计算机图形学实验报告实验2裁剪算法实验

实验报告Experimentation Report of Taiyuan teachers College系部计算机系年级三年级课程图形学姓名同组者日期项目直线段的裁剪算法一、实验目的：1.熟悉图形裁剪的基本知识2.掌握Cohen-Sutherland 直线裁剪算法二、实验内容：在矩形窗口的裁剪算法中，考虑到构成图形的基本元素就是线段，曲线可看成是有很多小线段逼近而成的，因此，讨论线段的裁剪算法更为实用，即Cohen-Sutherland裁剪算法。

Cohen-Sutherland裁剪算法具体思路如下。

任意平面线段和矩形窗口的位置关系只会有如下3种：（1）完全落在窗口内。

（2）完全落在窗口外。

（3）部分落在窗口内，部分落在窗口外。

要想判断线段和窗口的位置关系，只要找到线段的两端点相对于矩形窗口的位置即可，线段的两端点相对于矩形窗口的位置可能会有如下几种情况：（1）线段的两个端点均在窗口内，这时线段全部落在窗口内，完全可见，应予以保留。

（2）线段的两个端点均在窗口边界线外同侧，这时线段全部落在窗口外，完全不可见，应予以舍弃。

（3）线段的一个端点在窗口内，另一个端点在窗口外，这时线段部分可见，应求出线段与窗口边界线的交点，从而得到线段在窗口内的可见部分。

（4）线段的两个端点均不在窗口内，但不处于窗口边界线外同侧，这时有可能线段是部分可见的，也可能是完全不可见的。

Cohen-Sutherland裁剪算法就是按照上述思路来对线段进行裁剪的，只是在线段的两端点相对于矩形窗口的位置上，巧妙地运用了编码的思想。

首先，延长窗口的四条边界线，将平面划分成9个区域，然后，用四位二进制数C3C2C1C0对这9个区域进行编码，编码规则如下：第0位C0：当线段的端点在窗口的左边界之左时，该位编码为1，否则，该位编码为0。

第1位C1：当线段的端点在窗口的右边界之右时，该位编码为1，否则，该位编码为0。

第2位C2：当线段的端点在窗口的下边界之下时，该位编码为1，否则，该位编码为0。

实验题目：实验三图形裁剪算法1.实验目的：理解区域编码(Region Code，RC)设计Cohen-Sutherland直线裁剪算法编程实现Cohen-Sutherland直线裁剪算法2.实验描述：设置裁剪窗口坐标为：wxl=250;wxr=850;wyb=250;wyt=450;裁剪前如下图所示：裁剪后结果为：3.算法设计：Cohen-Sutherland 直线裁剪算法：假设裁剪窗口是标准矩形，由上（y=wyt）、下（y=wyb）、左（x=wxl）、右（x=wxr）四条边组成，如下图所示。

延长窗口四条边形成 9个区域。

根据被裁剪直线的任一端点 P(x，y)所处的窗口区域位置，可以赋予一组4位二进制区域码C4C3C2C1。

编码定义规则：第一位C1：若端点位于窗口之左侧，即 X<Wxl，则 C1=1，否则 C1=0。

第二位C2：若端点位于窗口之右侧，即 X>Wxr，则 C2=1，否则 C2=0。

第三位C3：若端点位于窗口之下侧，即 Y<Wyb，则 C3=1，否则 C3=0。

第四位C4：若端点位于窗口之上侧，即 Y>Wyt，则 C4=1，否则 C4=0。

裁剪步骤：1. 若直线的两个端点的区域编码都为0，即 RC1|RC2=0（二者按位相或的结果为0，即 RC1=0 且RC2=0），说明直线两端点都在窗口内，应“简取”。

2. 若直线的两个端点的区域编码都不为0，即 RC1&RC2≠0（二者按位相与的结果不为0，即 RC1≠0且 RC2≠0，即直线位于窗外的同一侧，说明直线的两个端点都在窗口外，应“简弃”。

3. 若直线既不满足“简取”也不满足“简弃”的条件，直线段必然与窗口相交，需要计算直线与窗口边界的交点。

交点将直线分为两段，其中一段完全位于窗口外，可“简弃”。

对另一段赋予交点处的区域编码，再次测试，再次求交，直至确定完全位于窗口内的直线段为止。

4. 实现时，一般按固定顺序左（x=wxl）、右（x=wxr）、下（y=wyb）、上（y=wyt）求解窗口与直线的交点。

计算机图形学课程实验报告信息与计算科学（三）上机实验3：裁剪算法班级：姓名：学号：上机实验(3)的题目和要求一、实验目的掌握图形裁剪算法的基本思想，并能上机编程实现相应的算法。

