这篇继续凸包得的寻找,上篇文章中使用了暴力的方法,在网上又看了一些资料下面会介绍常用的算法 Graham_Scan
首先介绍一下有向面积的概念:
算法的大致步骤:
1)对于给定的点集 data 寻找其中y坐标最小的点作为起始点p
2) 把坐标原点移动到p处,然后计算每个点与x轴正方向的夹角
3)根据夹角的大小排序,得到排序后的点集data
4)设点集data中有N个数据,数组CHS用来保存满足条件的边界点
把data[N-1]和data[0]放入CHS中,然后放入data[1],如果CHS[0](data[N-1]),CHS[1](data[0]),CHS[2](data[1]),
三点构成的三角形有向面积为正(注意CHS[0]是起点,CHS[2]是终点),则认为data[1]满足边界条件继续把data[2]放入CHS中;
放入data[2]后如果发现CHS[1](data[0]),CHS[2](data[1]),CHS[3](data[2]),构成的有向面积为负,那么判断data[1]是不满足条件的,
需要删除;接着按照上面的规律放入剩余的全部数据;示意图如下
上图中序号越大,夹角越大。先把6号和1号放入数组CHS中,扫描2号发现612满足逆时针条件;当按照夹角由小到大扫描时会先扫描到3号,而123组合满足逆时针条件;接着扫描到4号,234组合不满足逆时针条件,所以就要删除3号直接连接24号,此时124组合满足逆时针条件;接着就是扫描5号,观察245是否满足逆时针条件
下面贴上代码
#include "stdafx.h" #include "convexhull.h" #include <cmath> #include <cstdlib> #include <opencv2/opencv.hpp> #include <iostream> using namespace std; using namespace cv; #define Width 640 #define Height 480 #define PointNum 18 struct _Point { Point pt; float angle; void operator=(const _Point &pp) { this->pt = pp.pt; this->angle = pp.angle; } bool operator >(const _Point &pp) { return(this->angle > pp.angle); } }; static vector<_Point> data(PointNum);//原始数据 static vector<_Point> CHS(PointNum);//保存最后结果 static int sp = 0; //用来指示数组CHS的下标 //计算有向面积 //如果 返回值大于零则ABC是按照逆时针分布,=0 ABC在一条直线上,<0 ABC顺时针分布 int cross(Point A, Point B, Point C) { return(A.x*B.y + B.x*C.y + C.x*A.y - A.y*B.x - B.y*C.x - C.y*A.x); } // void Swap(_Point &a, _Point &b) { _Point temp = a; a = b; b = temp; } //随机产生点 void generatePoint(vector<_Point> & input) { RNG rng(1234); for (int i=0; i<PointNum; i++) { input[i].pt.x = rng.uniform(50, 540); input[i].pt.y = rng.uniform(50, 400); } } //简单排序 template<class T> void bubbleSort(T & a, int n) { //for (int i=0; i<n-1 ; i++) //{ // for (int j=i+1; j<n; j++) // { // if(a[i]>a[j]) // { // Swap(a[i], a[j]); // } // } //} bool changed = true; for (int i=0; i<n && changed; i++) { for (int j=0; j<n-i-1; j++) { changed = false; if(a[j] > a[j+1]) { Swap(a[j], a[j+1]); changed = true; } } } } //Graham Scan 算法的实现 void GrahamScan() { for(int i=0; i<data.size(); i++)//寻找y值最小的点 { if(data[0].pt.y > data[i].pt.y) Swap(data[0], data[i]); } //移动坐标系原点到data[0]处 for(int i=0; i<data.size(); i++) { data[i].pt.x -= data[0].pt.x; data[i].pt.y -= data[0].pt.y; data[i].angle = atan2((float)data[i].pt.y, (float)data[i].pt.x); } //按与x轴夹角由小到大排序 bubbleSort(data, data.size()); for(int i=0; i<data.size(); i++) cout<<data[i].angle<<endl; CHS[0] = data[PointNum-1]; CHS[1] = data[0]; int k = 1; sp = 2; while(k < data.size()) { CHS[sp] = data[k]; if(cross(CHS[sp-2].pt, CHS[sp-1].pt, CHS[sp].pt) > 0)//如果连续的三点为逆时针则选中当前点 { k++; sp++; } else //如果为顺时针则要剔除上一个点 { sp--; } } } void GradamScan_test() { Mat img; img.create(Size(Width, Height), CV_8UC3); generatePoint(data); GrahamScan(); for (int i=0; i<data.size(); i++) { circle(img, data[i].pt, 10, Scalar(0,0,255)); } for (int i=0; i<sp-1; i++) { line(img, CHS[i].pt, CHS[i+1].pt, Scalar(0,0,255), 2, 8); imshow("ss", img); waitKey(1000); } }