.Net 与 GraphicsPath.Widen() 相反

Question

我需要与 .Net 中的 GraphicsPath.Widen() 方法相反的方法：

public GraphicsPath Widen()

Widen() 方法不接受负参数，因此我需要相当于 < code>Inset 方法：

public GraphicsPath Inset()

您可以在开源 Inkscape 应用程序 (www.Inkscape.org) 中执行此操作，方法是转到菜单并选择“路径/插图”（插图数量存储在 Inkscape 属性对话框中）。由于 Inkscape 是开源的，所以应该可以在 C#.Net 中执行此操作，但我无法终生遵循 Inkscape C++ 源代码（而且我只需要这个函数，所以我不能证明学习 C++ 是合理的）来完成这个）。

基本上，我需要一个带有此签名的 GraphicsPath 扩展方法：

public static GraphicsPath Inset(this GraphicsPath original, float amount)
{
   //implementation
}

正如签名所述，它将采用一个 GraphicsPath 对象和一个传递量的 .Inset() 路径。就像今天的 Inkscape 一样。如果它简化了问题的话，所讨论的 GraphicsPaths 都是从 .PolyBezier 方法创建的（而不是其他），因此不需要考虑矩形、椭圆或任何其他形状，除非您想要为了完整性而这样做。

不幸的是，我没有 C++ 代码经验，所以我几乎不可能遵循 Inkscape 中包含的 C++ 逻辑。

。

[编辑：] 根据要求，这里是“MakeOffset”Inkscape 代码。对于 Inset，第二个参数 (double dec) 将为负，该参数的绝对值是引入形状的量。

我知道这里有很多依赖关系。如果您需要查看更多 Inkscape 源文件，请访问：http:// /sourceforge.net/projects/inkscape/files/inkscape/0.48/

int
Shape::MakeOffset (Shape * a, double dec, JoinType join, double miter, bool do_profile, double cx, double cy, double radius, Geom::Matrix *i2doc)
{
  Reset (0, 0);
  MakeBackData(a->_has_back_data);

    bool done_something = false;

  if (dec == 0)
  {
    _pts = a->_pts;
    if (numberOfPoints() > maxPt)
    {
      maxPt = numberOfPoints();
      if (_has_points_data) {
        pData.resize(maxPt);
        _point_data_initialised = false;
        _bbox_up_to_date = false;
        }
    }

    _aretes = a->_aretes;
    if (numberOfEdges() > maxAr)
    {
      maxAr = numberOfEdges();
      if (_has_edges_data)
    eData.resize(maxAr);
      if (_has_sweep_src_data)
        swsData.resize(maxAr);
      if (_has_sweep_dest_data)
        swdData.resize(maxAr);
      if (_has_raster_data)
        swrData.resize(maxAr);
      if (_has_back_data)
        ebData.resize(maxAr);
    }
    return 0;
  }
  if (a->numberOfPoints() <= 1 || a->numberOfEdges() <= 1 || a->type != shape_polygon)
    return shape_input_err;

  a->SortEdges ();

  a->MakeSweepDestData (true);
  a->MakeSweepSrcData (true);

  for (int i = 0; i < a->numberOfEdges(); i++)
  {
    //              int    stP=a->swsData[i].stPt/*,enP=a->swsData[i].enPt*/;
    int stB = -1, enB = -1;
    if (dec > 0)
    {
      stB = a->CycleNextAt (a->getEdge(i).st, i);
      enB = a->CyclePrevAt (a->getEdge(i).en, i);
    }
    else
    {
      stB = a->CyclePrevAt (a->getEdge(i).st, i);
      enB = a->CycleNextAt (a->getEdge(i).en, i);
    }

    Geom::Point stD, seD, enD;
    double stL, seL, enL;
    stD = a->getEdge(stB).dx;
    seD = a->getEdge(i).dx;
    enD = a->getEdge(enB).dx;

    stL = sqrt (dot(stD,stD));
    seL = sqrt (dot(seD,seD));
    enL = sqrt (dot(enD,enD));
    MiscNormalize (stD);
    MiscNormalize (enD);
    MiscNormalize (seD);

    Geom::Point ptP;
    int stNo, enNo;
    ptP = a->getPoint(a->getEdge(i).st).x;

        double this_dec;
        if (do_profile && i2doc) {
            double alpha = 1;
            double x = (Geom::L2(ptP * (*i2doc) - Geom::Point(cx,cy))/radius);
            if (x > 1) {
                this_dec = 0;
            } else if (x <= 0) {
                this_dec = dec;
            } else {
                this_dec = dec * (0.5 * cos (M_PI * (pow(x, alpha))) + 0.5);
            }
        } else {
            this_dec = dec;
        }

        if (this_dec != 0)
            done_something = true;