二、实验要求（Direction）1．每个学生单独完成。

2．开发语言规定为C语言。

3．请在自己的实验报告上写明姓名、学号、班级。

4．每次交的实验报告内容包括：试验目的和意义、题目、程序制作步骤、主程序（包括源代码注释）。

三、实验题目实验题1：上机编一程序实现直线的中点裁剪算法。

具体要求如下说明：1 该程序能实现窗口屏幕上任意一条直线的裁剪；2 直线段要求可以随机输入；运行结果图：裁剪之前裁剪之后#define LE 2#define RI 4#define BO 6#define TO 10#define XLEFT 150#define XRIGHT 350#define YBOTTOM 150#define YTOP 300#include "math.h"#include "stdio.h"#include "graphics.h"void main(){int x1,y1,x2,y2,xx,yy,xxx,yyy;int graphdriver=DETECT,graphmode;initgraph(&graphdriver,&graphmode," ");setcolor(6);line(XLEFT,YTOP,XRIGHT,YTOP);line(XLEFT,YBOTTOM,XRIGHT,YBOTTOM);line(XLEFT,YTOP,XLEFT,YBOTTOM);line(XRIGHT,YTOP,XRIGHT,YBOTTOM);x1=50;y1=200;x2=400;y2=300;setcolor(1);line(x1,y1,x2,y2);xx=0;yy=0;xxx=0;yyy=0;draw_ett(x1,y1,x2,y2,&xx,&yy);draw_ett(x2,y2,xx,yy,&xxx,&yyy);setcolor(4);line(xx,yy,xxx,yyy);getch();closegraph();}int encode (int x, int y, int *code){ int c=0;if (x<XLEFT) c=c|LE;else if (x>XRIGHT) c=c|RI;if (y<YBOTTOM) c=c|BO;else if (y>YTOP) c=c|TO;*code=c;return code;}draw_ett(int x1, int y1, int x2, int y2, int *x, int *y) { int code1,code2,code;int xx,yy;float d,d1,d2;encode(x1,y1,&code1);encode(x2,y2,&code2);if (code2==0) { xx=x2;yy=y2; *x=xx; * y=yy;return;}if ((code1&code2)!=0) return;L1: xx=(x1+x2)/2;yy=(y1+y2)/2;encode(xx, yy, &code);d1=(yy-y1)*(yy-y1);d2=(xx-x1)*(xx-x1);d=sqrt(d1+d2);if (d<=1) { *x=xx;*y=yy; return;}if ((code&code1)!=0){ x1=xx; y1=yy; }else { x2=xx; y2=yy;}goto L1;}实验题2：实现Sutherland－Hodgeman多边形裁剪算法。

实验5-6一、实验题目请按照图5-32所示，使用对话框输入直线段的起点和终点坐标。

在屏幕客户区左侧区域绘制输入直线段和“窗口”，在屏幕客户区右侧区域绘制“视区”并输出裁剪结果。

这里需要用到窗视变换公式。

请使用Cohen-Sutherland 算法编程实现。

二、实验思想Cohen-Sutherland 直线裁剪算法是最早流行的编码算法。

每条直线的端点都被赋予一组四位二进制代码，称为区域编码(Region Code ，RC)，用来标识直线端点相对于窗口边界及其延长线的位置。

假设窗口是标准矩形，由上（y=w yt ）、下（y=w yb ）、左（x=w xl ）、右（x=w xr ）四条边组成，如图5-23所示。

延长窗口四条边形成9个区域，如图5-24所示。

这样根据直线的任一端点P(x,y)所处的窗口区域位置，可以赋予一组4位二进制区域码RC ＝C 4C 3C 2C 1。

w yb w yt wxr w xl为了保证窗口内直线端点的编码为零，编码规则定义如下：第一位：若端点位于窗口之左侧，即x<w xl，则C1=1，否则C1=0。

第二位：若端点位于窗口之右侧，即x>w xr，则C2=1，否则C2=0。

第三位：若端点位于窗口之下侧，即y<w yb，则C3=1，否则C3=0。

第四位：若端点位于窗口之上侧，即y>w yt，则C4=1，否则C4=0。

裁剪步骤如下：（1）若直线的两个端点的区域编码都为零，即RC1|RC2=0，说明直线两端点都在窗口内，应“简取”之。

（2）若直线的两个端点的区域编码都不为零，即RC1&RC2≠0，即直线位于窗外的同一侧，说明直线的两个端点都在窗口外，应“简弃”之。

（3）若直线既不满足“简取”也不满足“简弃”的条件，直线必然与窗口或窗口边界的延长线相交，需要计算直线与窗口边界的交点。

交点将直线分为两段，其中一段完全位于窗口外，可“简弃”之。

对另一段重复进行上述处理，直至该直线段完全被舍弃或找到完全位于窗口内的直线段为止。

实验2使用线段剪裁Cohen——sutherland算法一．实验目的及要求根据Cohen——sutherland算法，掌握直线剪裁的程序设计方法。

注意，不能使用语言库中的画圆函数。

二．理论基础将不需要裁剪的直线挑出，并删去其中在窗外的直线，然后对其余直线，逐条与窗框求交点，并将窗框外的部分删去。

采用Cohen-Sutherland直线剪裁的算法一区域编码为基础，将窗口及周围的八个方向以4位的二进制数进行编码。

4个位分代表窗外上，下，左右的编码值。

三、算法分析1. Cohen—SutherLand直线裁剪算法裁剪的实质，就是决定图形中那些点、线段、文字、以及多边形在窗口之内。

Cohen—SutherLand直线裁剪算法的基本大意是：对于每条线段P1P2，分为三种情况处理。

1) 若P1P2完全在窗口内，则显示该线段P1P2，简称“取”之。

2) 若P1P2明显在窗口外，则丢弃该线段P1P2，简称“弃”之。

3) 若线段既不满足“取”的条件，也不满足“弃”的条件，则把线段分为两段。

其中一段完全在窗口外，可弃之。

然后对另一段重复上述处理。

为了使计算机能够快速地判断一条线段与窗口属何种关系，采用如下的编码方法。

延长窗口的边，把未经裁剪的图形区域分为9个区，每个区具有一个四位代码，即四位二进制数，从左到右各位依次表示上、下、左、右。

裁剪一条线段时，先求出端点P1P2所在的区号code1和code2。

若code1=0且code2=0，则说明P1和P2均在窗口内，那么整条线段也比在窗口内，应取之。

若code1和code2经按位与运算后的结果code1&code2不为0，则说明两个端点同在窗口的上方、下方、左方或右方。

若上述两种条件均不成立，则按第三种情况处理，求出线段与窗口某边的交点，在交点处把线段一分为二，其中必有一段完全在窗口外，可以弃之。

再对另一段重复进行上述处理。

计算线段与窗口边界（或其延长线）的交点，属于线段与直线求交问题。

一、实验目标1.了解Cohen-SutherLand线段裁剪算法、Liang-Barsky线段裁剪算法、SutherLand-Hodgeman多边形裁剪算法的基本思想；2.掌握Cohen-SutherLand线段裁剪算法、Liang-Barsky线段裁剪算法、SutherLand-Hodgeman多边形裁剪算法的算法实现；二、实验内容本次实验主要是实现Cohen-SutherLand线段裁剪算法、Liang-Barsky线段裁剪算法、SutherLand-Hodgeman多边形裁剪算法。

Cohen-sutherland线段裁剪算法思想：该算法也称为编码算法，首先对线段的两个端点按所在的区域进行分区编码，根据编码可以迅速地判明全部在窗口内的线段和全部在某边界外侧的线段。

