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区域填充的扫描线算法

区域填充的扫描线算法
区域填充的扫描线算法

计算机图形学

——区域填充的扫描线算法

NORTHWESTUNIVER SITY

一、实验目的

1.通过实验,进一步理解和掌握几种常用多边形填充算法的基本原理

2.掌握多边形区域填充算法的基本过程

3.掌握在C/C++环境下用多边形填充算法编程实现指定多边形的填充。

4.利用TC2.0编写区域填充的扫描线算法。

二、实验内容

算法基本思想:首先填充种子点所在扫描线上位于区域内的区段,然后确定与该区段相邻的上下两条扫描线上位于区域内的区段,并依次将各区段的起始位置保存, 这些区段分别被用区域边界色显示的像素点所包围。随后,逐步取出一开始点并重复上述过程,直到所保存各区段都填充完毕为止。

算法描述:扫描线填充算法一般包括四个步骤:求交、排序、交点配对、区域填充。正确求得扫描线与区域填内外轮廓线的交点是算法成败的关键问题。另一方面,采用合适的数据结构又可以简化操作、提高算法的效率。本论文由于采用链表结构记录轮廓线和交点,无需焦点排序的过程,因而提高了算法效率。扫描线来源于光栅显示器的显示原理:对于屏幕上所有待显示像素的信息,将这些信息按从上到下、自左至右的方式显示。

扫描线多边形区域填充算法是按扫描线顺序,计算扫描线与多边形的相交区间,再用要求的颜色显示这些区间的象素,即完成填充工作。区间的端点可以通过计算扫描线与多边形边界线的交点获得。对于一条扫描线,多边形的填充过程可以分为四个步骤:

(1)求交:计算扫描线与多边形各边的交点;

(2)排序:把所有交点按x值递增顺序排序;

(3)配对:第一个与第二个,第三个与第四个等等;每对交点代表扫描线与多边形的一个相交区间;

(4)填色:把相交区间内的象素置成多边形颜色;

三、实验原理

扫描线填充算法的基本过程如下:当给定种子点(x,y)时,首先填充种子点所在扫描线上的位于给定区域的一个区段,然后确定与这一区段相连通的上、下两条扫描线上位于给定区域内的区段,并依次保存下来。反复这个过程,直到填充结束。

区域填充的扫描线算法可由下列四个步骤实现:

(1)初始化:堆栈置空。将种子点(x,y)入栈。

(2)出栈:若栈空则结束。否则取栈顶元素(x,y),以y作为当前扫描线。

(3)填充并确定种子点所在区段:从种子点(x,y)出发,沿当前扫描线向左、右两个方向填充,直到边界。分别标记区段的左、右端点坐标为xl和xr。

(4)并确定新的种子点:在区间[xl,xr]中检查与当前扫描线y上、下相邻的两条

扫描线上的象素。若存在非边界、未填充的象素,则把每一区间的最右象素作为种子点压入堆栈,返回第(2)步。

四、实验步骤

1.复习有关算法,明确实验目的和要求;

2.依据算法思想,绘制程序流程图(指定填充多边形);

3.设计程序界面,要求操作方便;

4.用C/C++语言编写源程序并调试、执行分析实验结果

5.对程序设计过程中出现的问题进行分析与总结;具体做法如下:

1)打印源程序或把源程序以文件的形式提交;分析多边形区域扫描线填充算法的原理,确定算法流程

①初始化:构造边表ET,置AET表为空;

②将第一个不空的ET表中的边插入AET表;

③由AET表取出交点进行配对(奇偶)获得填充区间,依次对这

些填充区间着色;

④y=y i+1时,根据x=x i+1/k修改AET表所有结点中交点的x坐标。

同时如果相应的ET表不空,则将其中的结点插入AET表,形成新的

AET表;

⑤AET表不空,则转(3),否则结束。

2)编程实现:

⑥首先确定多边形顶点和ET/AET表中结点的结构;

⑦编写链表相关操作(如链表结点插入、删除和排序等);

⑧根据1)中的算法结合上述已有的链表操作函数实现多边形区域

扫描线填充的主体功能;

⑨编写主函数,测试该算法。

3)算法描述:

void polyfill (多边形polygon, 颜色color)

{ for (各条扫描线i )

{ 初始化新边表头指针NET [i];

把ymin = i 的边放进边表NET [i];

}

y = 最低扫描线号;

初始化活性边表AET为空;

for (各条扫描线i )

{ 把新边表NET[i]中的边结点用插入排序法插入AET表,使之按x坐标递增顺序排列;

遍历AET表,把y max= i 的结点从AET表中删除,并把y max > i 结点的x值递增D x;

若允许多边形的边自相交,则用冒泡排序法对AET表重新排序;

遍历AET表,把配对交点区间(左闭右开)上的象素(x, y),用drawpixel (x, y, color) 改写象素颜色值;

}

} /* polyfill */

6.

五、实验结果及分析

扫描线填充算法是通过沿扫描线填充水平像素段,来处理四连通或八连通相邻点,这样就仅仅只需要将每个水平像素段的起始位置压入栈,而不需要将当前位置周围尚未处理的相邻像素都压入栈,从而可以节省大量的栈空间。

六、程序代码

#include "Conio.h"

#include "graphics.h"

#include "stdio.h"

#define closegr closegraph

void initgr(void) /* BGI初始化*/

{

int gd = DETECT, gm = 0; /* 和gd = VGA,gm = VGAHI是同样效果*/

registerbgidriver(EGA VGA_driver);/* 注册BGI驱动后可以不需要.BGI文件的支持运行*/

initgraph(&gd, &gm, "");

}

enum BOOL{FALSE = 0, TRUE = 1};

typedef struct{

int y;

int xLeft;

int xRight;

}Span;/*区段*/

typedef struct stacknode

{

Span span;

struct stacknode *next;

}stacknode;

typedef struct

{

stacknode *top;

}linkstack;

/*-----------------进栈操作----------------------------------------*/

void PushStack(linkstack *s, Span *span)