    int   usePathID=-1;
    int   usePieceID=0;
    double useT=0.0;
    if ( a->_has_back_data ) {
      if ( a->ebData[i].pathID >= 0 && a->ebData[stB].pathID == a->ebData[i].pathID && a->ebData[stB].pieceID == a->ebData[i].pieceID
           && a->ebData[stB].tEn == a->ebData[i].tSt ) {
        usePathID=a->ebData[i].pathID;
        usePieceID=a->ebData[i].pieceID;
        useT=a->ebData[i].tSt;
      } else {
        usePathID=a->ebData[i].pathID;
        usePieceID=0;
        useT=0;
      }
    }
    if (dec > 0)
    {
      Path::DoRightJoin (this, this_dec, join, ptP, stD, seD, miter, stL, seL,
                         stNo, enNo,usePathID,usePieceID,useT);
      a->swsData[i].stPt = enNo;
      a->swsData[stB].enPt = stNo;
    }
    else
    {
      Path::DoLeftJoin (this, -this_dec, join, ptP, stD, seD, miter, stL, seL,
                        stNo, enNo,usePathID,usePieceID,useT);
      a->swsData[i].stPt = enNo;
      a->swsData[stB].enPt = stNo;
    }
  }

  if (dec < 0)
  {
    for (int i = 0; i < numberOfEdges(); i++)
      Inverse (i);
  }

  if ( _has_back_data ) {
    for (int i = 0; i < a->numberOfEdges(); i++)
    {
      int nEd=AddEdge (a->swsData[i].stPt, a->swsData[i].enPt);
      ebData[nEd]=a->ebData[i];
    }
  } else {
    for (int i = 0; i < a->numberOfEdges(); i++)
    {
      AddEdge (a->swsData[i].stPt, a->swsData[i].enPt);
    }
  }

  a->MakeSweepSrcData (false);
  a->MakeSweepDestData (false);

  return (done_something? 0 : shape_nothing_to_do);
}

。

[编辑]

@Simon Mourier - 了不起的工作。代码甚至干净且可读！干得好，先生。不过，我确实有几个问题要问你。

首先，金额为正数代表什么？我认为对于 Offset 方法，正数是“开始”，负数是“插入”，但你的例子似乎做了相反的事情。

其次，我做了一些基本测试（只是扩展你的样本），并发现了一些奇怪的地方。

这是当偏移量增加时，cool 中的“l”会发生什么（对于这样一个简单的字母，它肯定会引起问题！）。

...以及重现该代码的代码：

    private void Form1_Paint(object sender, PaintEventArgs e)
    {
            GraphicsPath path = new GraphicsPath();

            path.AddString("cool", new FontFamily("Arial"), 0, 200, new PointF(), StringFormat.GenericDefault);

            GraphicsPath offset1 = path.Offset(32);

            e.Graphics.DrawPath(new Pen(Color.Black, 1), path);
            e.Graphics.DrawPath(new Pen(Color.Red, 1), offset1);
    }

最后，有些不同。这是 Wingdings 中的“S”字符（看起来像泪滴）：

这是代码：

    private void Form1_Paint(object sender, PaintEventArgs e)
    {
        GraphicsPath path = new GraphicsPath();
        path.AddString("S", new FontFamily("Wingdings"), 0, 200, new PointF(), StringFormat.GenericDefault);
        GraphicsPath offset1 = path.Offset(20);

        e.Graphics.DrawPath(new Pen(Color.Black, 1), path);
        e.Graphics.DrawPath(new Pen(Color.Red, 1), offset1);
    }

伙计，距离如此之近，让我想哭。但它仍然不起作用。

我认为解决这个问题的方法是查看插入向量何时相交，并停止插入超过该点。如果插入量太大（或路径太小）以至于没有任何剩余，则路径应该消失（变为空），而不是自行反转并重新扩展。

再说一次，我并不是以任何方式批评你所做的事情，但我想知道你是否知道这些例子可能会发生什么。

（PS - 我添加了“this”关键字以使其成为扩展方法，因此您可能需要使用方法（参数）表示法调用代码才能运行这些示例）

。

@RAN Ran 通过重新使用 GraphicsPath 本机方法得出了类似的输出。伙计，这很难。两人的距离如此之近。

以下是两个示例的屏幕截图，使用 Wingdings 中的字符“S”：

@Simon 位于左边，@Ran 右边。

这是在 Inkscape 中进行“插入”后的相同泪滴“S”字符。插图是干净的：

顺便说一句，这是 @Ran 测试的代码：

    private void Form1_Paint(object sender, PaintEventArgs e)
    {
        GraphicsPath path = new GraphicsPath();
        path.AddString("S", new FontFamily("Wingdings"), 0, 200, new PointF(), StringFormat.GenericDefault);
        e.Graphics.DrawPath(new Pen(Color.Black, 1), path);

        GraphicsPath offset1 = path.Shrink(20);
        e.Graphics.DrawPath(new Pen(Color.Red, 1), offset1);
    }