只有不属于这两种情况的线段，才需要求出线段与窗口边界的交点，求出交点后，舍去窗外部分。

对剩余部分，把它作为新的线段看待，又从头开始考虑。

两遍循环之后，就能确定该线段是部分截留下来，还是全部舍弃。

Cohen-sutherland线段裁剪算法步骤：1、分区编码延长裁剪边框将二维平面分成九个区域，每个区域各用一个四位二进制代码标识。

各区代码值如图中所示。

四位二进制代码的编码规则是：(1)第一位置1：区域在左边界外侧(2)第二位置1：区域在右边界外侧(3)第三位置1：区域在下边界外侧(4)第四位置1：区域在上边界外侧裁剪窗口内（包括边界上）的区域，四位二进制代码均为0。

设线段的两个端点为P1（x1，y1）和P2（x2，y2），根据上述规则，可以求出P1和P2所在区域的分区代码C1和C2。

2、判别根据C1和C2的具体值，可以有三种情况：（1）C1=C2＝0，表明两端点全在窗口内，因而整个线段也在窗内，应予保留。

（2）C1&C2≠0（两端点代码按位作逻辑乘不为0），即C1和C2至少有某一位同时为1，表明两端点必定处于某一边界的同一外侧，因而整个线段全在窗外，应予舍弃。

一、实验目的：直线段的裁剪：编码裁剪算法，中点分割裁剪算法。

二、实验内容：//BasicGraph.cpp//请将下列裁剪程序补充完整，并用注释说明是何种裁剪算法void Encode (int x,int y,int *code,int XL,int XR,int YB,int YT) {//请将此程序补充完整int c=0;if(x<XL) c=c|LEFT;else if(x>XR) c=c|RIGHT;if(y<YB) c=c|BOTTOM;else if(y>YT) c=c|TOP;(*code)=c;}//编码裁剪算法：void C_S_Line(POINT &p1,POINT &p2,int XL,int XR,int YB,int YT) {//请将此程序补充完整int x1,x2,y1,y2,x,y,code1,code2,code;x1=p1.x; x2=p2.x; y1=p1.y; y2=p2.y;Encode(x1,y1,&code1,XL,XR,YB,YT);Encode(x2,y2,&code2,XL,XR,YB,YT);while(code1!=0||code2!=0){if((code1&code2)!=0) return;code=code1;if(code1==0) code=code2;if((LEFT&code)!=0){x=XL;y=y1+(y2-y1)*(XL-x1)/(x2-x1);}else if((RIGHT&code)!=0){x=XR;y=y1+(y2-y1)*(XR-x1)/(x2-x1);}if((BOTTOM&code)!=0){y=YB;x=x1+(x2-x1)*(YB-y1)/(y2-y1);}else if((TOP&code)!=0){y=YT;x=x1+(x2-x1)*(YT-y1)/(y2-y1);}if(code==code1){x1=x;y1=y;Encode(x,y,&code1,XL,XR,YB,YT);}else{x2=x;y2=y;Encode(x,y,&code2,XL,XR,YB,YT);}}p1.x=x1;p1.y=y1;p2.x=x2;p2.y=y2;}int IsInArea(POINT point,int XL,int XR,int YB,int YT){//请将此程序补充完整if(point.x>=XL && point.x<=XR && point.y>YB && point.y<YT) return 1;else return 0;}int NotIntersect(POINT begin,POINT end,int XL,int XR,int YB,int YT) {//请将此程序补充完整int maxx,maxy,minx,miny;maxx=(begin.x>end.x)?begin.x:end.x;minx=(begin.x<end.x)?begin.x:end.x;maxy=(begin.y>end.y)?begin.y:end.y;miny=(begin.y<end.y)?begin.y:end.y;if(maxx<XL|| minx>XR||maxy<YB||miny>YT) return 1;else return 0;}//中点裁剪算法：POINT ClipMid(POINT begin,POINT end,int XL,int XR,int YB,int YT){//请将此程序补充完整POINT mid,temp;if(IsInArea(begin,XL,XR,YB,YT)) temp=begin;else if(NotIntersect(begin,end,XL,XR,YB,YT)) temp=begin;else{mid.x=(begin.x+end.x)/2;mid.y=(begin.y+end.y)/2;if(abs(mid.x-end.x)<=1&& abs(mid.y-end.y)<=1) temp=mid;else{if(NotIntersect(begin,mid,XL,XR,YB,YT))temp=ClipMid(mid,end,XL,XR,YB,YT);elsetemp=ClipMid(begin,mid,XL,XR,YB,YT);}}return temp;}//Liang-Barsky直线裁剪算法：void ClipParameter(POINT &p1,POINT &p2,int XL,int XR,int YB,int YT) {float u1=0.0,u2=1.0;float dx=p2.x-p1.x,dy=p2.y-p1.y;if(clipTest(-dx,p1.x-XL,&u1,&u2))if(clipTest(dx,XR-p1.x,&u1,&u2))if(clipTest(-dy,p1.y-YB,&u1,&u2))if(clipTest(dy,YT-p1.y,&u1,&u2)){if(u2<1.0){p2.x=p1.x+u2*dx;p2.y=p1.y+u2*dy;}if(u1>0.0){p1.x=p1.x+u1*dx;p1.y=p1.y+u1*dy;}}}int clipTest(float p,float q,float *u1,float *u2){float r;int remainFlag=1;if(p<0.0){r=q/p;if(r>*u2) remainFlag=0;else if(r>*u1) *u1=r;}else if(p>0.0){r=q/p;if(r<*u1) remainFlag=0;else if(r<*u2) *u2=r;}else //*p=0if(q<0.0) remainFlag=0;return remainFlag;}//逐边裁剪算法：//typedef struct tRes { int yes,isIn; POINT pout;} Res;Res TestIntersect(int edge,int type,POINT p1,POINT p2){//判断p2是否在所裁剪的窗边edge的内侧，是否与p1点分别在窗边edge的异侧float dx,dy,m;Res res;int isIn=0,yes=0;POINT pout;dy=p2.y-p1.y;dx=p2.x-p1.x;m=dy/dx;switch(type){case 1: /*right*/if(p2.x<=edge){isIn=1;if(p1.x>edge)yes=1;}else if(p1.x<=edge)yes=1;break;case 2: /*bottom*/if(p2.y>=edge){isIn=1;if(p1.y<edge)yes=1;}else if(p1.y>=edge)yes=1;break;case 3: /*left*/if(p2.x>=edge){isIn=1;if(p1.x<edge)yes=1;}else if(p1.x>=edge)yes=1;break;case 4: /*top*/if(p2.y<=edge){isIn=1;if(p1.y>edge)yes=1;}else if(p1.y<=edge)yes=1;default: break;}if(yes){if((type==1) || (type==3)){ pout.x=edge;pout.y=p1.y+m*(pout.x-p1.x);}if((type==2) || (type==4)){ pout.y=edge;pout.x=p1.x+(pout.y-p1.y)/m;}}res.isIn=isIn;res.yes=yes;res.pout=pout;return res;}int clipSingleEdge(int edge,int type,int nin,POINT pin[50],POINT pout[50])/*对多边形pin与窗边edge进行裁剪，返回裁剪后的多边形pout及点数*/ {int i,k=0;POINT p;Res res;p.x=pin[nin-1].x;p.y=pin[nin-1].y;for(i=0;i<nin;i++){res=TestIntersect(edge,type,p,pin[i]);if(res.yes){ pout[k].x=res.pout.x;pout[k].y=res.pout.y;k++;} if(res.isIn){ pout[k].x=pin[i].x;pout[k].y=pin[i].y;k++;}p.x=pin[i].x;p.y=pin[i].y;}return k;}void ClipEdgePolygon(POINT ps[50],int &n,int XL,int XR,int YB,int YT) { /*对多边形ps进行逐边裁剪*/int n1=0,n2=0;POINT pt[50];n1=clipSingleEdge(XR,1,n,ps,pt);n2=clipSingleEdge(YB,2,n1,pt,ps);n1=clipSingleEdge(XL,3,n2,ps,pt);n2=clipSingleEdge(YT,4,n1,pt,ps);n=n2;}//多边形编码裁剪算法：void ClipEncodePolygon(POINT ps[50],int &n,int XL,int XR,int YB,int YT) {POINT tp[50];int k=0,m;int code1,code2,code;int x,y;for(int i=0;i<n-1;i++){Encode(ps[i].x,ps[i].y,&code1,XL,XR,YB,YT);Encode(ps[i+1].x,ps[i+1].y,&code2,XL,XR,YB,YT);code=code1;m=i;for(int j=0;j<2;j++){if((code1 & code2)!