{

stacknode *p=(stacknode*)malloc(sizeof(stacknode));

p->span.y = span->y;

p->span.xLeft = span->xLeft;

p->span.xRight = span->xRight;

p->next=s->top;

s->top=p;

}

/*-----------------出栈操作------------------------------------------*/ void PopStack(linkstack *s,Span *span)

{

int x;

stacknode *p=s->top;

span->y = p->span.y;

span->xLeft = p->span.xLeft;

span->xRight = p->span.xRight;

s->top=p->next;

free(p);

}

/*-----------------将栈清空------------------------------------------*/ void SetStackEmpty(linkstack *s)

{

stacknode *p=s->top;

while( s->top != NULL)

{

free(p);

s->top=p->next;

}

}

/*--------------判断栈是否为空----------------------------------------*/ int IsStackEmpty(linkstack *s)

{

if(s->top == NULL)

return 1;

else

return 0;

}

/*----------------核心程序开始----------------------------------------*/ void ScanLineFill4(int x,int y,int oldColor,int newColor)

{

int xLeft,xRight;

int i;

enum BOOL isLeftEndSet, spanNeedFill;

Span span;

linkstack *s=(linkstack*)malloc(sizeof(linkstack));

s->top = NULL;

/*填充并确定种子点(x,y)所在的区段*/

i = x;

while(getpixel(i,y) == oldColor)/*向右填充*/

{

putpixel(i,y,newColor);

i++;

}

span.xRight = i - 1; /*确定区段右边界*/

i = x - 1;

while(getpixel(i,y) == oldColor)/*向左填充*/

{

putpixel(i,y,newColor);

i--;

}

span.xLeft = i + 1; /*确定区段左边界*/

/*初始化*/

SetStackEmpty(s);

span.y = y;

PushStack(s,&span);/*将前面生成的区段压入堆栈*/ while( ! IsStackEmpty(s) )/*终止判断*/

{

/*出栈*/

PopStack(s, &span);

/*处理上面扫描线*/

y = span.y + 1;

xRight = span.xRight;

i = span.xLeft - 1;

isLeftEndSet = FALSE;

while(getpixel(i,y) == oldColor)/*向左填充*/

{

putpixel(i, y, newColor);

i--;

}

if( i != span.xLeft - 1)/*确定区段左边界*/

{

isLeftEndSet = TRUE;

xLeft = i + 1;

}

i = span.xLeft;

while( i < xRight)

{

spanNeedFill = FALSE;

while(getpixel(i,y) == oldColor) /*向右填充*/

{

if( ! spanNeedFill)

{

spanNeedFill = TRUE;

if( ! isLeftEndSet)

{

isLeftEndSet = TRUE;

xLeft = i;

}

}

putpixel(i,y,newColor);

i++;

}

if( spanNeedFill )

{

span.y = y;

span.xLeft = xLeft;

span.xRight = i - 1;

PushStack(s, &span); /*将区段压入堆栈*/

isLeftEndSet = FALSE;

spanNeedFill = FALSE;

}

/* while(getpixel(i,y) != oldColor) */

i++;

}/*end of while( i < xRight) */

/*处理下面一条扫描线,与处理上面一条扫描线完全类似*/ y = y - 2;

xRight = span.xRight;

i = span.xLeft - 1;

isLeftEndSet = FALSE;

while(getpixel(i,y) == oldColor)/*向左填充*/

{

putpixel(i, y, newColor);

i--;

}

if( i != span.xLeft - 1)/*确定区段左边界*/

{

isLeftEndSet = TRUE;

xLeft = i + 1;

}

i = span.xLeft;

while( i < xRight)

{

spanNeedFill = FALSE;

while(getpixel(i,y) == oldColor) /*向右填充*/

{

if( ! spanNeedFill)

{

spanNeedFill = TRUE;

if( ! isLeftEndSet)

{

isLeftEndSet = TRUE;

xLeft = i;

}

}

putpixel(i,y,newColor);

i++;

}

if( spanNeedFill )

{

span.y = y;

span.xLeft = xLeft;

span.xRight = i - 1;

PushStack(s, &span); /*将区段压入堆栈*/

isLeftEndSet = FALSE;

spanNeedFill = FALSE;

}

/* while(getpixel(i,y) != oldColor) */

i++;

}/*end of while( i < xRight) */

delay(2000); /*延时*/

}/*end of while( ! isStackEmpty() ) */

}/*end of ScanLineFill4() */

/*---------------------main()------------------------------------------*/ int main()

{

initgr(); /* BGI初始化*/

setbkcolor(3);

setcolor(1);

moveto(50, 50); /*绘制4连通区域*/

lineto(400, 50);

lineto(400,300);

lineto(150,300);

lineto(150,400);

lineto(50, 400);

lineto(50, 50);

ScanLineFill4(150,150,0,14); /*相与后oldColor == 0*/ getch(); /* 暂停一下,看看前面绘图代码的运行结果*/ closegr(); /* 恢复TEXT屏幕模式*/

return 0;