Answer 1

我仍然会发布我的新解决方案，尽管它并不完美，并列出一些需要解决的问题。也许您会想参与其中并改进它们，或者其中可能有一些学习价值。

首先，图片 - 我最好的嵌入泪滴符号：

我所做的

1. 我使用 GraphicsPath.Widen 生成给定图形的“内”和“外”边缘。

2. 我扫描了生成的 GraphicsPath 的点，以删除外边缘并仅保留内边缘。

3. 我使用GraphicsPath.Flatten展平内边缘，以便图形仅由线段组成（无曲线）。

4. 然后我扫描了内部路径上的所有点，以及每个当前段：

   4.1。如果当前点 p 位于原始路径之外，或者距离原始路径上的线段太近，我会在当前边缘上计算一个新点，该点与原始路径，我用这个点代替p，并将其连接到我已经扫描的部分。

   4.2。解决方案当前的限制：我从计算出的点继续向前扫描。这意味着对带有孔的形状（例如Arial“o”）没有良好的支持。为了解决这个问题，人们必须维护一个“断开连接”的图形列表，并重新连接末端位于同一点（或末端彼此“足够接近”）的图形。

问题

首先，我将指定最主要的问题和限制，然后我将发布代码本身。

1. 似乎 GraphicsPath.Widen 没有产生干净的形状。我得到的内部图形有很小的（但大部分是看不见的）“锯齿状”。这样做的意义在于，A) 我的剔除算法产生更多噪声，B) 图形有更多点，因此性能下降。

2. 目前，性能勉强可以接受（如果有的话）。我的解决方案目前以一种非常简单的方式进行扫描（O(n^n)）来查找“太靠近”内边缘上的候选点的线段。这导致算法非常慢。可以通过维护一些数据结构来改进，其中段按x排序，从而大大减少距离计算的数量。

3. 我没有费心去优化代码以使用结构，而且还有很多其他地方可以优化代码以使其更快。

4. 不支持带孔的形状，其中内部图形必须“拆分”为多个图形（如 Arial“o”）。我知道如何实现它，但需要更多时间:)

5. 我会考虑采用西蒙移动现有点以获得内部图形的方法，并用我的方法来清理该路径。 （但我此时无法执行此操作，因为 Simon 的解决方案中存在一个错误，例如，该错误会导致撕裂符号的尖端移动到形状内的有效位置。我的算法认为该位置是有效的，并且不会清理它）。

代码

我无法避免想出一些我自己的数学/几何实用程序。
所以这是代码...就

我个人而言，我认为这值得赏金，即使它不是一个完美的解决方案...:)

public class LineSegment
{
    private readonly LineEquation line;
    private RectangleF bindingRectangle;

    public PointF A { get; private set; }
    public PointF B { get; private set; }

    public LineSegment(PointF a, PointF b)
    {
        A = a;
        B = b;

        line = new LineEquation(a, b);
        bindingRectangle = new RectangleF(
            Math.Min(a.X, b.X), Math.Min(a.Y, b.Y), 
            Math.Abs(a.X - b.X), Math.Abs(a.Y - b.Y));
    }

    public PointF? Intersect(LineSegment other)
    {
        var p = line.Intersect(other.line);
        if (p == null) return null;

        if (bindingRectangle.Contains(p.Value) &&
            other.bindingRectangle.Contains(p.Value))
        {
            return p;
        }
        return null;
    }

    public float Distance(PointF p)
    {
        if (LineEquation.IsBetween(line.GetNormalAt(A), p, line.GetNormalAt(B)))
        {
            return line.Distance(p);
        }
        return Math.Min(Distance(A, p), Distance(B, p));

    }

    static float Distance(PointF p1, PointF p2)
    {
        var x = p1.X - p2.X;
        var y = p1.Y - p2.Y;
        return (float) Math.Sqrt(x*x + y*y);
    }

    public PointF? IntersectAtDistance(LineSegment segmentToCut, float width)
    {
        // always assuming other.A is the farthest end
        var distance = width* (line.IsAboveOrRightOf(segmentToCut.A) ? 1 : -1);
        var parallelLine = line.GetParallelLine(distance);

        var p = parallelLine.Intersect(segmentToCut.line);
        if (p.HasValue)
        {
            if (LineEquation.IsBetween(line.GetNormalAt(A), p.Value, line.GetNormalAt(B)) &&
                segmentToCut.bindingRectangle.Contains(p.Value))
            {
                return p;
            }
        }

        List<PointF> points = new List<PointF>();
        points.AddRange(segmentToCut.line.Intersect(new CircleEquation(width, A)));
        points.AddRange(segmentToCut.line.Intersect(new CircleEquation(width, B)));

        return GetNearestPoint(segmentToCut.A, points);
    }

    public static PointF GetNearestPoint(PointF p, IEnumerable<PointF> points)
    {
        float minDistance = float.MaxValue;
        PointF nearestPoint = p;
        foreach (var point in points)
        {
            var d = Distance(p, point);
            if (d < minDistance)
            {
                minDistance = d;
                nearestPoint = point;
            }
        }
        return nearestPoint;
    }
}

public class LineEquation
{
    private readonly float a;
    private readonly float b;

    private readonly bool isVertical;
    private readonly float xConstForVertical;

