如何在 Julia 语言中绘制圆形扇区？

Posted 2023-05-07

【中文标题】如何在 Julia 语言中绘制圆形扇区？

【英文标题】：How to draw a circular sector in the Julia language?

【发布时间】：2022-01-09 18:15:10

【问题描述】：

我是 Julia 语言的新手，需要在图像上绘制一个圆形扇区（灰色版本的二维 UInt8 数组或 RGB 版本的 3 维 UInt8 数组）。之后此图像将用作掩码以选择其他数组中的数据，因此我需要结果，而不是图像对象，而是布尔值或整数数组。

有办法通过ImageDraw包画圆：

draw!(img, Ellipse(CirclePointRadius(350,200,100), fill = tue))

但找不到提供开始和结束角度的方法。

【参考方案1】：

你可以使用Luxor.jl's pie or sector function:

julia> begin 
       img = readpng("/path/Images/deepam.png")
       Drawing(img.width, img.height, "sector-on-img.png")
       placeimage(img)
       origin()

       sethue("orange")
       pie(0, 0, 100, π/2, π, :fill)

       sethue("olive")
       sector(25, 125, 3π/2, 0, 15, :fill)

       finish()
       end
true

结果：

（原始 png 图像按比例缩小，用于比较： )

【讨论】：

非常感谢@Sundar，这个解决方案很有效，但我需要一个更具体的解决方案。我需要将生成的图像作为一个数组，以便用作其他数组的掩码，并且这个库似乎创建了一个对象。我在 Luxor 中看到了 image_as_matrix() 函数来转换为矩阵，但它返回一个 ARGB32 数组，之后应该将其转换为二维 UInt8 数组。我认为这一切都是不必要的开销。

【参考方案2】：

我认为 Julia 是一门很棒的语言，因为（除其他外）所有库都以相同的语言实现，并且您可以轻松访问它们的源代码。

并且通过这种方式，我已经能够修改 ImageDraw 库的 ellipse2d.jl 脚本了。

修改包括添加另一个平局定义！椭圆对象的函数（Julia 的多次调度也很棒），它接受开始和结束角度。

我认为最好的方法是定义新对象 ellipse_sector 和 circle_sector，它们与 ellipse 和 circle 对象相同，但多了两个成员：start_angle 和 end_angle。然后应该实现相应的绘图功能。我想写信给 ImageDraw 包开发者，以便提出这个建议，甚至让我做出这些改变，但我不知道 github 的管理。

相反，我的解决方案不修改任何现有对象，只是在绘图中添加一个方法！接受另外两个参数的函数：startAngle 和 endAngle。

这里是代码，要复制到 ellipse2d.jl 脚本的末尾：

function draw!(img::AbstractArrayT, 2, ellipse::Ellipse, startAng::Real, endAng::Real, color::T) where T<:Colorant
    # Solution to find out if an angle lies between two given ones, borrowed from:
    # https://***.com/questions/11406189/determine-if-angle-lies-between-2-other-angles/11412077#11412077

    # Make all angles to lie in [0, 2π)
    # rem2pi(ϕ, RoundNearest) returns the remainder of the division by 2π in the range [−π,π]
    # mod2pi returns the remainder of the division by 2π in the range [0,2π)
    Angle1 = mod2pi(startAng)
    Angle2 = mod2pi(endAng)

    # make the angle from angle1 to angle2 to be <= 180 degrees
    rAngle = mod2pi( mod2pi(Angle2 - Angle1) + 2π)
    if rAngle >= π
        Angle1, Angle2 = Angle2, Angle1 # Swaps the values
    end # if

    ys = Int[]
    xs = Int[]
    break_point = 0
    if ellipse.fill == false
        break_point = ((ellipse.ρy - ellipse.thickness) / ellipse.ρy) ^ 2 + ((ellipse.ρx - ellipse.thickness) / ellipse.ρx) ^ 2 
    end
    for i in ellipse.center.y - ellipse.ρy : ellipse.center.y + ellipse.ρy
        for j in ellipse.center.x - ellipse.ρx: ellipse.center.x + ellipse.ρx
            y = i - ellipse.center.y
            x = j - ellipse.center.x
            val = (x / ellipse.ρy) ^ 2 + (y / ellipse.ρx) ^ 2
            # atan(y, x) returns the angle in the correct quadrant [−π,π], not like atan(y/x)
            # But make it to be in the range [0, 2π)by means of mod2pi()
            ang = mod2pi( atan(y, x) )

            # Test if the angle lies betwen the startAngle and the endAngle
            if (Angle1 <= Angle2)
                AngleIsBetween = ang >= Angle1 && ang <= Angle2
            else
                AngleIsBetween = ang >= Angle1 || ang <= Angle2
            end # if
            if val < 1 && val >= break_point && AngleIsBetween
                push!(ys, i)
                push!(xs, j)
            end
        end
    end
    for (yi, xi) in zip(ys, xs)
        drawifinbounds!(img, yi, xi, color)
    end
    img
end

【讨论】：

我已经编辑了代码，因为旧代码没有考虑 pi 断点每一侧的开始和结束角度。