检测绘制路径是否是xcode中的圆形/矩形答案

【问题标题】：Detect if drawing a path is a circle/rectangle in xcode检测绘制路径是否是xcode中的圆形/矩形
【发布时间】：2014-12-23 14:29:14
【问题描述】：

我想为绘图应用程序实现自动完成功能。一旦绘制了徒手对象，我想检测对象的类型（圆形/矩形/三角形），并根据结果绘制相应的对象。

我已经阅读了一些关于 OpenCV 的信息，但是我需要将用户绘图实时转换为图像。我正在记录触摸绘制/跟踪的点数，并生成相应路径的UIBeizerPath。如何检测形状类型？

【问题讨论】：

标签： ios xcode detection shapes uibezierpath

【解决方案1】：

您需要先分割数据点。谷歌上“笔画分割”找到相关文章。一种简单快速的算法是计算每个数据点的正向斜率和反向斜率，然后计算正向斜率和反向斜率之间的转角。如果转弯角度大于某个角度阈值，那么您可以假设您的路径在那里急转弯。根据计算出的急转弯数，您可以推断这些点是代表三角形（有 2 个急转弯）、四边形（有 3 个急转弯）还是其他东西。要推断数据点表示圆形或矩形，您需要进行额外的计算。例如，如果根本没有急转弯，则对数据点进行圆拟合，以查看拟合圆的最大误差是否小于某个容差。要输出一个矩形，您必须将直线拟合到每个数据点段，并检查拟合线是否或多或少相互正交。

【讨论】：

有趣！我遵循了您的方法，但不幸的是，我得到的点序列有轻微的偏移（即它们不在直线上），因此应用该公式给了我很多急转弯。对于一个三角形，我得到了 70 个急转弯，然后我减小了样本大小，但仍然得到了大约 18 个急转弯。
计算后向/前向斜率时，使用当前点前后的几个点。例如，在计算点 P(i) 的后/前斜率时，使用点 P(i-m) 和 P(i+m)。根据点密度选择 m 的值。这样，您应该能够避免由于较小的数据噪声而导致的急转弯。
是的，在发表评论后，我认为我应该减少我的抽样规模并这样做了。现在我似乎得到了正确的值，尽管对于三角形我一直得到 3 圈而不是 2 圈，而矩形我有时会得到 2 圈。我猜转向角阈值需要做更多的工作。
通常我使用 60 度作为角度阈值。请注意，转动角度为 180 - 角度(P(i-m),P(i),P(i+m))。所以，对于一个看起来像等边三角形的笔画，你应该得到两个急转弯，每个急转弯大约是 120 度，而不是 60 度。
我已经优化了您的方法，使其具有某种可行的算法，尽管它远非完美。所以我会接受这个答案作为正确的答案。

【解决方案2】：

您可以使用CGPathApply(..) 方法遍历UIBezierPath 点。以Look here 为例。

但您应该以某种方式确定形状类型 - 这是数学任务和方法取决于您的输入数据。

【讨论】：

我认为它隐藏在我的问题中，但我已经有了路径的要点。我正在研究如何检测形状的数学。

【解决方案3】：

也许是一个更简单的解决方案，至少对于完美的形状：假设您知道您要查找的形状，您可以在用户的 UIBezierPath 范围内创建该形状的路径，然后针对描边版本执行命中测试这条路。

例如，这里有一个 Swift 5 方法，用于检测路径是否类似于椭圆。我还加入了一个从另一篇文章改编的方法，用于提取 UIBezierPath 的所有元素，除了子路径的闭包：

extension UIBezierPath {
    /// Indicates whether a manually drawn UIBézierPath resembles an oval.
    func resemblesOval() -> Bool {
        // Get all the path points
        let pathPoints = self.getPathElements().map({$0.point})
        // Create the path of the perfect oval of the same bounds to perform a hit test against
        let perfectOvalPath = UIBezierPath(ovalIn: self.bounds)
        // Choose a hit test ribbon that is a quarter of the average of the bounds' width and height
        let hitWidth = (self.bounds.width + self.bounds.height)/2 * 0.25
        // Stroke the path of the desired perfect oval to create hit test criteria
        let hitPath = perfectOvalPath.cgPath.copy(strokingWithWidth: hitWidth,
                                                     lineCap: .round,
                                                     lineJoin: .miter,
                                                     miterLimit: 0)
        // Create an array to collect points that succeed in the hit test
        var validPathPoints = [CGPoint]()
        // Hit test for each point of our tested path
        for point in pathPoints {
            guard point != nil else { continue }
            if hitPath.contains(point!) {
                validPathPoints.append(point!)
            }
        }
        // If 90% or more were successful, then it is an oval
        if 10 * validPathPoints.count >= 9 * pathPoints.count {
            return true
        }
        return false
    }