    public LineEquation(float a, float b)
    {
        this.a = a;
        this.b = b;
        isVertical = false;
    }

    public LineEquation(float xConstant)
    {
        isVertical = true;
        xConstForVertical = xConstant;
    }

    public LineEquation(float a, PointF p)
    {
        this.a = a;
        b = p.Y - a*p.X;
        isVertical = false;
    }

    public LineEquation(PointF p1, PointF p2)
    {
        if (p1.X == p2.X)
        {
            isVertical = true;
            xConstForVertical = p1.X;
            return;
        }

        a = (p1.Y - p2.Y)/(p1.X - p2.X);
        b = p1.Y - a * p1.X;
        isVertical = false;
    }

    public PointF? Intersect(float x)
    {
        if (isVertical)
        {
            return null;
        }
        return new PointF(x, a*x + b);
    }

    public PointF? Intersect(LineEquation other)
    {
        if (isVertical && other.isVertical) return null;
        if (a == other.a) return null;

        if (isVertical) return other.Intersect(xConstForVertical);
        if (other.isVertical) return Intersect(other.xConstForVertical);

        // both have slopes and are not parallel
        var x = (b - other.b) / (other.a - a);
        return Intersect(x);
    }

    public float Distance(PointF p)
    {
        if (isVertical)
        {
            return Math.Abs(p.X - xConstForVertical);
        }
        var p1 = Intersect(0).Value;
        var p2 = Intersect(100).Value;

        var x1 = p.X - p1.X;
        var y1 = p.Y - p1.Y;
        var x2 = p2.X - p1.X;
        var y2 = p2.Y - p1.Y;

        return (float) (Math.Abs(x1*y2 - x2*y1) / Math.Sqrt(x2*x2 + y2*y2));
    }

    public bool IsAboveOrRightOf(PointF p)
    {
        return isVertical ? 
            xConstForVertical > p.X : 
            a*p.X + b > p.Y;
    }

    public static bool IsBetween(LineEquation l1, PointF p, LineEquation l2)
    {
        return l1.IsAboveOrRightOf(p) ^ l2.IsAboveOrRightOf(p);
    }

    public LineEquation GetParallelLine(float distance)
    {
        if (isVertical) return new LineEquation(xConstForVertical + distance);

        var angle = Math.Atan(a);
        float dy = (float) (distance/Math.Sin(angle));
        return new LineEquation(a, b - dy);
    }

    public LineEquation GetNormalAt(PointF p)
    {
        if (isVertical) return new LineEquation(p.X);

        var newA = -1/a;
        var newB = (a + 1/a)*p.X + b;
        return new LineEquation(newA, newB);
    }

    public PointF[] Intersect(CircleEquation circle)
    {
        var cx = circle.Center.X;
        var cy = circle.Center.Y;
        var r = circle.Radius;

        if (isVertical)
        {
            var distance = Math.Abs(cx - xConstForVertical);
            if (distance > r) return new PointF[0];
            if (distance == r) return new[] {new PointF(xConstForVertical, cy) };

            // two intersections
            var dx = cx - xConstForVertical;

            var qe = new QuadraticEquation(
                1,
                -2 * cy,
                r * r - dx * dx);

            return qe.Solve();
        }

        var t = b - cy;
        var q = new QuadraticEquation(
            1 + a*a,
            2*a*t - 2*cx,
            cx*cx + t*t - r*r);

        var solutions = q.Solve();
        for (var i = 0; i < solutions.Length; i++) 
           solutions[i] = Intersect(solutions[i].X).Value;
        return solutions;
    }
}

public class CircleEquation
{
    public float Radius { get; private set; }
    public PointF Center { get; private set; }

    public CircleEquation(float radius, PointF center)
    {
        Radius = radius;
        Center = center;
    }
}

public class QuadraticEquation
{
    public float A { get; private set; }
    public float B { get; private set; }
    public float C { get; private set; }

    public QuadraticEquation(float a, float b, float c)
    {
        A = a;
        B = b;
        C = c;
    }

    public PointF Intersect(float x)
    {
        return new PointF(x, A*x*x + B*x + C);
    }
    public PointF[] Solve()
    {
        var d = B*B - 4*A*C;
        if (d < 0) return new PointF[0];
        if (d == 0)
        {
            var x = -B / (2*A);
            return new[] { Intersect(x) };
        }

        var sd = Math.Sqrt(d);
        var x1 = (float) ((-B - sd) / (2f*A));
        var x2 = (float) ((-B + sd) / (2*A));
        return new[] { Intersect(x1), Intersect(x2) };
    }
}

public static class GraphicsPathExtension
{
    public static GraphicsPath Shrink(this GraphicsPath originalPath, float width)
    {
        originalPath.CloseAllFigures();
        originalPath.Flatten();
        var parts = originalPath.SplitFigures();
        var shrunkPaths = new List<GraphicsPath>();

        foreach (var part in parts)
        {
            using (var widePath = new GraphicsPath(part.PathPoints, part.PathTypes))
            {
                // widen the figure
                widePath.Widen(new Pen(Color.Black, width * 2));

