Você pode usar pySkeleton da seguinte maneira:
from pySkeleton import polygon
vertices = [(0,0), (0,5), (5,5), (5,0)]
edges = [(0,1), (1,2), (2,3), (3,0)]
p = polygon.Polygon(vertices, edges)
skeleton_graph = p.straight_skeleton()
Você obtém um objeto gráfico com nós e arcos, que você pode acessar simplesmente:
nodes = skeleton_graph.nodes
arcs = skeleton_graph.arcs
Como diz o pySkeleton readme.txt, os vértices do polígono precisam estar no sentido horário. Para furos no polígono, os vértices precisam estar no sentido anti-horário.
vertices = [(25.0, 15.0), (45.0, 15.0), (45.0, 35.0), (25.0, 35.0), # polygon
(30.0, 20.0), (30.0, 30.0), (40.0, 30.0), (40.0, 20.0)] # hole in polygon
edges = [(0, 1), (1, 2), (2, 3), (3, 0), # polygon
(4, 5), (5, 6), (6, 7), (7, 4)] # hole in polygon
Observação: para polígonos mais complexos, com mais de 100 vértices e arestas, o pySkeleton é invencivelmente lento. Além disso, recebo resultados estranhos para alguns polígonos. Presumo que não funcione corretamente em todos os casos.
No entanto, muito obrigado a Olivier Teboul por esta biblioteca.