=0) //线段两端都在窗口外的同一侧{switch(code){case 1:x=XL;y=ps[m].y;break;case 2:x=XR;y=ps[m].y;break;case 4:x=ps[m].x;y=YB;break;case 5:x=XL;y=YB;break;case 6:x=XR;y=YB;break;case 8:x=ps[m].x;y=YT;break;case 9:x=XL;y=YT;break;case 10:x=XR;y=YT;break;}tp[k].x=x;tp[k].y=y;k++;}else if((code1 & code2)==0) //线段两端不在窗口的同一侧{if(code==0){tp[k]=ps[m];k++;}else if ((LEFT & code) !=0) //线段与左边界相交 {x=XL;y=ps[i].y+(ps[i+1].y-ps[i].y)*(XL-ps[i].x)/(ps[i+1].x-ps[i].x);if(y>YB && y<YT){tp[k].x=x;tp[k].y=y;k++;}}else if((TOP & code)!=0) //线段与上边界相交{y=YT;x=ps[i].x+(ps[i+1].x-ps[i].x)*(YT-ps[i].y)/(ps[i+1].y-ps[i].y);if(x>XL && x<XR){tp[k].x=x;tp[k].y=y;k++;}}else if((RIGHT & code)!=0) //线段与右边界相交 {x=XR;y=ps[i].y+(ps[i+1].y-ps[i].y)*(XR-ps[i].x)/(ps[i+1].x-ps[i].x);if(y>YB && y<YT){tp[k].x=x;tp[k].y=y;k++;}}else if((BOTTOM & code) != 0) //线段与下边界相交 {y=YB;x=ps[i].x+(ps[i+1].x-ps[i].x)*(YB-ps[i].y)/(ps[i+1].y-ps[i].y);if(x>XL && x<XR){tp[k].x=x;tp[k].y=y;k++;}}}code=code2;m++;}//for(j)}//for(i)for(i=0;i<k;i++)ps[i]=tp[i];n=k;}//函数的调用，裁剪窗口的调整//DrawView.cpp文件//裁剪窗口的调整CDrawView::CDrawView(){/************请在此函数中将裁剪窗口大小调整为长度100单位像素，宽度50单位像素的矩形********/// TODO: add construction code here//m_pWidth=1;m_pStyle=PEN_STYLE_SOLID;m_pColor=RGB(0,0,0);m_FFlag=0;m_FColor=RGB(0,0,0);m_HFlag=0;CurrentDraw=DRAW_VCLINE;m_Num=0;m_Drag=0;m_HCursor=AfxGetApp()->LoadStandardCursor(IDC_CROSS);//DrawType=0;ClipFlag=0;ClipType=-1;XL=200;XR=300;YB=150;YT=200;//XL=200;XR=500;YB=150;YT=400;ClipWindowColor=RGB(192,192,50);}void CDrawView::OnDraw(CDC* pDC){CDrawDoc* pDoc = GetDocument();ASSERT_VALID(pDoc);// TODO: add draw code for native data hereif(ClipFlag){CPen NewPen,*pOldPen;NewPen.CreatePen(PS_DASH,1,ClipWindowColor);pOldPen=pDC->SelectObject(&NewPen);pDC->MoveTo(XL,YB);pDC->LineTo(XR,YB);pDC->LineTo(XR,YT);pDC->LineTo(XL,YT);pDC->LineTo(XL,YB);}int index;index=pDoc->GetShapeNumber();for(int i=0;i<index;i++)pDoc->GetShape(i)->Drawing(pDC);}void CDrawView::OnInitialUpdate(){CSize sizeTotal;sizeTotal.cx = 640; sizeTotal.cy = 480;SetScrollSizes(MM_TEXT, sizeTotal);// TODO: Add your specialized code here and/or call the base class }void CDrawView::OnLButtonDown(UINT nFlags, CPoint point){// TODO: Add your message handler code here and/or call defaultCClientDC dc(this);OnPrepareDC(&dc);dc.DPtoLP(&point);m_pPrev=point;m_pOrigin=point; //点击鼠标左键作为拖动绘图的第一点m_Drag=1;SetCapture();RECT rect;GetClientRect(&rect);ClientToScreen(&rect);ClipCursor(&rect);CScrollView::OnLButtonDown(nFlags, point);}//函数调用处void CDrawView::OnLButtonUp(UINT nFlags, CPoint point){// TODO: Add your message handler code here and/or call defaultif(m_Drag){m_Drag=0;ReleaseCapture();ClipCursor(NULL);CDrawDoc *pDoc=GetDocument();CShape *pShape;POINT p1,p2;if(CurrentDraw==DRAW_VCLINE || CurrentDraw==DRAW_DDALINE ||CurrentDraw==DRAW_MIDLINE || CurrentDraw==DRAW_BSHLINE){if(ClipFlag){switch(ClipType){/****************编码裁剪函数调用处*************/case CLIP_ENCODE:C_S_Line(m_pOrigin,m_pPrev,XL,XR,YB,YT); break; /****************中点分割裁剪函数调用处************/case CLIP_MIDPOINT: ClipMid(m_pPrev,m_pOrigin,XL,XR,YB,YT);p1=ClipMid(m_pPrev,m_pOrigin,XL,XR,YB,YT);p2=ClipMid(m_pOrigin,m_pPrev,XL,XR,YB,YT);m_pOrigin=p1;m_pPrev=p2;break;case CLIP_PARAMETER:ClipParameter(m_pOrigin,m_pPrev,XL,XR,YB,YT);break;}}pShape=newCLine(m_pOrigin,m_pPrev,m_pWidth,m_pStyle,m_pColor,DrawType);pDoc->AddShape(pShape);}if(CurrentDraw==DRAW_RECTANGLE){if(ClipType==CLIP_WINDOW){XL=m_pOrigin.x;XR=m_pPrev.x;YB=m_pOrigin.y;YT=m_pPrev.y;}else{pShape=newCRectangle(m_pOrigin,m_pPrev,m_pWidth,m_pStyle,m_pColor,m_FFlag,m_FColor,m_HFlag,m_Hatch);pDoc->AddShape(pShape);}}if( CurrentDraw==DRAW_VCCIRCLE || CurrentDraw==DRAW_MIDCIRCLE || CurrentDraw==DRAW_BSHCIRCLE){pShape=newCCircle(m_pOrigin,m_pPrev,m_pWidth,m_pStyle,m_pColor,m_FFlag,m_FColor,m_HFlag,m_Hatch,DrawType);pDoc->AddShape(pShape);}if(CurrentDraw==DRAW_VCELLIPSE || CurrentDraw==DRAW_MIDELLIPSE) {pShape=newCEllipse(m_pOrigin,m_pPrev,m_pWidth,m_pStyle,m_pColor,m_FFlag,m_FColor,m_HFlag,m_Hatch,DrawType);pDoc->AddShape(pShape);}pDoc->UpdateAllViews(NULL);}CScrollView::OnLButtonUp(nFlags, point);}三实验结果：四、实验总结通过这次试验使我了解到如何运用计算机程序对窗口进行剪裁，了解到编码剪裁算法直观方便，速度较快，中点分割剪裁算法不用进行乘除运算，剪裁效率高,Liang-Barsky直线裁剪算法更快。