                // pick the inner edge
                var innerEdge = widePath.SplitFigures()[1];
                var fixedPath = CleanPath(innerEdge, part, width);
                if (fixedPath.PointCount > 0)
                    shrunkPaths.Add(fixedPath);
            }
        }

        // build the result
        originalPath.Reset();
        foreach (var p in shrunkPaths)
        {
            originalPath.AddPath(p, false);
        }
        return originalPath;
    }

    public static IList<GraphicsPath> SplitFigures(this GraphicsPath path)
    {
        var paths = new List<GraphicsPath>();
        var position = 0;
        while (position < path.PointCount)
        {
            var figureCount = CountNextFigure(path.PathData, position);

            var points = new PointF[figureCount];
            var types = new byte[figureCount];

            Array.Copy(path.PathPoints, position, points, 0, figureCount);
            Array.Copy(path.PathTypes, position, types, 0, figureCount);
            position += figureCount;

            paths.Add(new GraphicsPath(points, types));
        }
        return paths;
    }

    static int CountNextFigure(PathData data, int position)
    {
        var count = 0;
        for (var i = position; i < data.Types.Length; i++)
        {
            count++;
            if (0 != (data.Types[i] & (int)PathPointType.CloseSubpath))
            {
                return count;
            }
        }
        return count;
    }

    static GraphicsPath CleanPath(GraphicsPath innerPath, GraphicsPath originalPath, float width)
    {
        var points = new List<PointF>();
        Region originalRegion = new Region(originalPath);

        // find first valid point
        int firstValidPoint = 0;
        IEnumerable<LineSegment> segs;

        while (IsPointTooClose(
                   innerPath.PathPoints[firstValidPoint], 
                   originalPath, originalRegion, width, out segs))
        {
            firstValidPoint++;
            if (firstValidPoint == innerPath.PointCount) return new GraphicsPath();
        }

        var prevP = innerPath.PathPoints[firstValidPoint];
        points.Add(prevP);

        for (int i = 1; i < innerPath.PointCount; i++)
        {
            var p = innerPath.PathPoints[(firstValidPoint + i) % innerPath.PointCount];

            if (!IsPointTooClose(p, originalPath, originalRegion, width, out segs))
            {
                prevP = p;
                points.Add(p);
                continue;
            }

            var invalidSegment = new LineSegment(prevP, p);

            // found invalid point (too close or external to original figure)
            IEnumerable<PointF> cutPoints = 
                segs.Select(seg => seg.IntersectAtDistance(invalidSegment, width).Value);
            var cutPoint = LineSegment.GetNearestPoint(prevP, cutPoints);

            // now add the cutPoint instead of 'p'.
            points.Add(cutPoint);
            prevP = cutPoint;
        }

        var types = new List<byte>();
        for (int i = 0; i < points.Count - 1; i++)
        {
            types.Add(1);
        }
        types.Add(129);

        return points.Count == 0 ?
            new GraphicsPath() :
            new GraphicsPath(points.ToArray(), types.ToArray());
    }

    static bool IsPointTooClose(
        PointF p, GraphicsPath path, Region region, 
        float distance, out IEnumerable<LineSegment> breakingSegments)
    {
        if (!region.IsVisible(p))
        {
            breakingSegments = new LineSegment[0];
            return true;
        }

        var segs = new List<LineSegment>();
        foreach (var seg in GetSegments(path))
        {
            if (seg.Distance(p) < distance)
            {
                segs.Add(seg);
            }
        }
        breakingSegments = segs;
        return segs.Count > 0;
    }

    static public IEnumerable<LineSegment> GetSegments(GraphicsPath path)
    {
        for (var i = 0; i < path.PointCount; i++)
        {
            yield return 
                new LineSegment(path.PathPoints[i], path.PathPoints[(i + 1) % path.PointCount]);
        }
    }
}

Answer 2

这是一个不错的选择。它不像@Simon 那样复杂，但它给出了很好的结果（可以进一步改进），并且代码更简单。

这个想法是重用 GraphicsPath.Widen 的现有功能来获取点。

当我们在由 n 个封闭图形组成的 GraphicsPath 上调用 Widen 时，生成的路径有 2n 条边。每个原始图形的外边缘和内边缘。

因此，我创建了一条临时路径，将其加宽，然后仅复制内边缘。

代码如下：

public static GraphicsPath Shrink(this GraphicsPath path, float width)
{
    using (var p = new GraphicsPath())
    {
        p.AddPath(path, false);
        p.CloseAllFigures();
        p.Widen(new Pen(Color.Black, width*2));

        var position = 0;
        var result = new GraphicsPath();
        while (position < p.PointCount)
        {
            // skip outer edge
            position += CountNextFigure(p.PathData, position);
            // count inner edge
            var figureCount = CountNextFigure(p.PathData, position);
            var points = new PointF[figureCount];
            var types = new byte[figureCount];

