在 R 中保存旋转图像 - 避免背景并保持大小

Posted 2023-05-07

【中文标题】在 R 中保存旋转图像 - 避免背景并保持大小

【英文标题】：saving rotate images in R - avoiding background and maintaining size

【发布时间】：2015-06-20 00:57:41

【问题描述】：

我有以下基于我之前的question 的代码。当我保存图像 SaveThisPlot.png 时，它会创建不需要的背景，并且图像大小也会发生变化（它会减小）。如何保存图像，使旋转部分的大小与之前完全相同（77 行和 101 列）并且没有背景？

library(raster)
r1 <- brick(system.file("external/rlogo.grd", package="raster"))
r1
x <- crop(r1, extent(0,ncol(r1),0,nrow(r1)))
plotRGB(x)

x1 <- 0:ncol(x)
y1 <- 0:nrow(x)
z <- matrix(1, nrow=length(x1), ncol=length(y1))

col.mat <- t(apply(matrix(rgb(getValues(x)/255), nrow=nrow(x), byrow=TRUE), 2, rev))

# Rotate 45 degrees
persp(x1, y1, z, zlim=c(0,2), theta = 20, phi = 90, 
      col = col.mat, scale=FALSE, border=NA, box=FALSE)
png("SaveThisPlot.png")
persp(x1, y1, z, zlim=c(0,2), theta = 20, phi = 90, 
      col = col.mat, scale=FALSE, border=NA, box=FALSE)
dev.off()

【问题讨论】：

除非你旋转一个圆圈，否则图像尺寸必须改变。

【参考方案1】：

您可以使用透明背景，但旋转绘图需要重新调整大小。

保存绘图时，您可以设置png("SaveThisPlot.png", bg="transparent") 以防止显示背景。试试：

png("SaveThisPlot.png", width=101 height=77, units="px", pointsize=1, bg="transparent")

请注意，如果您尝试使用旋转版本的徽标来执行此操作，则会重新调整徽标的大小以适应 101 x 77 像素的 png。如果要旋转它并保持徽标大小，则必须调整 png 的大小，@RomanLuštrik 在他的评论中提到。如果您可以选择重新调整大小，则只需使用三角函数即可找到合适的高度和宽度参数。

您可以尝试使用一些三角函数设置新的高度和宽度以保存 png。这是一个旋转 35 度的示例：

# hypotenuse
hypot <- sqrt((nrow(x)/2)^2 + (ncol(x)/2)^2) 
# angle
angle <- asin((nrow(x)/2)/ hypot)/(pi/180)

width <- 2 * max(abs(hypot * cos((angle + 35) * pi/180)), 
                 abs(hypot * cos((- angle + 35) * pi/180)))

height <- 2 * max(abs(hypot * sin((angle + 35) * pi/180)), 
                 abs(hypot * sin((- angle + 35) * pi/180)))


png("SaveThisPlot.png", height=height, width=width, units="px", pointsize=1,
    bg="transparent")
par(mar=c(0,0,0,0), xaxs = "i", yaxs = "i")
persp(x1, y1, z, zlim=c(0,2), theta = 35, phi = 90, 
      col = col.mat, scale=FALSE, border=NA, box=FALSE)
dev.off()

整体图像不会是 77 x 101 像素，但徽标本身应该是相同的大小，虽然有点粗糙。要获得更平滑的图像，请参阅下面的rgl 答案，但请注意透明背景不适用于rgl

使用 rgl 包的替代方法：

如果最终目标是保持图像的大小和平滑度，则生成图像的不同方法可能会更好。您可以尝试rgl (R-to-OpenGL) 包和persp3d 函数，您可以在其中旋转窗口内的绘图，而无需重新调整窗口大小或更改徽标的比例。大多数情况下，您可以使用已有的，但需要修改颜色矩阵以使用 persp3d：

col.mat2 <- cbind(rbind(1, col.mat), 1)

然后，设置场景，调用persp3d，旋转并保存。

open3d() 
rgl.pop("lights") 
light3d(specular="black") # to reduce reflection
persp3d(x1,y1,z, col=col.mat2, ylab="", xlab="", zlab="",
        axes=FALSE, smooth=FALSE, aspect="iso")