第1篇一、实验目的本次实验旨在深入理解并掌握裁剪算法的基本原理，通过编程实现Cohen-Sutherland算法和Liang-Barsky算法，对图形进行窗口裁剪，从而提高图形处理效率，优化显示效果。

二、实验环境1. 开发环境：Visual Studio 20192. 编程语言：C++3. 图形库：OpenGL三、实验内容1. 理解裁剪算法的基本原理；2. 实现Cohen-Sutherland算法；3. 实现Liang-Barsky算法；4. 对图形进行窗口裁剪，并展示裁剪效果。

四、实验过程1. 理解裁剪算法的基本原理裁剪算法是计算机图形学中的一个重要技术，用于将一个图形或图像中不需要的部分去除，只保留需要的部分。

常见的裁剪算法有Cohen-Sutherland算法、Liang-Barsky算法等。

Cohen-Sutherland算法是一种编码线段裁剪算法，通过将线段端点相对于窗口的位置进行编码，判断线段是否与窗口相交，从而实现裁剪。

Liang-Barsky算法是一种参数化线段裁剪算法，通过计算线段参数，判断线段是否与窗口相交，从而实现裁剪。

2. 实现Cohen-Sutherland算法（1）定义窗口边界首先，定义窗口边界，包括左边界、右边界、上边界和下边界。

（2）编码线段端点将线段端点相对于窗口的位置进行编码，编码规则如下：- 如果端点在窗口内，则编码为0；- 如果端点在窗口左侧，则编码为1；- 如果端点在窗口右侧，则编码为2；- 如果端点在窗口上方，则编码为4；- 如果端点在窗口下方，则编码为8。

（3）判断线段是否与窗口相交将线段两端点的编码进行异或运算，如果结果为0，则线段与窗口相交；否则，线段与窗口不相交。

（4）裁剪线段如果线段与窗口相交，则根据端点编码，将线段分为两部分，分别进行裁剪。

3. 实现Liang-Barsky算法（1）定义窗口边界首先，定义窗口边界，包括左边界、右边界、上边界和下边界。

实验 OpenGL 线段裁剪序号：姓名：学号：成绩指导教师：廖赟1．实验目的：基于OpenGL画点函数，使用中点画线算法绘制直线段，并使用Cohen-Sutherland算法对线段进行裁剪。

2实验环境：（1）运行win7/win8/win10操作系统的PC一台（2）每台PC机安装VC++开发环境3．实验步骤：1、绘制矩形裁剪窗口，左下角坐标为(100, 100)，右上角坐标为(300，300)。