    /// An enum containing possible UIBezierPath element types. Use in conjunction with the `getPathElements` method.
    enum PathElementType {
        case move
        case addLine
        case addQuadCurve
        case addCurve
    }
    
    /// Extracts all of the path elements, their points and their control points. Expected returned types belong to the enum `PathElementType`.
    func getPathElements() -> [(type: PathElementType?, point: CGPoint?, controlPoint: CGPoint?, controlPoint1: CGPoint?, controlPoint2: CGPoint?)] {
    
        let initialPath = UIBezierPath(cgPath: self.cgPath)
        var bezierPoints = NSMutableArray()
        initialPath.cgPath.apply(info: &bezierPoints, function: { info, element in

            guard let resultingPoints = info?.assumingMemoryBound(to: NSMutableArray.self) else {
                return
            }

            let points = element.pointee.points
            let type = element.pointee.type

            switch type {
            case .moveToPoint:
                resultingPoints.pointee.add([NSNumber(value: Float(points[0].x)), NSNumber(value: Float(points[0].y))])
                resultingPoints.pointee.add(NSString("move"))

            case .addLineToPoint:
                resultingPoints.pointee.add([NSNumber(value: Float(points[0].x)), NSNumber(value: Float(points[0].y))])
                resultingPoints.pointee.add(NSString("addLine"))

            case .addQuadCurveToPoint:
                resultingPoints.pointee.add([NSNumber(value: Float(points[0].x)), NSNumber(value: Float(points[0].y))])
                resultingPoints.pointee.add([NSNumber(value: Float(points[1].x)), NSNumber(value: Float(points[1].y))])
                resultingPoints.pointee.add(NSString("addQuadCurve"))

            case .addCurveToPoint:
                resultingPoints.pointee.add([NSNumber(value: Float(points[0].x)), NSNumber(value: Float(points[0].y))])
                resultingPoints.pointee.add([NSNumber(value: Float(points[1].x)), NSNumber(value: Float(points[1].y))])
                resultingPoints.pointee.add([NSNumber(value: Float(points[2].x)), NSNumber(value: Float(points[2].y))])
                resultingPoints.pointee.add(NSString("addCurve"))

            case .closeSubpath:
                break
            @unknown default:
                break
            }
        })
        let elementsTypes : [String] = bezierPoints.compactMap { $0 as? String }
        let elementsCGFloats : [[CGFloat]] = bezierPoints.compactMap { $0 as? [CGFloat] }
        var elementsCGPoints : [CGPoint] = elementsCGFloats.map { CGPoint(x: $0[0], y: $0[1]) }
    
        var returnValue : [(type: PathElementType?, point: CGPoint?, controlPoint: CGPoint?, controlPoint1: CGPoint?, controlPoint2: CGPoint?)] = []
        for i in 0..<elementsTypes.count {
            switch elementsTypes[i] {
            case "move":
                returnValue.append((type: .move, point: elementsCGPoints.removeFirst(), controlPoint: nil, controlPoint1: nil, controlPoint2: nil))
            case "addLine":
                returnValue.append((type: .addLine, point: elementsCGPoints.removeFirst(), controlPoint: nil, controlPoint1: nil, controlPoint2: nil))
            case "addQuadCurve":
                let controlPoint = elementsCGPoints.removeFirst()
                returnValue.append((type: .addQuadCurve, point: elementsCGPoints.removeFirst(), controlPoint: controlPoint, controlPoint1: nil, controlPoint2: nil))
            case "addCurve":
                let controlPoint1 = elementsCGPoints.removeFirst()
                let controlPoint2 = elementsCGPoints.removeFirst()
                returnValue.append((type: .addCurve, point: elementsCGPoints.removeFirst(), controlPoint: nil, controlPoint1: controlPoint1, controlPoint2: controlPoint2))
            default:
                returnValue.append((type: nil, point: nil, controlPoint: nil, controlPoint1: nil, controlPoint2: nil))
            }
        }
        return returnValue
    }
}

【讨论】：