获取给定顶点坐标的多边形轮廓和多边形掩码的坐标答案

【问题标题】：Get coordinates of polygon outline and polygon mask given vertex coordinates获取给定顶点坐标的多边形轮廓和多边形掩码的坐标
【发布时间】：2019-12-27 08:54:58
【问题描述】：

给定一个包含多边形掩码的矩阵（这里是一个小而简单的情况）：

array([[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 1, 1, 0, 0, 0],
       [0, 0, 1, 1, 1, 0, 0],
       [0, 1, 1, 1, 1, 1, 0],
       [0, 1, 1, 1, 1, 1, 0],
       [0, 0, 1, 1, 1, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]])

用skimage.segmentation.find_boundaries()提取轮廓，给出：

array([[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 1, 1, 0, 0, 0],
       [0, 0, 1, 0, 1, 0, 0],
       [0, 1, 0, 0, 0, 1, 0],
       [0, 1, 0, 0, 0, 1, 0],
       [0, 0, 1, 1, 1, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]])

然后提取轮廓的[row,column]（即[y,x]）坐标，给出：

outline = array([[2,2],[1,2],[1,3],[2,4],[3,5],[4,5],[5,4],[5,3],[5,2],[4,1],[3,1]])

然后将这些坐标修剪为定义多边形（即顶点）的最小集合，给出：

vertices = array([[2,2],[1,2],[1,3],[3,5],[4,5],[5,4],[5,2],[4,1],[3,1]])

（对应于：）

array([[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 1, 1, 0, 0, 0],
       [0, 0, 1, 0, 0, 0, 0],
       [0, 1, 0, 0, 0, 1, 0],
       [0, 1, 0, 0, 0, 1, 0],
       [0, 0, 1, 0, 1, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]])

在给定顶点坐标（上面的数组vertices）的情况下，有没有一种快速的方法使用numpy/scipy/skimage/etc来获取轮廓坐标（上面的数组outline）？
进一步，取回轮廓坐标后，有没有好的numpy/scipy/skimage方式取回原始多边形掩码中所有点的坐标？

【问题讨论】：

标签： python algorithm numpy scipy scikit-image

【解决方案1】：

给定多边形v1, v2 中的两个顶点，我们可以使用线光栅化算法获得所有点p，它们是从v1 到v2 的线的一部分。一个非常快速的算法是Bresenham's line drawing algorithm。在此之后，您可以将此算法应用于多边形中的每对形容词顶点。虽然，我不能保证轮廓将与原始多边形中的轮廓完全相同，因为光栅化算法将为给定线提供最佳点集，而不是原始算法中的点集（考虑到压缩错误）。

对于填充算法，它们被称为多边形光栅化算法，但在这里我无法为您提供帮助，因为我不知道哪个是最好的/最快的。

【讨论】：