}

七、实验结果

扫描线填充算法讲解

扫描线算法(S c a n-L i n e F i l l i n g) 扫描线算法适合对矢量图形进行区域填充,只需要直到多边形区域的几何位置,不需要指 定种子点,适合计算机自动进行图形处理的场合使用,比如电脑游戏和三维CAD软件的渲染等等。 对矢量多边形区域填充,算法核心还是求交。《计算几何与图形学有关的几种常用算法》 一文给出了判断点与多边形关系的算法――扫描交点的奇偶数判断算法,利用此算法可以 判断一个点是否在多边形内,也就是是否需要填充,但是实际工程中使用的填充算法都是 只使用求交的思想,并不直接使用这种求交算法。究其原因,除了算法效率问题之外,还 存在一个光栅图形设备和矢量之间的转换问题。比如某个点位于非常靠近边界的临界位置,用矢量算法判断这个点应该是在多边形内,但是光栅化后,这个点在光栅图形设备上看就 有可能是在多边形外边(矢量点没有大小概念,光栅图形设备的点有大小概念),因此, 适用于矢量图形的填充算法必须适应光栅图形设备。 2.1扫描线算法的基本思想 扫描线填充算法的基本思想是:用水平扫描线从上到下(或从下到上)扫描由多条首尾相 连的线段构成的多边形,每根扫描线与多边形的某些边产生一系列交点。将这些交点按照 x坐标排序,将排序后的点两两成对,作为线段的两个端点,以所填的颜色画水平直线。 多边形被扫描完毕后,颜色填充也就完成了。扫描线填充算法也可以归纳为以下4个步骤:(1)求交,计算扫描线与多边形的交点 (2)交点排序,对第2步得到的交点按照x值从小到大进行排序; (3)颜色填充,对排序后的交点两两组成一个水平线段,以画线段的方式进行颜色填充; (4)是否完成多边形扫描?如果是就结束算法,如果不是就改变扫描线,然后转第1步 继续处理; 整个算法的关键是第1步,需要用尽量少的计算量求出交点,还要考虑交点是线段端点的 特殊情况,最后,交点的步进计算最好是整数,便于光栅设备输出显示。 对于每一条扫描线,如果每次都按照正常的线段求交算法进行计算,则计算量大,而且效 率底下,如图(6)所示: 图(6)多边形与扫描线示意图

区域填充算法运行代码

///

///扫描线填充算法填充触发事件 /// /// /// private void scanLineFillingToolStripMenuItem_Click(object sender, EventArgs e) { slf.ScanLinePolygonFill(P,g,XiangSu); } private void label2_Click(object sender, EventArgs e) { } private void四联通填充ToolStripMenuItem_Click(object sender, EventArgs e) { tempp.X = tempP[3].X + XiangSu;//选取第4个点内侧(随机猜测) tempp.Y = tempP[3].Y + XiangSu; checkBox.Enabled = false;//让绘制过程中不能改变选择 do_check();//也要检查一遍,不然会出现错误 FloodSeedFill(tempp); checkBox.Enabled = true;//恢复 } /// ///初始化新边表 ///算法通过遍历所有的顶点获得边的信息,然后根据与此边有关的前后两个顶点的情况 ///确定此边的ymax是否需要-1修正。ps和pe分别是当前处理边的起点和终点,pss是起 ///点的前一个相邻点,pee是终点的后一个相邻点,pss和pee用于辅助判断ps和pe两个 ///点是否是左顶点或右顶点,然后根据判断结果对此边的ymax进行-1修正,算法实现非 ///常简单,注意与扫描线平行的边是不处理的,因为水平边直接在HorizonEdgeFill() ///函数中填充了。 /// private void InitScanLineNewEdgeTable(List[] NET, List Q, int ymin, int ymax) { List temp = new List(); EDGE e; for (int i = 0; i < Q.Count; i++) { Point ps = Q[i];

计算机图形学 区域填充算法的实现

实验四区域填充算法的实现 班级 08信计2班学号 20080502088 姓名许延恒分数 一、实验目的和要求: 1、理解区域的表示和类型。 2、能正确区分四连通和八连通的区域 3、了解区域填充的实验原理。 4、利用C++实现区域填充的递归算法。 二、实验内容: 1假设在多边形内有一像素已知,由此出发利用连通性找到区域内所有像素。 2 取(x,y)为种子点将整个区域填充为新的颜色。 3 进行递归填充。 三、实验结果分析 区域填充属性包括填充样式,填充颜色和填充图案的类型。C语言中定义了某种图形后,即可调用-floodfill函数,对指定区域进行填充 . 程序代码 #include #include #include void floodfill4(int x,int y,int oldcolor,int newcolor) { if(getpixel(x,y)==oldcolor) { putpixel(x,y,newcolor); Sleep(1); floodfill4(x,y+1,oldcolor,newcolor); floodfill4(x,y-1,oldcolor,newcolor); floodfill4(x-1,y,oldcolor,newcolor); floodfill4(x+1,y,oldcolor,newcolor); } } main() { int a,b,c,d,i,j; int graphdriver=DETECT; int graphmode=0; initgraph(&graphdriver,&graphmode,"");

实验三 区域填充算法的实现

实验三区域填充算法的实现 一、实验目的和要求: 1、掌握区域填充算法基本知识 2、理解区域的表示和类型,能正确区分四连通和八连通的区域 3、了解区域填充的实现原理,利用Microsoft Visual C++ 6.0或win-TC实现区 域种子填充的递归算法。 二、实验内容: 1、编程完成区域填色 2、利用画线函数,在屏幕上定义一个封闭区域。 3、利用以下两种种子填充算法,填充上述步骤中定义的区域 (1)边界表示的四连通区域种子填充的实现 (2)内点表示的四连通区域种子填充的实现 4、将上述算法作部分改动应用于八连通区域,构成八连通区域种子填充算法, 并编程实现。 三、实验结果分析 四连通图的实现: 程序代码: #include #include #include #include void BoundaryFill4(int x,int y,int Boundarycolor,int newcolor) { if(getpixel(x,y) != newcolor && getpixel(x,y) !=Boundarycolor) { putpixel(x,y,newcolor); Sleep(1); BoundaryFill4(x-1,y,Boundarycolor,newcolor); BoundaryFill4(x,y+1,Boundarycolor,newcolor); BoundaryFill4(x+1,y,Boundarycolor,newcolor); BoundaryFill4(x,y-1,Boundarycolor,newcolor); } } void polygon(int x0,int y0,int a,int n,float af) { int x,y,i; double dtheta,theta;

图形学种子填充算法

/种子填充算法 void CZhztchView::boundaryfill4(int x, int y, int boundarycolor, int newcolor) { int color; CClientDC dc(this); //获取客户区设备描述表 color=dc.GetPixel(x,y); if(color!=newcolor&&color!=boundarycolor) { dc.SetPixel(x,y,newcolor); boundaryfill4(x,y+1,boundarycolor,newcolor); boundaryfill4(x,y-1,boundarycolor,newcolor); boundaryfill4(x-1,y,boundarycolor,newcolor); boundaryfill4(x+1,y,boundarycolor,newcolor); } } ///////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////// //扫描线填充算法 void CZhztchView::OnScanfill() {

