扫描线种子填充算法
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实验2:多边形区域扫描线填充或种子填充计科102 蓝广森 1007300441一、实验目的通过实验,进一步理解和掌握几种常用多边形填充算法的基本原理掌握多边形区域填充算法的基本过程掌握在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、实验内容及要求实现多边形区域扫描线填充的有序边表算法,并将实现的算法应用于任意多边形的填充,要求多边形的顶点由键盘输入或鼠标拾取,填充要准确,不能多填也不能少填。
要求掌握边形区域扫描线填充的有序边表算法的基本原理和算法设计,画出算法实现的程序流程图,使用C或者VC++实现算法,并演示。
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。
72 8,9,4,7,9。
/* 4-connected flood-fill*/void FloodFill4(int x,int y,int fillColor,int oldColor){int current;current = GetPixel(x, y);if (current == oldColor){SetPixel(x, y, fillColor);floodFill4(x+1, y, fillColor, oldColor);floodFill4(x-1, y, fillColor, oldColor);floodFill4(x, y+1, fillColor, oldColor);floodFill4(x, y-1, fillColor, oldColor);}}图3-33 四连通泛填充算法的C语言实现图3-34 简单的种子填充算法的填充实例从图3-34(b)可知,某些像素被多次压入堆栈,而且算法所需的堆栈空间较大,堆栈深度也比较深,而且因为每次递归调用只填充一个像素,所以算法的效率也比较低。
如果待填充的区域较大,区域内包含的像素较多,不仅填充速度慢,更重要的是很可能会导致堆栈溢出,这是种子填充算法的致命弱点。
能否利用扫描线的连贯性,每次递归调用填充一行像素,并同时减少压入堆栈的像素数目呢?答案是肯定的,这就是所谓的扫描线种子填充算法。
3.4.6 扫描线种子填充算法扫描线种子填充算法(Scan Line Seed Fill Algorithm)采用使堆栈尺寸极小化即减少压入堆栈的像素数目的方法,就是在任意一段连续的扫描线区段内只取一个像素作为种子像素压入堆栈。
该算法的描述如下。
(1)种子像素入栈。
(2)当栈为非空时,重复执行以下步骤。
①栈顶像素出栈。
②沿扫描线对出栈像素的左右像素进行填充,直到遇到边界像素为止。
③将上述区间内最左、最右像素记为x left和x right。
④在区间[x left, x right]内检查与当前扫描线相邻的上下两条扫描线是否全为边界像素或已填充的像素,若为非边界和未填充,则把每一区间的最右像素x right作为种子像素压入堆栈,重复执行步骤(2)。
第四讲 多边形填充算法重点:掌握图形学扫描线填充算法,种子填充算法,扫描线种子填充算法;难点:扫描线填充算法理解与实现;特别是各种数据结构的应用教学方法:课堂讨论式教学方法,基于问题式以及启发式教学方法相结合。
双语教学。
主要内容:1, 扫描线填充算法⑴ 多边形分为凸多边形、凹多边形、含内环的多边形。
① 凸: ② 凹③ 含内环 任意两顶点间的 任意两顶点间的连线均在多边形 连线有不在多边内 形内的部分a) 基本思想:i. 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。
b) 对于一条扫描线填充过程可以分为四个步骤:i.(1)求交(2)排序 ii.(3)配对(4)填色12345678② 步骤· 求交:计算扫描线与多边形各边的交点;· 排序:把所有交点按x 值递增顺序排序;· 配对:12,34,…,交点两两配对;· 填色:把交点对的象素置成多边形颜色,把交点对以外的象素置成背景色。
③ 活性边表算法:处理每一条扫描线时,仅计算和它相交的多边形的边· 活性边:当前扫描线与多边形相交的边;· 活性边表:存放扫描线与活性边交点(按X 递增顺序)的一张链表;8节点:第1项存当前扫描线与边的交点坐标x 值;第2项存从当前扫描线到下一条扫描线间x 的增量∆x ;第3项存边所交的扫描线的y max④ 算法· 增量法:令当前扫描线与多边形某一条边的交点的x 坐标为x ,则下一条扫描线与该边的交点不要重计算,只要加一个增量。
