Неточности округления при объединении областей в Java?

Question

Я работаю с Areas в Java.

Моя тестовая программа рисует три случайных треугольника и объединяет их в один или несколько полигонов. После того, как Areas .add() отредактированы вместе, я использую PathIterator, чтобы проследить края.

Иногда, однако, объекты Area не объединяются так, как должны ... и, как вы можете видеть на последнем размещенном мною изображении, будут нарисованы дополнительные края.

I думаю, проблема вызвана неточностями округления в классе Area Java (когда я отлаживаю тестовую программу, Area показывает пробелы до использования PathIterator), но я не думайте, что Java предоставляет какой-либо другой способ комбинирования фигур.

Какие-нибудь решения?

Пример кода и изображения:

import java.awt.Color;
import java.awt.Dimension;
import java.awt.Graphics;
import java.awt.Graphics2D;
import java.awt.geom.Area;
import java.awt.geom.Line2D;
import java.awt.geom.Path2D;
import java.awt.geom.PathIterator;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Random;

import javax.swing.JFrame;

public class AreaTest extends JFrame{
    private static final long serialVersionUID = -2221432546854106311L;


    Area area = new Area();
    ArrayList<Line2D.Double> areaSegments = new ArrayList<Line2D.Double>();

    AreaTest() {
        Path2D.Double triangle = new Path2D.Double();
        Random random = new Random();

        // Draw three random triangles
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            triangle.moveTo(random.nextInt(400) + 50, random.nextInt(400) + 50);
            triangle.lineTo(random.nextInt(400) + 50, random.nextInt(400) + 50);
            triangle.lineTo(random.nextInt(400) + 50, random.nextInt(400) + 50);
            triangle.closePath();
            area.add(new Area(triangle));
        }       

        // Note: we're storing double[] and not Point2D.Double
        ArrayList<double[]> areaPoints = new ArrayList<double[]>();
        double[] coords = new double[6];

        for (PathIterator pi = area.getPathIterator(null); !pi.isDone(); pi.next()) {

            // Because the Area is composed of straight lines
            int type = pi.currentSegment(coords);
            // We record a double array of {segment type, x coord, y coord}
            double[] pathIteratorCoords = {type, coords[0], coords[1]};
            areaPoints.add(pathIteratorCoords);
        }

        double[] start = new double[3]; // To record where each polygon starts
        for (int i = 0; i < areaPoints.size(); i++) {
            // If we're not on the last point, return a line from this point to the next
            double[] currentElement = areaPoints.get(i);

            // We need a default value in case we've reached the end of the ArrayList
            double[] nextElement = {-1, -1, -1};
            if (i < areaPoints.size() - 1) {
                nextElement = areaPoints.get(i + 1);
            }

            // Make the lines
            if (currentElement[0] == PathIterator.SEG_MOVETO) {
                start = currentElement; // Record where the polygon started to close it later
            } 

            if (nextElement[0] == PathIterator.SEG_LINETO) {
                areaSegments.add(
                        new Line2D.Double(
                            currentElement[1], currentElement[2],
                            nextElement[1], nextElement[2]
                        )
                    );
            } else if (nextElement[0] == PathIterator.SEG_CLOSE) {
                areaSegments.add(
                        new Line2D.Double(
                            currentElement[1], currentElement[2],
                            start[1], start[2]
                        )
                    );
            }
        }

        setSize(new Dimension(500, 500));
        setLocationRelativeTo(null); // To center the JFrame on screen
        setDefaultCloseOperation(EXIT_ON_CLOSE);
        setResizable(false);
        setVisible(true);
    }

    public void paint(Graphics g) {
        // Fill the area
        Graphics2D g2d = (Graphics2D) g;
        g.setColor(Color.lightGray);
        g2d.fill(area);

        // Draw the border line by line
        g.setColor(Color.black);
        for (Line2D.Double line : areaSegments) {
            g2d.draw(line);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        new AreaTest();
    }
}

Успешный случай:

Неудачный случай:

Answer 1

Здесь:

    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        triangle.moveTo(random.nextInt(400) + 50, random.nextInt(400) + 50);
        triangle.lineTo(random.nextInt(400) + 50, random.nextInt(400) + 50);
        triangle.lineTo(random.nextInt(400) + 50, random.nextInt(400) + 50);
        triangle.closePath();
        area.add(new Area(triangle));
    }       

вы фактически добавляете 1 треугольник в первом цикле 2 треугольника во втором цикле 3 треугольника в третьем цикле

Отсюда и ваши неточности,Попробуйте это и посмотрите, сохраняется ли ваша проблема.

