基于canvas如何使用贝塞尔曲线平滑拟合折线段

tangjin

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小编给大家分享一下基于canvas如何使用贝塞尔曲线平滑拟合折线段，希望大家阅读完这篇文章之后都有所收获，下面让我们一起去探讨吧！

为什么要平滑拟合折线段

先来看下Echarts下折线图的渲染效果：

一开始我没注意到其实这个折线段是曲线穿过去的，只认为是单纯的描点绘图，所以起初我实现的“简(丑)易(陋)”版本是这样的：

不要关注样式，重点就是实现之后才发现看起来人家Echarts的实现描点非常的圆滑，也由此引发了之后的探讨。怎么有规律的画平滑曲线？

效果图

先来看下最终模仿的实现：

因为我也不知道Echarts内部怎么实现的（逃

看起来已经非常圆润了，和我们最初的设想十分接近了。再看下曲线是否穿过了描点：

好的！结果很明显现在来重新看下我们的实现方式。

实现过程

绘制折线图
贝塞尔曲线平滑拟合

模拟数据

vardata=[Math.random()*300];
for(vari=1;i<50;i++){//按照echarts
data.push(Math.round((Math.random()-0.5)*20+data[i-1]));
}
option={
canvas:{
id:'canvas'
},
series:{
name:'模拟数据',
itemStyle:{
color:'rgb(255,70,131)'
},
areaStyle:{
color:'rgb(255,158,68)'
},
data:data
}
};

绘制折线图

首先初始化一个构造函数来放置需要用到的数据：

functionLinearGradient(option){
this.canvas=document.getElementById(option.canvas.id)
this.ctx=this.canvas.getContext('2d')
this.width=this.canvas.width
this.height=this.canvas.height
this.tooltip=option.tooltip
this.title=option.text
this.series=option.series//存放模拟数据
}

绘制折线图：

LinearGradient.prototype.draw1=function(){//折线参考线
...
//要考虑到canvas中的原点是左上角，
//所以下面要做一些换算，
//diff为x,y轴被数据最大值和最小值的取值范围所平分的等份。
this.series.data.forEach(function(item,index){
varx=diffX*index,
y=Math.floor(self.height-diffY*(item-dataMin))
self.ctx.lineTo(x,y)//绘制各个数据点
})
...
}

贝塞尔曲线平滑拟合

贝塞尔曲线的关键点在于控制点的选择，这个网站可以动态的展现控制点不同而绘制的不同的曲线。而对于控制点的计算。。作者还是选择了百度一下毕竟数学不好：）。具体算法有兴趣的同学可以深入了解下，现在直接说下计算控制点的结论。

上面的公式涉及到四个坐标点，当前点，前一个点以及后两个点，而当坐标值为下图展示的时候绘制出来的曲线如下所示：

不过会有一个问题就是起始点和最后一个点不能用这个公式，不过那篇文章也给出了边界值的处理办法：

所以在将折线换成平滑曲线的时候，将边界值以及其他控制点计算好之后代入到贝塞尔函数中就完成了：

//核心实现
this.series.data.forEach(function(item,index){//找到前一个点到下一个点中间的控制点
varscale=0.1//分别对于ab控制点的一个正数，可以分别自行调整
varlast1X=diffX*(index-1),
last1Y=Math.floor(self.height-diffY*(self.series.data[index-1]-dataMin)),
//前一个点坐标
last2X=diffX*(index-2),
last2Y=Math.floor(self.height-diffY*(self.series.data[index-2]-dataMin)),
//前两个点坐标
nowX=diffX*(index),
nowY=Math.floor(self.height-diffY*(self.series.data[index]-dataMin)),
//当期点坐标
nextX=diffX*(index+1),
nextY=Math.floor(self.height-diffY*(self.series.data[index+1]-dataMin)),
//下一个点坐标
cAx=last1X+(nowX-last2X)*scale,
cAy=last1Y+(nowY-last2Y)*scale,
cBx=nowX-(nextX-last1X)*scale,
cBy=nowY-(nextY-last1Y)*scale
if(index===0){
self.ctx.lineTo(nowX,nowY)
return
}elseif(index===1){
cAx=last1X+(nowX-0)*scale
cAy=last1Y+(nowY-self.height)*scale
}elseif(index===self.series.data.length-1){
cBx=nowX-(nowX-last1X)*scale
cBy=nowY-(nowY-last1Y)*scale
}
self.ctx.bezierCurveTo(cAx,cAy,cBx,cBy,nowX,nowY);
//绘制出上一个点到当前点的贝塞尔曲线
})

由于我每次遍历的点都是当前点，但是文章中给出的公式是计算会知道下一个点的控制点算法，故在代码实现中我将所有点的计算挪前了一位。当index = 0时也就是初始点是不需要曲线绘制的，因为我们绘制的是从前一个点到当前点的曲线，没有到0的曲线需要绘制。从index = 1开始我们就可以正常开始绘制，从0到1的曲线，由于index = 1时是没有在他前面第二个点的故其属于边界值点，也就是需要特殊进行计算，以及最后一个点。其余均按照正常公式算出AB的xy坐标代入贝塞尔函数即可。

看完了这篇文章，相信你对“基于canvas如何使用贝塞尔曲线平滑拟合折线段”有了一定的了解，如果想了解更多相关知识，欢迎关注恰卡编程网行业资讯频道，感谢各位的阅读！

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发布于 2021-05-30 14:09:28

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