2、从控制台输入线段起点及终点，要求线段部分穿过裁剪窗口。

3、绘制裁剪后的线段。

4．实验分析，回答下列问题（1）Cohen-Sutherland算法部分流程图（2）Cohen-Sutherland算法代码（包含完整注释）答：void Cohen_Sutherland(){int code1 = EnCode(P1);int code2 = EnCode(P2);int code;ALPoint P;int dx = P2.x - P1.x, dy = P2.y - P1.y;double k = (double)dy/(double)dx; //设置斜率while((code1 | code2) != 0){if(code1!= 0){ //P1在窗口外，计算直线段与窗口边界交点，替换P1 if((code1 & LEFT)== 1){ //c0==1, 计算线段与左边界交点P = P1;P1.x = XWMIN;P1.y = P.y + (P1.x - P.x)*k;}if((code1 & RIGHT)== 2){ //c1==1，计算线段与右边界交点P = P1;P1.x = XWMAX;P1.y = P.y + (P1.x - P.x)*k;}if((code1 & BOTTOM)== 4){ //c2==1，计算线段与下边界交点P = P1;P1.y = YWMIN;P1.x = P.x + (P1.y - P.y)*(1/k);}if((code1 & TOP)== 8){ //c3==1，计算线段与上边界交点P = P1;P1.y = YWMAX;P1.x = P.x + (P1.y - P.y)*(1/k);}}code1 = EnCode(P1);if (code1 == 0){ //code1=0,P1在窗口内,交换P1,P2的坐标值和编码P = P1;P1 = P2;P2 = P;code2 = code1;code1 = EnCode(P1);}}glColor3f(0.0,0.0,1.0); //设置点颜色蓝色lineBres(P1,P2);}（3）简述Cohen-Sutherland算法？答：Cohen-Sutherland算法是一种对线段端点进行编码的线段裁剪算法。

计算机图形学中二维裁剪算法的研究随着计算机技术的发展，计算机图形学也日益成熟。

在我们的日常生活中，也成了随处可见的必需部分。

在医学、娱乐、图形艺术、商业、教育培训、科学工程等众多领域，计算机图形学的应用非常普遍。

计算机图形学主要研究的是在计算机中构造图形，将用数学模型描述的图形数据采用合适的算法转换为屏幕上图形的显示。

计算机图形学学科研究的对象为二维图形学和三维图形学及其显示和变化情况。

点、线、面为二维图形学范畴，几何体和场等数学构造方法则为三维图形学范畴。

现在，计算机图形学的一些基本算法已经形成了固化在硬件中的规范软件包，这个学科也日趋成熟和完善。

但是依然有很多算法还需要不断的改进才能应用到实际中，而裁剪算法就是其中之一。

本文主要对二维图形裁剪中的椭圆形窗口裁剪算法进行了研究，使其具有较高的效率和稳定性。

标签：计算机图形学裁剪算法椭圆形窗口线裁剪算法1 裁剪概述裁剪算法，简称裁剪，是计算机图形学中很多重要问题的基础，它就是从数据集合中识别指定区域内或指定区域外图形部分的过程。

裁剪用途很广泛，最典型的就是确定场景中位于指定区域内的景物部分。

其中，指定区域成为裁剪窗口，一般为矩形，由四条边组成，上、下、左、右，即：(Xl，Yb)，(Xr，Yt)。

实质上来说，裁剪就是确定哪些多边形等几何体位于裁剪窗口内。

对于点(X，Y)，只要判断两对不等式：Xl≤X≤Xr，Yb≤Y≤Yt即可。

如果四个点坐标的不等式都不成立，则这个点在矩形窗口外，否则，在窗口内。

有一种最简单的裁剪方法，就是将所有图形扫描转换成点，然后在进行判断。

但是这种方法时间消耗太大，非常不可取。

倘若将全部在窗口外的图形完全排除而不进行扫描转换，则时间上面可以高效很多，故一般采用先裁剪再扫描的方法。

按裁减对象来分，裁剪算法大概分为如下几种：点裁剪、直线段裁剪、区域多边形裁剪、曲线裁剪和文字裁剪。

裁剪有多方面应用，主要包括：使用实体造型创建对象、在三维视图中标示出可见面、对图形的一部分进行删除、复制或移动操作、防止图形边界混淆、从特定场景中抽取指定部分等。

实验六二维裁剪算法Cohen_Sutherland的实现一、实验目的：理解并掌握直线裁剪算法。

使用Visual C++实现二维直线的裁剪的Cohen_Sutherland算法。

对窗口进行编码，并实现相应的裁剪函数。

二、实验内容及要求：1、要求用消息映射的方式，绘制出一个裁剪窗口，大小为200×150象素；2、按照例程的步骤画出3条典型线段，分别对应于完全在裁剪窗口内、完全在裁剪窗口外、穿过裁剪窗口三种情况，并按照本实验例程的方法用颜色分别表示出裁剪后的情况；3、按要求撰写实验报告，写出实验心得，并在实验报告中附上程序的核心算法代码。

三、实验设备：微机，Visual C++6.0四、实验内容及步骤：1、打开VC，新建一个MFC Appwizard项目，选择创建单文档工程（SDI工程）。

假设工程名为Clip。

如图1和图2所示。

图1图22、在图2的界面上点击Finish，完成工程的创建。

3、在视图类ClipView中定义变量CRect rect; 用于记录裁剪窗口的位置；4、在ClipView.cpp文件中定义四个宏，记录裁剪窗口的上下左右四个位置：#define LEFT 100#define RIGHT 300#define TOP 150#define BOTTOM 3105、在视图类的构造函数中为rect赋值；CClipView::CClipView(){// TODO: add construction code hererect = CRect(LEFT, TOP, RIGHT, BOTTOM);}6、在视图类（类CFillView中）的OnDraw()函数中绘制裁剪矩形，OnDraw函数的代码如下：void CClipView::OnDraw(CDC* pDC){CClipDoc* pDoc = GetDocument();ASSERT_V ALID(pDoc);// TODO: add draw code for native data herepDC->Rectangle(&rect);}7、在视图类（类CFillView中）添加成员函数int Encode(int x, int y)，该函数用于对线段的两个顶点进行Cohen_Sutherland编码。