    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        triangle.moveTo(random.nextInt(400) + 50, random.nextInt(400) + 50);
        triangle.lineTo(random.nextInt(400) + 50, random.nextInt(400) + 50);
        triangle.lineTo(random.nextInt(400) + 50, random.nextInt(400) + 50);
        triangle.closePath();
        area.add(new Area(triangle));
        triangle.reset();
    }    

Обратите внимание на сброс пути после каждого цикла.

РЕДАКТИРОВАТЬ: чтобы объяснить больше, откуда появляются неточности, три пути, которые вы пытаетеськомбайн.Что делает очевидным, где могут возникнуть ошибки.

Answer 2

Я пересмотрел ваш пример, чтобы упростить тестирование, добавив функции обоих ответов.Восстановление triangle.reset(), казалось, устранило артефакты для меня.Кроме того,

• Построить графический интерфейс в потоке диспетчеризации событий .

• Для рендеринга расширить JComponentНапример, JPanel и переопределение paintComponent().

• Отсутствие субкомпонентов, имеющих предпочтительный размер, переопределение getPreferredSize().

• Использование RenderingHints.

SSCCE :

import java.awt.BorderLayout;
import java.awt.Color;
import java.awt.Dimension;
import java.awt.EventQueue;
import java.awt.Graphics;
import java.awt.Graphics2D;
import java.awt.RenderingHints;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.geom.AffineTransform;
import java.awt.geom.Area;
import java.awt.geom.Line2D;
import java.awt.geom.Path2D;
import java.awt.geom.PathIterator;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import javax.swing.AbstractAction;
import javax.swing.JButton;
import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JPanel;
import javax.swing.JSpinner;
import javax.swing.SpinnerNumberModel;
import javax.swing.event.ChangeEvent;
import javax.swing.event.ChangeListener;

/** @see http://stackoverflow.com/q/9526835/230513 */
public class AreaTest extends JPanel {

    private static final int SIZE = 500;
    private static final int INSET = SIZE / 10;
    private static final int BOUND = SIZE - 2 * INSET;
    private static final int N = 5;
    private static final AffineTransform I = new AffineTransform();
    private static final double FLATNESS = 1;
    private static final Random random = new Random();
    private Area area = new Area();
    private List<Line2D.Double> areaSegments = new ArrayList<Line2D.Double>();
    private int count = N;

    AreaTest() {
        setLayout(new BorderLayout());
        create();
        add(new JPanel() {

            @Override
            public void paintComponent(Graphics g) {
                Graphics2D g2d = (Graphics2D) g;
                g2d.setRenderingHint(
                    RenderingHints.KEY_ANTIALIASING,
                    RenderingHints.VALUE_ANTIALIAS_ON);
                g.setColor(Color.lightGray);
                g2d.fill(area);
                g.setColor(Color.black);
                for (Line2D.Double line : areaSegments) {
                    g2d.draw(line);
                }
            }

            @Override
            public Dimension getPreferredSize() {
                return new Dimension(SIZE, SIZE);
            }
        });

        JPanel control = new JPanel();
        control.add(new JButton(new AbstractAction("Update") {

            @Override
            public void actionPerformed(ActionEvent e) {
                create();
                repaint();
            }
        }));
        JSpinner countSpinner = new JSpinner();
        countSpinner.setModel(new SpinnerNumberModel(N, 3, 42, 1));
        countSpinner.addChangeListener(new ChangeListener() {
            @Override
            public void stateChanged(ChangeEvent e) {
                JSpinner s = (JSpinner) e.getSource();
                count = ((Integer) s.getValue()).intValue();
            }
        });
        control.add(countSpinner);
        add(control, BorderLayout.SOUTH);
    }

    private int randomPoint() {
        return random.nextInt(BOUND) + INSET;
    }

    private void create() {
        area.reset();
        areaSegments.clear();
        Path2D.Double triangle = new Path2D.Double();

