在R中保存旋转图像 - 避免背景并保持大小

Question

我的代码基于我之前的question。当我保存图像SaveThisPlot.png时，它会创建不需要的背景，图像大小也会改变（它会减少）。如何保存图像，使旋转的部分与之前的尺寸完全相同（77行和101列）并且没有背景？

library(raster)
r1 <- brick(system.file("external/rlogo.grd", package="raster"))
r1
x <- crop(r1, extent(0,ncol(r1),0,nrow(r1)))
plotRGB(x)

x1 <- 0:ncol(x)
y1 <- 0:nrow(x)
z <- matrix(1, nrow=length(x1), ncol=length(y1))

col.mat <- t(apply(matrix(rgb(getValues(x)/255), nrow=nrow(x), byrow=TRUE), 2, rev))

# Rotate 45 degrees
persp(x1, y1, z, zlim=c(0,2), theta = 20, phi = 90, 
      col = col.mat, scale=FALSE, border=NA, box=FALSE)
png("SaveThisPlot.png")
persp(x1, y1, z, zlim=c(0,2), theta = 20, phi = 90, 
      col = col.mat, scale=FALSE, border=NA, box=FALSE)
dev.off()

Answer 1

您可以使用透明背景，但旋转绘图需要重新调整大小。

保存图表时，您可以设置png("SaveThisPlot.png", bg="transparent")以防止显示背景。尝试：

png("SaveThisPlot.png", width=101 height=77, units="px", pointsize=1, bg="transparent")

请注意，如果您尝试使用徽标的旋转版本执行此操作，则会重新调整徽标大小以适应101 x 77像素的png。如果你想旋转它并保持徽标大小，你将不得不调整他的评论中提到的png，ass @RomanLuštrik的大小。重新调整大小，如果这是一个选项，只需要三角函数来找到合适的高度和宽度参数。

您可以尝试设置新的高度和宽度以使用某些三角函数保存png。这是一个35度旋转的例子：

# hypotenuse
hypot <- sqrt((nrow(x)/2)^2 + (ncol(x)/2)^2) 
# angle
angle <- asin((nrow(x)/2)/ hypot)/(pi/180)

width <- 2 * max(abs(hypot * cos((angle + 35) * pi/180)), 
                 abs(hypot * cos((- angle + 35) * pi/180)))

height <- 2 * max(abs(hypot * sin((angle + 35) * pi/180)), 
                 abs(hypot * sin((- angle + 35) * pi/180)))


png("SaveThisPlot.png", height=height, width=width, units="px", pointsize=1,
    bg="transparent")
par(mar=c(0,0,0,0), xaxs = "i", yaxs = "i")
persp(x1, y1, z, zlim=c(0,2), theta = 35, phi = 90, 
      col = col.mat, scale=FALSE, border=NA, box=FALSE)
dev.off()

整体图像不是77 x 101像素，但徽标本身应该是相同的尺寸，虽然有点粗糙。要获得更流畅的图片，请参阅下面的rgl答案，但请注意rgl无法使用透明背景

使用rgl包的替代方法：

如果最终目标是保持图像的大小和平滑度，则生成图像的不同方法可能会更好。您可以尝试rgl（R-to-OpenGL）包和persp3d功能，您可以在其中旋转图表，而无需重新调整窗口大小或更改徽标的比例。你可以使用你已经拥有的东西，但是需要修改颜色矩阵以使用persp3d：

col.mat2 <- cbind(rbind(1, col.mat), 1)

然后，设置场景，调用persp3d，旋转它，然后保存。

open3d() 
rgl.pop("lights") 
light3d(specular="black") # to reduce reflection
persp3d(x1,y1,z, col=col.mat2, ylab="", xlab="", zlab="",
        axes=FALSE, smooth=FALSE, aspect="iso")

# Rotate it by defining the userMatrix, then save    
par3d(userMatrix = rotationMatrix(0*pi/180, 0, 0, 1))
rgl.snapshot("Rlogo_0.png") # to save

par3d(userMatrix = rotationMatrix(45*pi/180, 0, 0, 1))
rgl.snapshot("Rlogo_45.png")

par3d(userMatrix = rotationMatrix(135*pi/180, 0, 0, 1))
rgl.snapshot("Rlogo_135.png")

要将此图像强制放入较小的窗口，您可以使用windowRect和zoom参数（See this question and answer, for example的组合来操纵rgl显示窗口的大小和背景数量）。但是，透明背景目前不适用于rgl。

open3d()
bg3d(color="#FF00FF") # pink background (some color not in the actual image)
rgl.pop("lights") 
light3d(specular="black") 
persp3d(x1,y1,z, col=col.mat2, axes=FALSE,
     ylab="", xlab="", zlab="", smooth=FALSE, aspect="iso")
rgl.viewpoint(zoom=0.52)
par3d(userMatrix = rotationMatrix(0*pi/180, 0, 0, 1), windowRect=c(0,0, 101, 77))
rgl.snapshot("Rlogo_77h124w.png")
par3d(userMatrix = rotationMatrix(45*pi/180, 0, 0, 1), windowRect=c(0,0, 101, 77))
rgl.snapshot("Rlogo45_77h124w.png")

我无法使窗口宽度小于124像素。似乎我的计算机上的rgl窗口的最小宽度为124像素，因为我无法使窗口变小（即无法折叠窗口顶部的最小化，恢复和关闭按钮）。 / p>

要获得透明背景，您可以导入这些保存的png，并将alpha值1指定给背景颜色（“＃FF69B4”）：

library(png)
add.alpha <- readPNG("Rlogo_77h124w.png") #Try a rotate version, too

library(abind)
add.alpha <- abind(add.alpha, matrix(1, nrow=nrow(add.alpha), ncol=ncol(add.alpha)))

add.alpha[,,4][which(rgb(add.alpha[,,1],add.alpha[,,2],add.alpha[,,3]) == "#FF00FF")] <- 0
writePNG(add.alpha, "Rlogo_77h124w_alpha.png")

事实证明这种方法并不完美，你最终可能会在旋转的图像上出现轻微的边框，而颜色并不完全是“＃FF00FF”。如果对你来说这是一个问题，你可以用这种或那种方式处理边界，但根据最终目标，它可能没有区别。尝试在add.alpha[,,4][which(add.alpha[,,1] > .9 & add.alpha[,,3] > .9 & add.alpha[,,2] < .85 )] <- 0

之前使用writePNG

如果您不希望像上面那样切掉图像边角，那么请使用前面的三角函数来帮助在par3d内正确调整窗口大小：

open3d(); bg3d(color="#FF69B4"); rgl.pop("lights"); light3d(specular="black") 
persp3d(x1,y1,z, col=col.mat2, axes=FALSE,
     ylab="", xlab="", zlab="", smooth=FALSE, aspect="iso")
view3d(zoom=.862)
par3d(userMatrix = rotationMatrix(-45*pi/180, 0, 0, 1), windowRect=c(0,0, width, height)) # width and height from trigonometry above
rgl.snapshot("Rlogo45_77h124w.png")
#library(png)
add.alpha <- readPNG("Rlogo45_77h124w.png") # Try "Rlogo_77h124w.png", too
#library(abind)
add.alpha <- abind(add.alpha, matrix(1, nrow=nrow(add.alpha), ncol=ncol(add.alpha)))

add.alpha[,,4][which(add.alpha[,,1] > .9 & add.alpha[,,3] > .9 & add.alpha[,,2] < .85 )] <- 0 # not a perfect solution
writePNG(add.alpha, "Rlogo45_77h124w_alpha.png")