RedrawWindow(); CDC* pDC=GetDC(); CPen newpen(PS_SOLID,3,RGB(255,0,0)); CPen *old=pDC->SelectObject(&newpen); spt[0]=CPoint(100,100); //绘制多边形区域 spt[1]=CPoint(300,100); spt[2]=CPoint(250,250); spt[3]=CPoint(100,250); spt[4]=CPoint(150,200); spt[5]=CPoint(90,180); spt[6]=CPoint(150,150); spt[7]=CPoint(100,100); pDC->Polyline(spt,8); //pDC->SelectObject(old); //ReleaseDC(pDC); // TODO: Add your command handler code here //CDC* pDC=GetDC(); CPen newpen2(PS_SOLID,1,RGB(0,255,0)); CPen *old2=pDC->SelectObject(&newpen2); int j,k,s = 0;

扫描线填充算法

任意封闭多边形的扫描线填充算法类收藏 这个代码不是我写的,但是我肯定这代码是一个牛人写的,放在这里供大家学习和使用啦!感谢原作者! 我在这里做了些改进: 1 去除了绘制多边形的函数,使其成为了一个纯的填充算法模块 2 改进了其成员变量,使其更容易让大多数人所使用 3 改进了填充,使其“看”(代码上)起来更像用扫描线在填充 改进后的扫描线算法类如下: //扫描线填充算法类 class CPFill { public: CPoint *Point; //指向点坐标的指针 int Count; //多边形点的个数 public: CPFill(int,int[],int[]);//构造函数 bool FillPolygon(CDC*);//填充多边形 bool CrossJudge(CPoint,CPoint,CPoint,CPoint,CPoint&);//判断两条线段是否相交 int GetAi(int);//获取下一个点的索引号 int GetBi(int);//获取前一个点的索引号 bool Sort(int*,int);//冒泡排序 ~CPFill();//析构函数 }; //构造函数(模块入口,koradji 注,合理的设计这个地方,就可以完全不用改动其他的地方就可以使用这个类) CPFill::CPFill(){ } //获取前一个点的索引号 int CPFill::GetBi(int i) { return (i==0)? Count-1:i-1; } //获取下一个点的索引号

int CPFill::GetAi(int i) { return (i==Count-1)?0:i+1; } //在指定的pDC设备中,填充多边形 bool CPFill::FillPolygon(CDC* pDC) { //获取多边形中所有坐标点的最大值和最小值,作为扫描线循环的范围 int minX=Point[0].x , minY=Point[0].y; int maxX=Point[0].x , maxY=Point[0].y; for(int i=1;iPoint[i].x) minX=Point[i].x; if(minY>Point[i].y) minY=Point[i].y; if(maxXPointCross.y)&&(Point[Ai].y>PointCross.y)) { //边顶点的y值大于交点的y值,x坐标取两次 xArray.Add(PointCross.x); xArray.Add(PointCross.x); } else { //边顶点的y值在交点的y值之间,即一个顶点的y值大于交点的y值,而另一个小于,相应的x坐标取一次 if((Point[Bi].y-PointCross.y)*(Point[Ai].y-PointCross.y)<0) xArray.Add(PointCross.x);

区域填充算法的实现

实验四区域填充算法的实现 一、实验目的和要求: 1、掌握区域填充算法基本知识 2、理解区域的表示和类型,能正确区分四连通和八连通的区域 3、了解区域填充的实现原理,利用Microsoft Visual C++ 6.0(及EasyX_2011版) 实现区域种子填充的递归算法。 二、实验内容: 1、编程完成区域填色 2、利用画线函数,在屏幕上定义一个封闭区域。 3、利用以下两种种子填充算法,填充上述步骤中定义的区域 (1)边界表示的四连通区域种子填充的实现 (2)内点表示的四连通区域种子填充的实现 4、将上述算法作部分改动应用于八连通区域,构成八连通区域种子填充算法, 并编程实现。 三、实验结果分析 1、以上各种算法相应代码及运行结果如下: 程序代码: #include #include #include void FloodFill4(int x,int y,int oldcolor,int newcolor) { if(getpixel(x,y)==oldcolor) { putpixel(x,y,newcolor); Sleep(1); FloodFill4(x-1,y,oldcolor,newcolor); FloodFill4(x,y+1,oldcolor,newcolor); FloodFill4(x+1,y,oldcolor,newcolor); FloodFill4(x,y-1,oldcolor,newcolor); } } void main() { int a,b,c,d,i,j; int graphdriver=DETECT; int graphmode=0; initgraph(&graphdriver,&graphmode," "); cleardevice();

多边形区域填充算法

13. 设五边形的五个顶点坐标为(10, 10),(15, 5),(12, 5),(8, 2)和(4, 5),利用多边形区域填充算法,编一程序生成一个实心图。 解:假设以上五个顶点依次对应编号A-B-C-D-E,首先计算得到ET表: 6-10 5 4 3 2 1 该多边形的AET指针的内容为: 1 AET为空 2 3 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 01234567891011121314 1516

5 6 7 8 9 10 具体编程实现如下: 第1步:(1) 根据输入的五个顶点坐标找到y 值最小的点(例如点D ,此时y=2),并找到与D 有边关系的两个顶点(此时为E 和C),在y=2处建立ET 边表记录(ymax 、xi 和m 值均可通过顶点坐标间的计算得到,例如DE 边的建立,特别注意:当D 点和E 点y 坐标值相同时,也即是DE 与x 轴平行,该边不能计入ET 边表),之后标记D 点被访问过;(2) 排除访问过的点以及和该点相关联的边,重复(1)直至将ET 表建立完善。 [注]边关系的建立可通过邻接矩阵的数据结构实现,权值可以为该矩阵行编号对应点的y 坐标值,ET 边表采用邻接表的数据结构 第2步:根据ET 表构建AET 表,并逐行完成多边形填充,具体的C++代码如下: (1) 建立头文件base_class.h ,主要是边表结点结构体和ET 边表类的实现 enum ResultCode{Success, Failure}; template struct Enode { Enode() {next=NULL;} Enode(T pymax, float pxi, float pm, Enode *pnext) { ymax=pymax; xi=pxi; m=pm; next=pnext; } T ymax, xi; //ymax 表示最大的y 值,xi 表示最底端点的x 坐标值 float m; //m 表示斜率的倒数 Enode *next; }; //定义了ET 表和AET 表中结点的结构体