《计算机图形学》实验报告《实验名称》直线段裁剪学号专业班级天津大学计算机科学与技术学院一、实验目的熟练掌握Cohen-Sutherland直线裁剪算法，并编程实现二、实验内容(1) 裁剪窗口为矩形窗口，且矩形边和坐标轴平行，长宽自己定。

(2) 待裁剪线段端点坐标自己定；裁剪线段涵盖完全可见、不完全可见、完全不可见类型。

(3) 要求显示待裁剪线段并用不同颜色标示出裁剪结果。

实现方法：一般情况下，需要判断一条直线是全部可见，全部不可见，部分裁剪(一段裁剪)，全部裁剪(两端裁剪)。

通过把裁剪区域分成许多部分，然后给每一段被裁剪的线段的两端分配一位代码，通过少量if语句和一个case语句就可以判断出具体情况。

伪代码如下：#define CLIP_CODE_C 0x0000#define CLIP_CODE_N 0x0008#define CLIP_CODE_S 0x0004#define CLIP_CODE_E 0x0002#define CLIP_CODE_W 0x0001#define CLIP_CODE_NE 0x000a#define CLIP_CODE_SE 0x0006#define CLIP_CODE_NW 0x0009#define CLIP_CODE_SW 0x0005实验步骤：1）生成裁剪窗口，窗口由直线xl=250,xr=850,yb=250,yt=4502）绘制直线段3）编写Cohen-Sutherland直线裁剪算法，对直线段进行裁剪编码定义规则：第一位C1：若端点位于窗口之左侧，即X<xl，则C1=1，否则C1=0。

第二位C2：若端点位于窗口之右侧，即X>xr，则C2=1，否则C2=0。

第三位C3：若端点位于窗口之下侧，即Y<yb，则C3=1，否则C3=0。

第四位C4：若端点位于窗口之上侧，即Y>yt，则C4=1，否则C4=0。

裁剪步骤：对所有直线的端点都建立了区域码之后，就可按区域码判断直线在窗口之内或窗口之外。

计算机图形学实验报告黔南民族师范学院信息与计算科学撰写人姓名： __ 撰写时间：2010年5月5日审查人姓名：实验过程记录一、实验目的：1、通过实验，进一步理解和掌握直线段的裁剪算法；2、通直线段的裁剪。

二、实验内容：要求：•1 、进一步理解并掌握线段的裁剪算法，并可以实践至少一种线段的裁剪算法；•2、注意：本次作业要求学生不能直接使用系统提供的线段裁剪函数，但是可以调用相关的画点、画线函数。

三、实验设备及软件软件需求：windows98以上操作系统、Turbo C 2.0 、Turbo C＋＋3.0、Visual C＋＋软件、Microsoft Word 97或2000。

硬件需求：建议Pentium IV CPU处理器、64MB以上内存、1GB以上硬盘空间的计算机、激光打印机四、实验方法及步骤1 实验准备上该实验课前将针对解决实验内容问题的C语言程序编制好，在实验课上，对编制完的程序进行调试、修改和分析,熟悉TurboC2.0的菜单，以及编译，运行程序和调试程序的方法，并编写程序。

2. 调试程序；程序一：#define LEFT 1#define RIGHT 2#define BOTTOM 4#define TOP 8#define XL 150#define XR 350#define YB 150#define YT 300#include <math.h>#include"graphics.h"main(){ int gdriver=DETECT,gmode;initgraph(&gdriver,&gmode,"c:\\tc");setcolor(12);line(XL,YT,XR,YT);line(XL,YB,XR,YB);line(XL,YT,XL,YB);line(XR,YT,XR,YB);setcolor(9);draw_ett();getch();closegraph();}encode (x,y,code)int x,y;int *code;{ int c;c=0;if (x<XL) c=c|LEFT;else if (x>XR) c=c|RIGHT;if (y<YB) c=c|BOTTOM;else if (y>YT) c=c|TOP;*code=c;return;}draw_ett(){ int x1,x2,y1,y2,x,y;int code1,code2,code;/* printf("XL=150,XR=350,YB=150,YT=300\n");scanf("%d,%d,%d,%d",&x1,&y1,&x2,&y2);*/x1=50;y1=210;x2=300;y2=100;setcolor(2);line(x1,y1,x2,y2);encode(x1,y1,&code1);encode(x2,y2,&code2);while ((code1!=0)||(code2!=0)) {if ((code1&code2)!=0) return;code=code1;if (code1==0) code=code2;if ((LEFT&code)!=0){x=XL;y=y1+(y2-y1)*(XL-x1)/(x2-x1);}else if ((RIGHT&code)!=0){x=XR;y=y1+(y2-y1)*(XR-x1)/(x2-x1);}else if ((BOTTOM&code)!=0) {y=YB;x=x1+(x2-x1)*(YB-y1)/(y2-y1); }else if ((TOP&code)!=0){y=YT;x=x1+(x2-x1)*(YT-y1)/(y2-y1);}if (code==code1){ x1=x;y1=y;encode(x,y,&code1);}else{ x2=x;y2=y;encode(x,y,&code2);}}setcolor(14);line(x1,y1,x2,y2);return;}运行结果：程序二：请按书上P109的Cohen-Sutherland算法写出完整的程序，并运行出效果图，可参考以上程序一#define XL 150#define XR 350#define YB 150#define YT 300#define FALSE 0#define TRUE 1#include <math.h>#include"graphics.h"typedef struct{int xmin,xmax,ymin,ymax;}Rectangle;typedef int boolean;typedef struct{unsigned all;unsigned left,right,top,bottom;}OutCode;void CompOutCode(float x,float y,Rectangle *rect,OutCode *outCode){outCode->all=0;outCode->top=outCode->bottom=0;if(y>(float)rect->ymax){outCode->top=1;outCode->all+=1;}else if(y<(float)rect->ymin){outCode->bottom=1;outCode->all+=1;}outCode->right=outCode->left=0 ; if(x>(float)rect->xmax){outCode->right=1;outCode->all+=1;}else if(x<(float)rect->xmin){outCode->left=1;outCode->all+=1;}}void CSLineClip(float x0,float y0,float x1,float y1,Rectangle *rect){boolean accept,done;OutCode outCode0,outCode1;OutCode *outCodeOut;float x,y;accept=FALSE;done=FALSE;CompOutCode(x0,y0,rect,&outCode0);CompOutCode(x1,y1,rect,&outCode1);do{if(outCode0.all==0&&outCode1.all==0){accept=TRUE;done=TRUE;}else if(outCode0.all&outCode1.all!=0)done=TRUE;else{if(outCode0.all!=0)outCodeOut=&outCode0;elseoutCodeOut=&outCode1;if(outCodeOut->left){y=y0+(y1-y0)*(rect->xmin-x0)/(x1-x0);x=(float)rect->xmin;}else if(outCodeOut->top){x=x0+(x1-x0)*(rect->ymax-y0)/(y1-y0);y=(float)rect->ymax;}else if(outCodeOut->right){y=y0+(y1-y0)*(rect->xmax-x0)/(x1-x0);x=(float)rect->xmax;}else if(outCodeOut->bottom){x=x0+(x1-x0)*(rect->ymin-y0)/(y1-y0);y=(float)rect->ymin;}if(outCodeOut->all==outCode0.all){x0=x;y0=y;CompOutCode(x0,y0,rect,&outCode0);}else{x1=x;y1=y;CompOutCode(x1,y1,rect,&outCode1);}}}while(!done);if(accept){line((int)x0,(int)y0,(int)x1,(int)y1);}}main(){ int gdriver=DETECT,gmode;Rectangle rect;rect.xmin=XL;rect.xmax=XR;rect.ymin=YB;rect.ymax=YT;initgraph(&gdriver,&gmode,"c:\\tc"); setcolor(12);line(XL,YT,XR,YT);line(XL,YB,XR,YB);line(XL,YT,XL,YB);line(XR,YT,XR,YB);setcolor(2);line(100,100,300,400);setcolor(WHITE);CSLineClip(100,100,300,400,&rect);getch();closegraph();}成绩评定：指导教师：。