            Array.Copy(p.PathPoints, position, points, 0, figureCount);
            Array.Copy(p.PathTypes, position, types, 0, figureCount);
            position += figureCount;
            result.AddPath(new GraphicsPath(points, types), false);
        }
        path.Reset();
        path.AddPath(result, false);
        return path;
    }
}

static int CountNextFigure(PathData data, int position)
{
    int count = 0;
    for (var i = position; i < data.Types.Length; i++)
    {
        count++;
        if (0 != (data.Types[i] & (int) PathPointType.CloseSubpath))
        {
            return count;
        }
    }
    return count;
}

这是一个示例：

GraphicsPath path = new GraphicsPath();
path.AddString("cool", new FontFamily("Times New Roman"), 0, 300, 
    new PointF(), StringFormat.GenericDefault);
e.Graphics.DrawPath(new Pen(Color.Black, 1), path); 
path.Shrink(3);
e.Graphics.DrawPath(new Pen(Color.Red), path);

诚然，当偏移量大到足以导致形状与其自身相交时，我的解决方案也会出现不需要的伪影。

编辑：

我可以轻松检测 O(n^2) 中的所有交点，或者付出一些努力 - 在 O(n logn) 中检测它们>），使用扫描线算法（n 是点数）。

但是，一旦找到交点，我不确定如何决定要删除路径的哪些部分。有人有主意吗？ :)

编辑2：

实际上，我们并不需要找到图形的交集。

我们能做的就是扫描图形上的所有点。一旦我们发现一个点位于原始图形之外，或者太靠近原始图形的边缘，那么我们就必须修复它。

为了修复一个点，我们查看该点和前一个点之间的边缘，并且必须剪切该边缘，以便它现在将在距原始图形正确距离的新点处结束。

我用这个算法的近似值做了一些实验（用一个粗略但简单的算法，我完全删除了“关闭”点，而不是移动它们以缩短它们的边缘，并且我检查了到原始图形上的点的距离，而不是其边缘）。这得到了一些很好的结果，消除了大部分不需要的伪影。

要实现完整的解决方案可能需要几个小时...

编辑3：

虽然还远未达到完美，但我在单独的答案中发布了改进的解决方案。

Answer 3

这是一个似乎有效的代码。它支持封闭式和封闭式。开放的数字（这是困难的部分......），积极的＆amp;负偏移量。

基本上，在路径中的每个点，它都会计算一个偏移点。偏移点是使用法线向量确定的，但实际上，它是使用两条偏移线的交点（等效）计算的。在某些情况下，它不会很好地显示（如果路径块太近，例如比偏移量更近）。

请注意，它不会对相交的图形进行组合/合并偏移，但这是另一个故事了。理论文章可以在这里找到：折线曲线的偏移算法。

您可以通过以下示例尝试一下：

protected override void OnPaint(PaintEventArgs e)
{
    GraphicsPath path = new GraphicsPath();

    path.AddString("cool", new FontFamily("Arial"), 0, 200, new PointF(), StringFormat.GenericDefault);
    path.AddEllipse(150, 50, 80, 80);
    path.AddEllipse(150 + 100, 50 + 100, 80 + 100, 80 + 100);

    GraphicsPath offset1 = Offset(path, -5);
    GraphicsPath offset2 = Offset(path, 5);

    e.Graphics.DrawPath(new Pen(Color.Black, 1), path);
    e.Graphics.DrawPath(new Pen(Color.Red, 1), offset1);
    e.Graphics.DrawPath(new Pen(Color.Blue, 1), offset2);
}

完整代码：

public static GraphicsPath Offset(GraphicsPath path, float offset)
{
    if (path == null)
        throw new ArgumentNullException("path");

    // death from natural causes
    if (path.PointCount < 2)
        throw new ArgumentException(null, "path");

    PointF[] points = new PointF[path.PointCount];

    for (int i = 0; i < path.PointCount; i++)
    {
        PointF current = path.PathPoints[i];
        PointF prev = GetPreviousPoint(path, i);
        PointF next = GetNextPoint(path, i);

        PointF offsetPoint = Offset(prev, current, next, offset);
        points[i] = offsetPoint;
    }

    GraphicsPath newPath = new GraphicsPath(points, path.PathTypes);
    return newPath;
}

// get the closing point for a figure or null if none was found
private static PointF? GetClosingPoint(GraphicsPath path, ref int index)
{
    for (int i = index + 1; i < path.PointCount; i++)
    {
        if (IsClosingPoint(path, i))
        {
            index = i;
            return path.PathPoints[i];
        }
    }
    return null;
}

// get the starting point for a figure or null if none was found
private static PointF? GetStartingPoint(GraphicsPath path, ref int index)
{
    for (int i = index - 1; i >= 0; i--)
    {
        if (IsStartingPoint(path, i))
        {
            index = i;
            return path.PathPoints[i];
        }
    }
    return null;
}