计算机图形学四连通区域种子填充算法实验上课讲义

计算机图形学四连通区域种子填充算法实 验

《计算机图形学实验》报告 任课教师:钱文华 2016年春季学期 实验:四连通区域种子填充算法 实验时间:2016年12月8日 实验地点:信息学院2204 实验目的:掌握种子填充算法的原理,并会用种子填充算法和opengl并结合使用c++语言编写程序绘制多边形。

实验原理:种子填充算法又称为边界填充算法。其基本思想是:从多边形区域的一个内点开始,由内向外用给定的颜色画点直到边界为止。如果边界是以一种颜色指定的,则种子填充算法可逐个像素地处理直到遇到边界颜色为止。内点的检测条件: if(interiorColor!=borderColor&&interiorColor!=fillColor)。 种子填充算法常用四连通域和八连通域技术进行填充操作。从区域内任意一点出发,通过上、下、左、右四个方向到达区域内的任意像素。用这种方法填充的区域就称为四连通域;这种填充方法称为四向连通算法。从区域内任意一点出发,通过上、下、左、右、左上、左下、右上和右下八个方向到达区域内的任意像素。用这种方法填充的区域就称为八连通域;这种填充方法称为八向连通算法。一般来说,八向连通算法可以填充四向连通区域,而四向连通算法有时不能填充八向连通区域。 四向连通填充算法: a)种子像素压入栈中; b)如果栈为空,则转e);否则转c); c)弹出一个像素,并将该像素置成填充色;并判断该像素相邻的四连通像素是否为边界色或已经置成多边形的填充色,若不是,则将该像素压入栈; d)转b); e)结束。 四连通填充算法利用到了递归的思想。

本实验只包括四连通填充算法 程序代码:#include #include #include #include void init(void) { glClearColor(1.0,1.0,1.0,0.0); glMatrixMode(GL_PROJECTION); gluOrtho2D(0.0,300.0,0.0,300.0); } void setPixel(int x,int y,long fillColor){ glColor3f(fillColor<<16,fillColor<<8,fillColor); glBegin(GL_POINTS); glVertex2i(x,y); glEnd(); } void boundaryFill4(int x,int y,long fillColor,long borderColor) { unsigned char params[3]; long interiorColor; glReadPixels(x,y,1,1,GL_RGB,GL_UNSIGNED_BYTE,params); interiorColor=RGB(params[0],params[1],params[2]); if(interiorColor!=borderColor&&interiorColor!=fillColor) { setPixel(x,y,fillColor);

扫描线填充算法讲解

扫描线算法(Scan-Line F illing) 扫描线算法适合对矢量图形进行区域填充,只需要直到多边形区域的几何位置,不需要指定种子点,适合计算机自动进行图形处理的场合使用,比如电脑游戏 和三维CAD软件的渲染等等。 对矢量多边形区域填充,算法核心还是求交。《计算几何与图形学有关的几种 常用算法》一文给出了判断点与多边形关系的算法――扫描交点的奇偶数判断 算法,利用此算法可以判断一个点是否在多边形内,也就是是否需要填充,但 是实际工程中使用的填充算法都是只使用求交的思想,并不直接使用这种求交 算法。究其原因,除了算法效率问题之外,还存在一个光栅图形设备和矢量之 间的转换问题。比如某个点位于非常靠近边界的临界位置,用矢量算法判断这 个点应该是在多边形内,但是光栅化后,这个点在光栅图形设备上看就有可能 是在多边形外边(矢量点没有大小概念,光栅图形设备的点有大小概念),因此,适用于矢量图形的填充算法必须适应光栅图形设备。 2.1扫描线算法的基本思想 扫描线填充算法的基本思想是:用水平扫描线从上到下(或从下到上)扫描由 多条首尾相连的线段构成的多边形,每根扫描线与多边形的某些边产生一系列 交点。将这些交点按照x坐标排序,将排序后的点两两成对,作为线段的两个 端点,以所填的颜色画水平直线。多边形被扫描完毕后,颜色填充也就完成了。扫描线填充算法也可以归纳为以下4个步骤: (1)求交,计算扫描线与多边形的交点 (2)交点排序,对第2步得到的交点按照x值从小到大进行排序; (3)颜色填充,对排序后的交点两两组成一个水平线段,以画线段的方式进 行颜色填充; (4)是否完成多边形扫描?如果是就结束算法,如果不是就改变扫描线,然 后转第1步继续处理; 整个算法的关键是第1步,需要用尽量少的计算量求出交点,还要考虑交点是 线段端点的特殊情况,最后,交点的步进计算最好是整数,便于光栅设备输出 显示。