《计算机图形学》实验报告《裁剪算法实验》姓名闫学森学号3013216087专业计算机班级3班天津大学计算机科学与技术学院2015年12 月1日一、实验目的实现Sutherland-Hodgman多边形裁剪算法二、实验内容自定义裁剪窗口和待裁剪直线段(或多边形)，采用不同颜色突出显示裁剪结果三、实验结果四、实验分析和总结Sutherland-Hodgman多边形裁剪算法是将原多边形进行左右下上四次裁剪。

其中进行两次分解? 第一次分解：将多边形关于矩形窗口的裁剪分解为它关于窗口四条边所在直线的裁剪；? 第二次分解：将多边形关于一条直线的裁剪分解为多边形各边关于该直线的裁剪。

四次裁剪相似，只要修改部分变量即可。

但是第一次修改时没有完全改掉，出来的图像不正确。

通过这次试验使我了解到如何运用计算机程序对窗口进行剪裁，了解到编码剪裁算法直观方便，速度较快，中点分割剪裁算法不用进行乘除运算，剪裁效率高, Sutherland-Hodgman 直线裁剪算法更快。

五、源代码// PolygonClipDemo.cpp : Defines the class behaviors for the application.//#include "stdafx.h"#include "PolygonClipDemo.h"#include "MainFrm.h"#ifdef _DEBUG#define new DEBUG_NEW#endif// CPolygonClipDemoAppBEGIN_MESSAGE_MAP(CPolygonClipDemoApp, CWinApp)ON_COMMAND(ID_APP_ABOUT, OnAppAbout)END_MESSAGE_MAP()// CPolygonClipDemoApp constructionCPolygonClipDemoApp::CPolygonClipDemoApp(){// TODO: add construction code here,// Place all significant initialization in InitInstance}// The one and only CPolygonClipDemoApp objectCPolygonClipDemoApp theApp;// CPolygonClipDemoApp initializationBOOL CPolygonClipDemoApp::InitInstance(){// InitCommonControls() is required on Windows XP if an application// manifest specifies use of ComCtl32.dll version 6 or later to enable// visual styles. Otherwise, any window creation will fail.InitCommonControls();CWinApp::InitInstance();// Standard initialization// If you are not using these features and wish to reduce the size// of your final executable, you should remove from the following// the specific initialization routines you do not need// Change the registry key under which our settings are stored// TODO: You should modify this string to be something appropriate// such as the name of your company or organizationSetRegistryKey(_T("Local AppWizard-Generated Applications"));// To create the main window, this code creates a new frame window// object and then sets it as the application's main window objectCMainFrame* pFrame = new CMainFrame;m_pMainWnd = pFrame;// create and load the frame with its resourcespFrame->LoadFrame(IDR_MAINFRAME,WS_OVERLAPPEDWINDOW | FWS_ADDTOTITLE, NULL,NULL);// The one and only window has been initialized, so show and update itpFrame->ShowWindow(SW_SHOW);pFrame->UpdateWindow();// call DragAcceptFiles only if there's a suffix// In an SDI app, this should occur after ProcessShellCommandreturn TRUE;}// CPolygonClipDemoApp message handlers// CAboutDlg dialog used for App Aboutclass CAboutDlg : public CDialog{public:CAboutDlg();// Dialog Dataenum { IDD = IDD_ABOUTBOX };protected:virtual void DoDataExchange(CDataExchange* pDX); // DDX/DDV support// Implementationprotected:DECLARE_MESSAGE_MAP()};CAboutDlg::CAboutDlg() : CDialog(CAboutDlg::IDD) {}void CAboutDlg::DoDataExchange(CDataExchange* pDX) {CDialog::DoDataExchange(pDX);}BEGIN_MESSAGE_MAP(CAboutDlg, CDialog)END_MESSAGE_MAP()// App command to run the dialogvoid CPolygonClipDemoApp::OnAppAbout(){CAboutDlg aboutDlg;aboutDlg.DoModal();}// CPolygonClipDemoApp message handlers。