// get a previous point to compute normal vector at specified index
private static PointF GetPreviousPoint(GraphicsPath path, int index)
{
    if (IsStartingPoint(path, index))
    {
        int closingIndex = index;
        PointF? closing = GetClosingPoint(path, index, ref closingIndex);
        if (closing.HasValue)
        {
            if (closing.Value != path.PathPoints[index])
                return closing.Value;

            return GetPreviousPoint(path, closingIndex);
        }
    }
    else
    {
        return path.PathPoints[index - 1];
    }

    // we are on an unclosed end point, emulate a prev point on the same line using next point
    PointF point = path.PathPoints[index];
    PointF next = path.PathPoints[index + 1];
    return VectorF.Add(point, VectorF.Substract(point, next));
}

// get a next point to compute normal vector at specified index
private static PointF GetNextPoint(GraphicsPath path, int index)
{
    if (IsClosingPoint(path, index))
    {
        int startingIndex = index;
        PointF? starting = GetStartingPoint(path, ref startingIndex);
        if (starting.HasValue)
        {
            // some figures (Ellipse) are closed with the same point as the starting point
            // in this case, we need the starting point's next point
            if (starting.Value != path.PathPoints[index])
                return starting.Value;

            return GetNextPoint(path, startingIndex);
        }
    }
    else if ((index != (path.PointCount - 1)) && (!IsStartingPoint(path, index + 1)))
    {
        return path.PathPoints[index + 1];
    }

    // we are on an unclosed end point, emulate a next point on the same line using previous point
    PointF point = path.PathPoints[index];
    PointF prev = path.PathPoints[index - 1];
    return VectorF.Add(point, VectorF.Substract(point, prev));
}

// determine if a point is a closing point
private static bool IsClosingPoint(GraphicsPath path, int index)
{
    return (path.PathTypes[index] & (byte)PathPointType.CloseSubpath) == (byte)PathPointType.CloseSubpath;
}

// determine if a point is a starting point
private static bool IsStartingPoint(GraphicsPath path, int index)
{
    return (path.PathTypes[index] == (byte)PathPointType.Start);
}

// offsets a Point using the normal vector (actually computed using intersection or 90° rotated vectors)
private static PointF Offset(PointF prev, PointF current, PointF next, float offset)
{
    VectorF vnext = VectorF.Substract(next, current);
    vnext = vnext.DegreeRotate(Math.Sign(offset) * 90);
    vnext = vnext.Normalize() * Math.Abs(offset);
    PointF pnext1 = current + vnext;
    PointF pnext2 = next + vnext;

    VectorF vprev = VectorF.Substract(prev, current);
    vprev = vprev.DegreeRotate(-Math.Sign(offset) * 90);
    vprev = vprev.Normalize() * Math.Abs(offset);
    PointF pprev1 = current + vprev;
    PointF pprev2 = prev + vprev;

    PointF ix = VectorF.GetIntersection(pnext1, pnext2, pprev1, pprev2);
    if (ix.IsEmpty)
    {
        // 3 points on the same line, just translate (both vectors are identical)
        ix = current + vnext;
    }
    return ix;
}

// a useful Vector class (does not exists in GDI+, why?)
[Serializable, StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct VectorF : IFormattable, IEquatable<VectorF>
{
    private float _x;
    private float _y;

    public VectorF(float x, float y)
    {
        _x = x;
        _y = y;
    }

    public float X
    {
        get
        {
            return _x;
        }
        set
        {
            _x = value;
        }
    }

    public float Y
    {
        get
        {
            return _y;
        }
        set
        {
            _y = value;
        }
    }

    public double Length
    {
        get
        {
            return Math.Sqrt(_x * _x + _y * _y);
        }
    }

    public VectorF Rotate(double angle)
    {
        float cos = (float)Math.Cos(angle);
        float sin = (float)Math.Sin(angle);
        return new VectorF(_x * cos - _y * sin, _x * sin + _y * cos);
    }

    public VectorF DegreeRotate(double angle)
    {
        return Rotate(DegreeToGradiant(angle));
    }

    public static PointF GetIntersection(PointF start1, PointF end1, PointF start2, PointF end2)
    {
        float denominator = ((end1.X - start1.X) * (end2.Y - start2.Y)) - ((end1.Y - start1.Y) * (end2.X - start2.X));
        if (denominator == 0) // parallel
            return PointF.Empty;

        float numerator = ((start1.Y - start2.Y) * (end2.X - start2.X)) - ((start1.X - start2.X) * (end2.Y - start2.Y));
        float r = numerator / denominator;