区域填充的扫描线算法

计算机图形学 ——区域填充的扫描线算法 NORTHWESTUNIVER SITY

一、实验目的 1.通过实验,进一步理解和掌握几种常用多边形填充算法的基本原理 2.掌握多边形区域填充算法的基本过程 3.掌握在C/C++环境下用多边形填充算法编程实现指定多边形的填充。 4.利用TC2.0编写区域填充的扫描线算法。 二、实验内容 算法基本思想:首先填充种子点所在扫描线上位于区域内的区段,然后确定与该区段相邻的上下两条扫描线上位于区域内的区段,并依次将各区段的起始位置保存, 这些区段分别被用区域边界色显示的像素点所包围。随后,逐步取出一开始点并重复上述过程,直到所保存各区段都填充完毕为止。 算法描述:扫描线填充算法一般包括四个步骤:求交、排序、交点配对、区域填充。正确求得扫描线与区域填内外轮廓线的交点是算法成败的关键问题。另一方面,采用合适的数据结构又可以简化操作、提高算法的效率。本论文由于采用链表结构记录轮廓线和交点,无需焦点排序的过程,因而提高了算法效率。扫描线来源于光栅显示器的显示原理:对于屏幕上所有待显示像素的信息,将这些信息按从上到下、自左至右的方式显示。 扫描线多边形区域填充算法是按扫描线顺序,计算扫描线与多边形的相交区间,再用要求的颜色显示这些区间的象素,即完成填充工作。区间的端点可以通过计算扫描线与多边形边界线的交点获得。对于一条扫描线,多边形的填充过程可以分为四个步骤: (1)求交:计算扫描线与多边形各边的交点; (2)排序:把所有交点按x值递增顺序排序; (3)配对:第一个与第二个,第三个与第四个等等;每对交点代表扫描线与多边形的一个相交区间; (4)填色:把相交区间内的象素置成多边形颜色; 三、实验原理 扫描线填充算法的基本过程如下:当给定种子点(x,y)时,首先填充种子点所在扫描线上的位于给定区域的一个区段,然后确定与这一区段相连通的上、下两条扫描线上位于给定区域内的区段,并依次保存下来。反复这个过程,直到填充结束。 区域填充的扫描线算法可由下列四个步骤实现: (1)初始化:堆栈置空。将种子点(x,y)入栈。 (2)出栈:若栈空则结束。否则取栈顶元素(x,y),以y作为当前扫描线。 (3)填充并确定种子点所在区段:从种子点(x,y)出发,沿当前扫描线向左、右两个方向填充,直到边界。分别标记区段的左、右端点坐标为xl和xr。 (4)并确定新的种子点:在区间[xl,xr]中检查与当前扫描线y上、下相邻的两条

《计算机图形学》有序边表填充算法

实验报告 一、实验目的 1、掌握有序边表算法填充多边形区域; 2、理解多边形填充算法的意义; 3、增强C语言编程能力。 二、算法原理介绍 根据多边形内部点的连续性知:一条扫描线与多边形的交点中,入点和出点之间所有点都是多边形的内部点。所以,对所有的扫描线填充入点到出点之间所有的点就可填充多边形。 判断扫描线上的点是否在多边形之内,对于一条扫描线,多边形的扫描转换过程可以分为四个步骤: (1)求交:计算扫描线与多边形各边的交点; (2)排序:把所有交点按x值递增顺序排序; (3)配对:第一个与第二个,第三个与第四个等等;每对交点代表扫描线与多边形的一个相交区间; (4)着色:把相交区间内的象素置成多边形颜色,把相交区间外的象素置成背景色。 p1,p3,p4,p5属于局部极值点,要把他们两次存入交点表中。如扫描线y=7上的交点中,有交点(2,7,13),按常规方法填充不正确,而要把顶点(7,7)两次存入交点表中(2,7,7,13)。p2,p6为非极值点,则不用如上处理。

为了提高效率,在处理一条扫描线时,仅对与它相交的多边形的边进行求交运算。把与当前扫描线相交的边称为活性边,并把它们按与扫描线交点x坐标递增的顺序存放在一个链表中,称此链表为活性边表(AET)。 对每一条扫描线都建立一个与它相交的多边形的活性边表(AET)。每个AET的一个节点代表一条活性边,它包含三项内容 1.x -当前扫描线与这条边交点的x坐标; 2.Δx -该边与当前扫描线交点到下一条扫描线交点的x增量; 3.ymax -该边最高顶点相交的扫描线号。 每条扫描线的活性边表中的活性边节点按照各活性边与扫描线交点的x值递增排序连接在一起。 当扫描线y移动到下一条扫描线y = y+1时,活性边表需要更新,即删去不与新扫描线相交的多边形边,同时增加与新扫描线相交的多边形边,并根据增量法重新计算扫描线与各边的交点x。 当多边形新边表ET构成后,按下列步骤进行: ①对每一条扫描线i,初始化ET表的表头指针ET[i]; ②将ymax = i的边放入ET[i]中; ③使y =多边形最低的扫描线号; ④初始化活性边表AET为空; ⑤循环,直到AET和ET为空。 ●将新边表ET中对应y值的新边节点插入到AET表。 ●遍历AET表,将两两配对的交点之间填充给定颜色值。 ●遍历AET表,将 ymax= y的边节点从AET表中删除,并将ymax> y的各边节点 的x值递增Δx;并重新排序。 ●y增加1。 三、程序源代码 #include "graphics.h" #define WINDOW_HEIGHT 480 #define NULL 0 #include "alloc.h" #include "stdio.h" #include "dos.h" #include "conio.h" typedef struct tEdge /*typedef是将结构定义成数据类型*/ { int ymax; /* 边所交的最高扫描线号 */

实验六 扫描线填充算法

实验六扫描线填充算法 一、实验目的 编写多边形的扫描线填充算法程序,加深对扫描线算法的理解,验证算法的正确性。 二、实验任务(2学时) 编写多边形的扫描线填充算法程序,利用数组实现AET,考虑与链表实现程序的不同。 三、实验内容 1、算法 对一条扫描线的填充一般分为以下4个步骤: (1)求交:计算扫描线与多边形各边的交点; (2)排序:把扫描线上所有交点按递增顺序进行排序; (3)配对:将第一个交点与第二个交点,第三个交点与第四个交点等等进行配对,每对交点代表扫描线与多边形的一个相交区间。 (4)着色:把区间内的像素置为填充色。 2、成员函数的关系 主程序名为fill_area(count, x, y),其中参数x, y是两个一维数组,存放多边形顶点(共c ount个)的x和y坐标。它调用8个子程序,彼此之间的调用关系图1所示为: 图1 fill_area的程序结构 3、算法的程序设计

