNode(Node,Point(Curr.L-d,Curr.Y+1)); _AddPointToNode(Node,Point(Alt.R+d,Curr.Y+1)); end else begin _AddPointToNode(Node,Point(Curr.R+d,Next.Y)); _AddPointToNode(Node,Point(Alt.L-d,Next.Y)); end; // Меняем направление ForwardDirect := not ForwardDirect; // Теперь следующая линия становится альтернативной Next := Alt; end else // Если включён режим зануды, добавляем лесенку if ADetailMode then if ForwardDirect then _AddPointToNode(Node,Point(Curr.L-d,Curr.Y+1)) else _AddPointToNode(Node,Point(Next.R+d,Curr.Y)); // Сделаем следующую линию текущей Curr := Next; // И добавим её в контур   |