本篇为原创，仅仅作为学习参考之用，转载请说明。
一.题目描述：
在二维观察中，需要在观察坐标系下根据窗口大小对二维图形进行裁剪（clipping），只将位于窗口内的图形变换到视区输出。
直线段裁剪是二维图形裁剪的基础，裁剪的实质是判断直线段是否与窗口相交，如相交则进一步确定直线段上位于窗口内的部分。
那么怎么进行裁剪，首先要定义一下窗口内及窗口外的编码，每段直线的端点都被赋予一组四位二进制代码，
称为区域编码(region code，RC)，用来标识直线段端点相对于窗口边界及其延长线的位置。如图
为了保证窗口内及窗口边界上直线段端点的编码为零，定义规则如下：
C0：若端点的x<wxl，则C0=1，否则C0=0。
C1：若端点的x>wxr，则C1=1，否则C1=0。
C2：若端点的y<wyb，则C2=1，否则C2=0。
C3：若端点的y>wyt，则C3=1，否则C3=0。
二.算法思路：
1.将直线起点p1和终点p2进行编码得到code1和code2.。
2.若两端点编码值均为0，说明直线段在窗口内，保留。
3.若两端点编码值code1&code2!=0，则说明直线段位于窗外的同一侧，或左方、或右方、或上方、或下方，抛弃。
4.若code1&code2==0，则直线段必然与窗口边界或窗口边界的延长线相交，此时该进行求交点操作。
任取编码值不为0的其中一点p1（该点必然在窗口外），然后用p1的编码值与窗口之外左右下上的编码值进行按位与&运算，
如果结果不为0，则直线段与窗口该侧的边界有交点，根据直线起点和终点求出交点。
将交点进行编码，把编码值赋给p1，则此时p1位于窗口边界上，即交点成为直线段起点，相当于舍去原来的p0与交点的那个线段，形成一个新的线段p1p2，
再次重复以上步骤，若皆在窗口中，则保留；否则继续循环，直到直线段全部位于窗口内为止。
三.注意事项
如果想绘制出图形的话要自己学习python的图形库哦，这里我用的是OpenCV库。首先建立画布，画出矩形窗口区域，然后才开始裁剪算法的，
这里裁剪的实质是判断直线的哪些部分在窗口内部，然后绘制出它们，窗口之外的部分就忽略。
四.代码
1 import numpy as np 2 import cv2 3 4 LEFT = 1 5 RIGHT = 2 6 BOTTOM = 4 7 TOP = 8 8 9 xl = 300 10 xr = 500 11 yb = 150 12 yt = 350 # 窗口的边界值 13 14 # Create a black image 15 img = np.zeros((500, 800, 3), np.uint8) # 相当于建立画布 16 17 18 # 编码 19 def encode(x, y): 20 c = 0 21 if x < xl: 22 c = c | LEFT 23 if x > xr: 24 c = c | RIGHT 25 if y < yb: 26 c = c | BOTTOM 27 if y > yt: 28 c = c | TOP 29 return c 30 31 32 # cohen-sutherland 算法 33 def CohenSutherland(x1, y1, x2, y2): 34 code1 = encode(x1, y1) 35 code2 = encode(x2, y2) 36 outcode = code1 # outcode是总在窗口外的那个端点 37 x, y = 0, 0 38 area = False # 设置一个是否满足条件的区分标志 39 while True: 40 if (code2 | code1) == 0: 41 area = True 42 break 43 if (code1 & code2) != 0: # 简弃之 44 break 45 if code1 == 0: # 开始求交点 46 outcode = code2 47 if (LEFT & outcode) != 0: # 与窗口左边界相交 48 x = xl 49 y = y1 + (y2 - y1) * (xl - x1) / (x2 - x1) 50 elif (RIGHT & outcode) != 0: 51 x = xr 52 y = y1 + (y2 - y1) * (xr - x1) / (x2 - x1) 53 elif (BOTTOM & outcode) != 0: 54 y = yb 55 x = x1 + (x2 - x1) * (yb - y1) / (y2 - y1) 56 elif (TOP & outcode) != 0: 57 y = yt 58 x = x1 + (x2 - x1) * (yt - y1) / (y2 - y1) 59 x = int(x) # 转换为整型 60 y = int(y) 61 if outcode == code1: 62 # print('hhh') # 测试用 63 x1 = x 64 y1 = y 65 code1 = encode(x, y) 66 else: 67 # print('eee') 68 x2 = x 69 y2 = y 70 code2 = encode(x, y) 71 if area == True: # 若满足条件即可划线 72 cv2.line(img, (x1, y1), (x2, y2), (0, 255, 255)) # 这里传递的点的坐标必须是整型，否则出错 73 return 74 75 76 # 做测试用的 不用理会 77 def test(): 78 print('test test test!') 79 c = encode(23, 46) 80 print(c) 81 82 83 def main(): # 主函数 84 # 绘制矩形窗口与直线 这里是显示裁剪之前的样子 要测试记得把下面的裁剪部分注释掉 85 cv2.rectangle(img, (300, 150), (500, 350), 255) 86 # cv2.line(img, (0, 0), (260, 260), (0, 255, 255)) 87 # cv2.line(img, (400, 50), (200, 400), (0, 255, 255)) 88 # cv2.line(img, (350, 100), (450, 400), (0, 255, 255)) 89 # cv2.line(img, (150, 250), (650, 250), (0, 255, 255)) 90 # cv2.line(img, (400, 75), (400, 425), (0, 255, 255)) 91 # cv2.line(img, (350, 300), (450, 200), (0, 255, 255)) 92 93 # 窗口裁剪直线 这里是显示裁剪之后的样子 94 CohenSutherland(0, 0, 260, 260) # 传递直线起点和终点坐标 95 CohenSutherland(400, 50, 200, 400) 96 CohenSutherland(350, 100, 450, 400) 97 CohenSutherland(150, 250, 650, 250) 98 CohenSutherland(400, 75, 400, 425) 99 CohenSutherland(350, 300, 450, 200) 100 # test() 101 102 # 窗口显示图形 103 cv2.imwrite('out1.jpg', img) # 生成一张图片 104 cv2.namedWindow('image', cv2.WINDOW_NORMAL) # 直接显示窗口 105 cv2.resizeWindow('image', 800, 500) # 定义frame的大小 106 cv2.imshow('image', img) # 显示图像 107 k = cv2.waitKey(0) # 等待键盘输入，为毫秒级 0表示一直等待 108 if k == 27: # 键盘上Esc键的键值 按下就会退出 设置好条件更加方便 109 cv2.destroyAllWindows() 110 111 112 # print('this message is from main function') 113 114 115 if __name__ == '__main__': 116 main() 117 # print('now __name__ is %s' % __name__)
五.运行结果
裁剪前：
裁剪后：
五.思考与收获
学会把思路理清后，自己能够写出基本框架的程序，一些不懂的知识就去及时百度，以后要系统学习python的库，感觉很好用，
在学习的过程中，也要加强做笔记的能力，多写博客吧。