# Rotate it by defining the userMatrix, then save    
par3d(userMatrix = rotationMatrix(0*pi/180, 0, 0, 1))
rgl.snapshot("Rlogo_0.png") # to save

par3d(userMatrix = rotationMatrix(45*pi/180, 0, 0, 1))
rgl.snapshot("Rlogo_45.png")

par3d(userMatrix = rotationMatrix(135*pi/180, 0, 0, 1))
rgl.snapshot("Rlogo_135.png")

要将此图像强制为较小的窗口，您可以使用windowRect 和zoom 参数(See this question and answer, for example) 的组合来控制rgl 显示窗口的大小和背景量。但是，目前rgl 不支持透明背景。

open3d()
bg3d(color="#FF00FF") # pink background (some color not in the actual image)
rgl.pop("lights") 
light3d(specular="black") 
persp3d(x1,y1,z, col=col.mat2, axes=FALSE,
     ylab="", xlab="", zlab="", smooth=FALSE, aspect="iso")
rgl.viewpoint(zoom=0.52)
par3d(userMatrix = rotationMatrix(0*pi/180, 0, 0, 1), windowRect=c(0,0, 101, 77))
rgl.snapshot("Rlogo_77h124w.png")
par3d(userMatrix = rotationMatrix(45*pi/180, 0, 0, 1), windowRect=c(0,0, 101, 77))
rgl.snapshot("Rlogo45_77h124w.png")

我无法使窗口宽度小于 124 像素。似乎我的计算机上的 rgl 窗口的最小宽度为 124 像素，因为我无法使窗口更小（即无法折叠窗口顶部的最小化、恢复和关闭按钮）。

要获得透明背景，您可以导入这些保存的 png，并将 alpha 值 1 分配给背景颜色（“#FF69B4”）：

library(png)
add.alpha <- readPNG("Rlogo_77h124w.png") #Try a rotate version, too

library(abind)
add.alpha <- abind(add.alpha, matrix(1, nrow=nrow(add.alpha), ncol=ncol(add.alpha)))

add.alpha[,,4][which(rgb(add.alpha[,,1],add.alpha[,,2],add.alpha[,,3]) == "#FF00FF")] <- 0
writePNG(add.alpha, "Rlogo_77h124w_alpha.png")

事实证明，这种方法并不完美，您最终可能会在颜色不完全是“#FF00FF”的旋转图像上出现轻微的边框。如果这对您来说是个问题，您可以以一种或另一种方式解决边界问题，但根据最终目标，它可能不会产生影响。尝试在writePNG 之前使用add.alpha[,,4][which(add.alpha[,,1] > .9 & add.alpha[,,3] > .9 & add.alpha[,,2] < .85 )] <- 0

如果您不希望像上面那样截断图像边角，请使用前面的三角函数来帮助在par3d 内正确调整窗口大小：

open3d(); bg3d(color="#FF69B4"); rgl.pop("lights"); light3d(specular="black") 
persp3d(x1,y1,z, col=col.mat2, axes=FALSE,
     ylab="", xlab="", zlab="", smooth=FALSE, aspect="iso")
view3d(zoom=.862)
par3d(userMatrix = rotationMatrix(-45*pi/180, 0, 0, 1), windowRect=c(0,0, width, height)) # width and height from trigonometry above
rgl.snapshot("Rlogo45_77h124w.png")
#library(png)
add.alpha <- readPNG("Rlogo45_77h124w.png") # Try "Rlogo_77h124w.png", too
#library(abind)
add.alpha <- abind(add.alpha, matrix(1, nrow=nrow(add.alpha), ncol=ncol(add.alpha)))

add.alpha[,,4][which(add.alpha[,,1] > .9 & add.alpha[,,3] > .9 & add.alpha[,,2] < .85 )] <- 0 # not a perfect solution
writePNG(add.alpha, "Rlogo45_77h124w_alpha.png")

【讨论】：

你的答案很接近。 rlogo.grd 有 77 行和 101 列。但是当我查看您在上面创建的所有 3 张图像时，它们出现在 256*256 像素的白色框内。如何避免该框并确保图像大小保持不变？

我将对每张图像执行光学字符识别 OCR，颜色可能会影响我的结果。无论如何要避免改变图像大小？

我查看了您在上面发布的最后一张图片。这不是我要找的东西，我想要一个带有大小为 101*77 的 R 符号的白盒子，无论它的角度如何。感谢您的尝试...谢谢