步骤1:创建“S_L_Fill”工程文件; 步骤2:创建类class:“EACH_ENTRY”。 在工作区“S_L_Fill classes”单击右键-→“new class”-→选择类型“Generic Class”名称为“EACH_ENTRY”,添加成员变量(添加至“class EACH_ENTRY { public:”之内):int y_top; float x_int; int delta_y; float x_change_per_scan; 步骤3:包含头文件,同时初始化定义多边形顶点数目。在“class CS_L_FillView : public Cview……”之前添加代码“#include EACH_ENTRY.h”及“#define MAX_POINT 9”。 #define MAX_POINT 9 #include "EACH_ENTRY.h" 步骤4:在类“class CS_L_FillView”中添加成员变量(鼠标双击工作区“CS_L_FillView”,代码添加至“class CS_L_FillView : public Cview {protected: ……public:之后”):EACH_ENTRY sides[MAX_POINT]; int x[MAX_POINT],y[MAX_POINT]; int side_count,first_s,last_s,scan,bottomscan,x_int_count; 步骤5:利用构造函数“CS_L_FillView::CS_L_FillView()”初始化顶点坐标(鼠标双击工作区“CS_L_FillView”,代码添加至“CS_L_FillView()之内”): x[0]=200;y[0]=100; x[1]=240;y[1]=160; x[2]=220;y[2]=340; x[3]=330;y[3]=100; x[4]=400;y[4]=180; x[5]=300;y[5]=400; x[6]=170;y[6]=380; x[7]=120;y[7]=440; x[8]=100;y[8]=220; 步骤6:在“class CS_L_FillView”下添加实现不同功能的成员函数。在工作区“CS_L_FillView”上单击鼠标右键,选择“Add Member Function”,分别完成以下成员函数的添加: (1)void put_in_sides_list(int entry,int x1,int y1,int x2,int y2,int next_y) 函数说明:put_in_sides_list子程序的主要功能是将一条边存入活性边表之内。操作步骤是:对该边判别是否左顶点或右顶点,如果将入边之终点删去,按照y_top的大小在活性边表中找到该点的合适位置,y值较大者,排在活性边表的靠前位置。 void put_in_sides_list(int entry,int x1,int y1,int x2,int y2,int next_y)// entry为剔除水平边之后的第entry条边,x1, y1,为起点,x2, y2为终点,next_y为终点相邻的下一个顶点y坐标{ int maxy; float x2_temp,x_change_temp; x_change_temp=(float)(x2-x1)/(float)(y2-y1);//计算1/k x2_temp=float(x2); if((y2>y1)&&(y2

区域填充种子算法实现

实验三区域填充种子算法实现 实验目的: 1、熟练在Visual C++中程序实现及调试的能力。 2、通过程序的设计熟练区域填充种子算法过程; 3、掌握堆栈在数据结构中的应用 实验内容: 1、visual c++中菜单的修改,点的输入及鼠标函数的控制; 2、复习数据结构中堆栈的建立,入栈,出栈等函数; 3、实现整个多边形的区域填充种子算法,与扫描转换算法进行区分; 实验步骤: 预处理:多边形点列的输入,存储于数组中P[100],种子点的输入,确定为point(x,y) 确定多边形的边界色(旧画笔色),初始色(背景色),填充色(新画笔色); 数据结构的建立:建立堆栈,包括数组stack[100],及一个指标top,用来指向当前堆栈的最外面的栈口的元素。 步骤:1、堆栈置为空,top=0; 2、将初始的种子点point进栈,push(x,y); 3、填色堆栈非空即top>0时,一直循环下列步骤 取栈顶的元素,出栈pop(x,y),savex=x;

从当前点开始沿当前扫描线往右检验,若有未填新色的,则填色。 然后同样往左检验。 当前扫描线俩个方向都检查完后,检验上一条扫描线y=y+1; 若有未填新色的,则把所有未填新色区间的右端点压入堆栈。 同理检验下一条扫描线y=y-2; 实验指导: 一、 在实验二的基础上进行编程 ; (1) 引入实验二代码 scanline.dsw 二、 编辑菜单资源

选中窗口左边栏的“ResourceView ”,其中的“Menu ”,双击“IDR_MAINFRAME ”,右边即为菜单,在菜单上空处双击,出项如图所示窗口,其中弹出不选中; 如上,同样创建其余菜单项。(如下表); 三、 添加消息处理函数 由菜单的“查看”,“建立类向导”,打开ClassWizard (也可CTRL+W )为应用程序添加与菜单项相关的消息处理函数,ClassName 栏选中CScanLineView 类,根据表建立。 输入菜单项名称,(如显示多边形) 双击,出现如下窗口

扫描线Z-Buffer算法作业说明-Read

扫描线Z-Buffer算法作业说明 学号20821055 姓名邹松 联系方式zousong@https://www.doczj.com/doc/5c3661592.html, 1、SRC目录 src目录为算法源代码,编译环境为microsoft visual c++ 2005 express edition,源码中有主要步骤的注释说明。绘制时用到了OpenGL的glDrawPixels函数,需用到OpenGL库文件和头文件及glut库 2、BIN目录 bin目录为编译好的可执行程序,批处理运行程序,多个测试obj文件。 各个obj文件说明: cube.obj 为立方体模型,8个点,12个面,36条边。 cone.obj为圆台模型,146个点,288个多边形,864条边; sphere.obj为球模型,482个点,960个多边形,2880条边; teapot.obj为茶壶模型,530个点,992个多边形,2976条边; torus.obj为圆环模型,288个点,576个多边形,1728条边; torusknot.obj为环形结模型,1440个点,2880个多边形,8640条边; venusm.obj 为维纳斯像模型,19755个点,43357个多边形,130071个条边。 test.obj为我自己手工建立的obj文件,包含一个五角星和两个三角形,主要测试(凹)多边形(上面几个模型都只有三角形),及多边形互相贯穿的情况。 可执行程序运行方式: SL_Z_buffer [file] 参数分别为obj文件名 默认分别为test.obj 直接运行run.bat文件即可对以上obj文件分别绘制出对应的图像。 使用的可执行程序为每个面片产生随机颜色 运行SL_Z_buffer可绘制test.obj 对应的图像