        // Draw three random triangles
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            triangle.moveTo(randomPoint(), randomPoint());
            triangle.lineTo(randomPoint(), randomPoint());
            triangle.lineTo(randomPoint(), randomPoint());
            triangle.closePath();
            area.add(new Area(triangle));
            triangle.reset();
        }

        // Note: we're storing double[] and not Point2D.Double
        List<double[]> areaPoints = new ArrayList<double[]>();
        double[] coords = new double[6];

        for (PathIterator pi = area.getPathIterator(I, FLATNESS);
            !pi.isDone(); pi.next()) {

            // Because the Area is composed of straight lines
            int type = pi.currentSegment(coords);
            // We record a double array of {segment type, x coord, y coord}
            double[] pathIteratorCoords = {type, coords[0], coords[1]};
            areaPoints.add(pathIteratorCoords);
        }

        // To record where each polygon starts
        double[] start = new double[3];
        for (int i = 0; i < areaPoints.size(); i++) {
            // If we're not on the last point, return a line from this point to the next
            double[] currentElement = areaPoints.get(i);

            // We need a default value in case we've reached the end of the List
            double[] nextElement = {-1, -1, -1};
            if (i < areaPoints.size() - 1) {
                nextElement = areaPoints.get(i + 1);
            }

            // Make the lines
            if (currentElement[0] == PathIterator.SEG_MOVETO) {
                // Record where the polygon started to close it later
                start = currentElement;
            }

            if (nextElement[0] == PathIterator.SEG_LINETO) {
                areaSegments.add(
                    new Line2D.Double(
                    currentElement[1], currentElement[2],
                    nextElement[1], nextElement[2]));
            } else if (nextElement[0] == PathIterator.SEG_CLOSE) {
                areaSegments.add(
                    new Line2D.Double(
                    currentElement[1], currentElement[2],
                    start[1], start[2]));
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        EventQueue.invokeLater(new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                JFrame f = new JFrame();
                f.add(new AreaTest());
                f.pack();
                f.setLocationRelativeTo(null);
                f.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
                f.setResizable(false);
                f.setVisible(true);
            }
        });
    }
}

Answer 3

Я поиграл с этим и нашел хакерский способ избавиться от них. Я не уверен на 100%, что это будет работать во всех случаях, но может.

После прочтения, что JavaDoc в Area.transform упоминает

Преобразует геометрию этой области, используя указанные AffineTransform. Геометрия преобразуется в место, которое навсегда изменяет закрытую область, определенную этим объектом.

У меня была догадка, и я добавил возможность вращать Зону, удерживая клавишу. Когда Область вращалась, «внутренние» края начали медленно исчезать, пока не остался только контур. Я подозреваю, что «внутренние» ребра на самом деле являются двумя ребрами, очень близкими друг к другу (поэтому они выглядят как одно ребро), и что вращение области вызывает очень маленькие неточности округления, поэтому вращающийся вид «плавит» их вместе.

Затем я добавил код, чтобы вращать область очень маленькими шагами для полного круга при нажатии клавиш, и похоже, что артефакты исчезают:

Изображение слева - это Зона, построенная из 10 разных случайных треугольников (я увеличил количество треугольников, чтобы чаще получать «провальные» Области), а тот, что справа, - это та же Зона, после поворота на 360 градусов. градусов с очень маленьким шагом (10000 шагов).

Вот фрагмент кода для поворота области небольшими шагами (в большинстве случаев, вероятно, с меньшим количеством, чем 10000 шагов), будет работать нормально:

        final int STEPS = 10000; //Number of steps in a full 360 degree rotation
        double theta = (2*Math.PI) / STEPS; //Single step "size" in radians

        Rectangle bounds = area.getBounds();    //Getting the bounds to find the center of the Area
        AffineTransform trans = AffineTransform.getRotateInstance(theta, bounds.getCenterX(), bounds.getCenterY()); //Transformation matrix for theta radians around the center

        //Rotate a full 360 degrees in small steps
        for(int i = 0; i < STEPS; i++)
        {
            area.transform(trans);
        }

Как я уже говорил, я не уверен, что это работает во всех случаях, и количество необходимых шагов может быть намного меньше или больше в зависимости от сценария. YMMV.