        PointF result = new PointF();
        result.X = start1.X + (r * (end1.X - start1.X));
        result.Y = start1.Y + (r * (end1.Y - start1.Y));
        return result;
    }

    public static PointF Add(PointF point, VectorF vector)
    {
        return new PointF(point.X + vector._x, point.Y + vector._y);
    }

    public static VectorF Add(VectorF vector1, VectorF vector2)
    {
        return new VectorF(vector1._x + vector2._x, vector1._y + vector2._y);
    }

    public static VectorF Divide(VectorF vector, float scalar)
    {
        return vector * (1.0f / scalar);
    }

    public static VectorF Multiply(float scalar, VectorF vector)
    {
        return new VectorF(vector._x * scalar, vector._y * scalar);
    }

    public static VectorF Multiply(VectorF vector, float scalar)
    {
        return Multiply(scalar, vector);
    }

    public static VectorF operator *(float scalar, VectorF vector)
    {
        return Multiply(scalar, vector);
    }

    public static VectorF operator *(VectorF vector, float scalar)
    {
        return Multiply(scalar, vector);
    }

    public static PointF operator -(PointF point, VectorF vector)
    {
        return Substract(point, vector);
    }

    public static PointF operator +(VectorF vector, PointF point)
    {
        return Add(point, vector);
    }

    public static PointF operator +(PointF point, VectorF vector)
    {
        return Add(point, vector);
    }

    public static VectorF operator +(VectorF vector1, VectorF vector2)
    {
        return Add(vector1, vector2);
    }

    public static VectorF operator /(VectorF vector, float scalar)
    {
        return Divide(vector, scalar);
    }

    public static VectorF Substract(PointF point1, PointF point2)
    {
        return new VectorF(point1.X - point2.X, point1.Y - point2.Y);
    }

    public static PointF Substract(PointF point, VectorF vector)
    {
        return new PointF(point.X - vector._x, point.Y - vector._y);
    }

    public static double AngleBetween(VectorF vector1, VectorF vector2)
    {
        double y = (vector1._x * vector2._y) - (vector2._x * vector1._y);
        double x = (vector1._x * vector2._x) + (vector1._y * vector2._y);
        return Math.Atan2(y, x);
    }

    private static double GradiantToDegree(double angle)
    {
        return (angle * 180) / Math.PI;
    }

    private static double DegreeToGradiant(double angle)
    {
        return (angle * Math.PI) / 180;
    }

    public static double DegreeAngleBetween(VectorF vector1, VectorF vector2)
    {
        return GradiantToDegree(AngleBetween(vector1, vector2));
    }

    public VectorF Normalize()
    {
        if (Length == 0)
            return this;

        VectorF vector = this / (float)Length;
        return vector;
    }

    public override string ToString()
    {
        return ToString(null, null);
    }

    public string ToString(string format, IFormatProvider provider)
    {
        return string.Format(provider, "{0:" + format + "};{1:" + format + "}", _x, _y);
    }

    public override int GetHashCode()
    {
        return _x.GetHashCode() ^ _y.GetHashCode();
    }

    public override bool Equals(object obj)
    {
        if ((obj == null) || !(obj is VectorF))
            return false;

        return Equals(this, (VectorF)obj);
    }

    public bool Equals(VectorF value)
    {
        return Equals(this, value);
    }

    public static bool Equals(VectorF vector1, VectorF vector2)
    {
        return (vector1._x.Equals(vector2._x) && vector1._y.Equals(vector2._y));
    }
}

Answer 4

好吧，我想我已经为你们提供了线索……但方向完全不同。

无论如何，我意识到较大路径的“子路径”实际上在 .Widen 操作期间收缩（插入），因此我决定看看该路径是否有任何成果（没有双关语意图） ）。

实际上，这里的想法是从外部.拓宽路径！

如果我们采用原始 GraphicsPath 并将其“包裹”在一个更大的 矩形 中（在 .GetBounds 上执行 10 的 Inflate）会怎样？ GraphicsPath 的 应该会给我们一个简单的包装器）。

然后，首先添加包装器，然后将真正的 GraphicsPath 作为子路径添加到其中。然后整个事物得到一个 .Widen，最后，使用 .PathPoints 和 从头开始​​创建一个新的 GraphicsPath。加宽路径的 PathTypes，它删除了无用的包装器（幸运的是，GraphicsPath 在构造函数之一中接受 PathPoints 和 PathTypes过载）。

今天剩下的时间我将不在办公室，所以我无法完成这件事，但这是线索。

只需将此代码放入常规的 ol' 形式即可：

        private void Form1_Paint(object sender, PaintEventArgs e)
        {
            GraphicsPath g = new GraphicsPath();
            g.AddRectangle(new Rectangle(0, 0, 200, 200));
            g.AddEllipse(50, 50, 100, 100);

            //Original path
            e.Graphics.DrawPath(new Pen(Color.Black,2), g);

            //"Inset" path
            g.Widen(new Pen(Color.Black, 10));
            e.Graphics.DrawPath(new Pen(Color.Red, 2), g);
        }

从这个简单的实验中，您将看到目标路径（圆圈）现在具有难以捉摸的插图（红色）！

还有一些我不太明白的其他废话（也出现在矩形包装上） ），但是从 PathPoints 和 PathTypes 来看，应该可以在创建原始 GraphicsPath 时迭代数组并删除垃圾（或者找出垃圾来自哪里）并防止其发生）。然后返回新的、干净的GraphicsPath。

这种技术避免了所有复杂的数学运算，但可能性有点大。