计算机图形学-区域填充的扫描线算法

计算机图形学——区域填充的扫描线算法 一.实验名称: 区域填充的扫描线算法 二.实验目的: 1、理解区域填充扫描线算法的原理; 2、实现区域填充的扫描线算法并测试; 三.算法原理: 算法基本思想: 首先填充种子点所在扫描线上位于区域内的区段,然后确定与该区段相邻的上下两条扫描线上位于区域内的区段,并依次将各区段的起始位置保存, 这些区段分别被用区域边界色显示的像素点所包围。随后,逐步取出一开始点并重复上述过程,直到所保存各区段都填充完毕为止。 借助于栈结构,区域填充的扫描线算法之步骤如下: Step 1. 初始化种子点栈:置种子点栈为空栈,并将给定的种子点入栈; Step 2. 出栈:若种子点栈为空,算法结束;否则,取栈顶元素(x,y)为种子点; Step 3. 区段填充:从种子点(x, y) 开始沿纵坐标为y 的当前扫描线向左右两个方向逐像素点进行填色,其颜色值置为newcolor 直至到达区域边界。分别以xl 和xr 表示该填充区段两端点的横坐标; Step 4. 新种子点入栈: 分别确定当前扫描线上、下相邻的两条

扫描线上位于区段[xl, xr] 内的区域内的区段。若这些区段内的像素点颜色值为newolor ,则转至Step 2;否则以区段的右端点为种子点入种子点栈,再转至Step 2。 四.原程序代码: /*****************************************/ /*4-ScanLineFill 区域填充的扫描线算法实现*/ /*****************************************/ #include #include #include #include #define Stack_Size 100 //栈的大小常量 //定义结构体,记录种子点 typedef struct{ int x; int y; }Seed; //定义顺序栈(种子点) typedef struct { Seed Point[Stack_Size]; int top;

[最新]扫描线算法代码

[最新]扫描线算法代码 #include #include #include "stdlib.h" void init (void) { glClearColor (1.0, 1.0, 1.0, 0.0); // 指定清空颜色(背景色)为白色glMatrixMode (GL_PROJECTION); //指定投影矩阵 gluOrtho2D (0.0, 400.0, 0.0, 400.0); //指定二维坐标系中被显示的区域} typedef struct tEdge { int yUpper; float xIntersect, dxPerScan; struct tEdge * next; } Edge; struct dcPt { //dcPt 实际上是一个点的结构体 int x; int y; }; void setPixel(GLint x, GLint y){ glBegin(GL_POINTS); glVertex2i(x, y); glEnd(); }

/* Inserts edge into list in order of increasing xIntersect field. */ void insertEdge (Edge * list, Edge * edge) { Edge * p, * q = list; p = q->next; while (p != NULL) { if (edge->xIntersect < p->xIntersect) p = NULL; else { q = p; p = p->next; } } edge->next = q->next; q->next = edge; } /* For an index, return y-coordinate of next nonhorizontal line */ int yNext (int k, int cnt, dcPt * pts) { int j; if ((k+1) > (cnt-1)) j = 0; else j = k + 1; while (pts[k].y == pts[j].y)

实验2:多边形区域扫描线填充或种子填充

实验2:多边形区域扫描线填充或种子填充 一、实验目的 1.通过实验,进一步理解和掌握几种常用多边形填充算法的基本原理 2.掌握多边形区域填充算法的基本过程 3.掌握在C/C++环境下用多边形填充算法编程实现指定多边形的填充。 二、实验内容 用种子填充算法和扫描线填充算法等任意两种算法实现指定多边形的区域填充。 三、实验原理 种子填充算法又称为边界填充算法。其基本思想是:从多边形区域的一个内点开始,由内向外用给定的颜色画点直到边界为止。如果边界是以一种颜色指定的,则种子填充算法可逐个像素地处理直到遇到边界颜色为止。种子填充算法常用四连通域和八连通域技术进行填充操作。 四向连通填充算法: a)种子像素压入栈中; b)如果栈为空,则转e);否则转c); c)弹出一个像素,并将该像素置成填充色;并判断该像素相邻的四连通像素是否为边界色或已经置成多边形的填充色,若不是,则将该像素压入栈; d)转b); e)结束。 扫描线填充算法的基本过程如下:当给定种子点(x,y)时,首先填充种子点所在扫描线上的位于给定区域的一个区段,然后确定与这一区段相连通的上、下两条扫描线上位于给定区域内的区段,并依次保存下来。反复这个过程,直到填充结束。 区域填充的扫描线算法可由下列四个步骤实现:

(1)初始化:堆栈置空。将种子点(x,y)入栈。 (2)出栈:若栈空则结束。否则取栈顶元素(x,y),以y作为当前扫描线。 (3)填充并确定种子点所在区段:从种子点(x,y)出发,沿当前扫描线向左、右两个方向填充,直到边界。分别标记区段的左、右端点坐标为xl和xr。 (4)并确定新的种子点:在区间[xl,xr]中检查与当前扫描线y上、下相邻的两条扫描线上的象素。若存在非边界、未填充的象素,则把每一区间的最右象素作为种子点压入堆栈,返回第(2)步。 四、实验步骤 1.复习有关算法,明确实验目的和要求; 2.依据算法思想,绘制程序流程图(指定填充多边形); 3.设计程序界面,要求操作方便; 4.用C/C++语言编写源程序并调试、执行(最好能用动画显示填充过程); 5.分析实验结果 6.对程序设计过程中出现的问题进行分析与总结; 7.打印源程序或把源程序以文件的形式提交; 8.按格式要求完成实验报告。 五、实验结果及分析 种子填充算法的优点是非常简单,缺点是需要大量栈空间来存储相邻的点。扫描线填充算法就是它的改进的方法。它是通过沿扫描线填充水平像素段,来处理四连通或八连通相邻点,这样就仅仅只需要将每个水平像素段的起始位置压入栈,而不需要将当前位置周围尚未处理的相邻像素都压入栈,从而可以节省大量的栈空间。 六、实验结果

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