该边的直线方程为:ax+by+c=0;若y =y i ,x=x i ;则当y = y i+1时,x a b y c x b ai i i i ++=-⋅-=-111(); 其中∆x b a=- 为常数, · 算法过程polyfill (polygon, color)int color;多边形定义 polygondef ;{ for (各条扫描线i ){ 初始化新边表头指针NET [i];把y min = 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;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 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;}} /* polyfill */⑤问题及其求解问题1:扫描线与多边形顶点相交,交点的取舍。
实验二4-10一、实验题目扫描线种子填充算法是通过扫描线来填充多边形内的水平像素段,处理每条扫描线时仅需将其最右端像素入栈,可以有效提高填充效率。
请使用MFC编程填充图4-60所示的空心体汉字(四连通),填充效果如图4-61所示。
二、实验思想扫描线种子填充算法:先将种子像素入栈,种子像素为栈底像素,如果栈不为空,执行如下4步操作。
(1)栈顶像素出栈。
(2)沿扫描线对出栈像素的左右像素进行填充,直至遇到边界像素为止。
即每出栈一个像素,就对区域内包含该像素的整个连续区间进行填充。
(3)同时记录该区间,将区间最左端像素记为x left,最右端像素记为x right。
(4)在区间〔x left,x right〕中检查与当前扫描线相邻的上下两条扫描线的有关像素是否全为边界像素或已填充像素,若存在非边界且未填充的像素,则把未填充区间的最右端像素取作种子像素入栈。
三、实验代码void CTestView::OnLButtonDown(UINT nFlags, CPoint point)//左键按下函数{// TODO: Add your message handler code here and/or call defaultSeed=point;//选择种子位置CharFill();//进行填充CView::OnLButtonDown(nFlags, point);}void CTestView::CharFill()//文字填充函数{CRect Rect;GetClientRect(&Rect);CClientDC dc(this);COLORREF BoundColor;//边界色int Width=Rect.right-Rect.left;int Hight=Rect.bottom-Rect.top ;int Flag;int x0,y0,x,y;CPoint Point;std::vector<CPoint> FillBuffle;//定义CPoint类型的数组序列对象FillBuffle.reserve(10);//定义数组序列的大小FillBuffle.push_back(CPoint(Seed)); //把种子结点压入数组序列BoundColor=RGB(0,0,0);//定义边界色为黑色while(!FillBuffle.empty())//如果数组序列非空{Point=FillBuffle.front();//弹出数组序列头元素x=Point.x;y=Point.y;FillBuffle.erase(FillBuffle.begin());//清除数组序列内的元素dc.SetPixel(Point,Fillcolor);//绘制像素//判断像素的位置是否在图形内部x0=x+1;//右方判断while(dc.GetPixel(x0,y)!=BoundColor&&dc.GetPixel(x0,y)!=Fillcolor) {x0=x0+1;if(x0>=Width)//到达屏幕最右端{MessageBox("种子超出范围","警告");RedrawWindow();return;}}y0=y+1;//下方判断while(dc.GetPixel(x,y0)!=BoundColor&&dc.GetPixel(x,y0)!=Fillcolor) {y0=y0+1;if(y0>=Hight)//到达屏幕最下端{MessageBox("种子超出范围","警告");RedrawWindow();return;}}RightPoint.x=x0;//右边界内的左邻点x0=x-1;while(dc.GetPixel(x0,y)!=Fillcolor&&dc.GetPixel(x0,y)!=BoundColor){dc.SetPixel(x0,y,Fillcolor);x0=x0-1;if(x0<=0)//到达屏幕最左端{MessageBox("种子超出范围","警告");RedrawWindow();return;}}y0=y-1;while(dc.GetPixel(x,y0)!=BoundColor&&dc.GetPixel(x,y0)!=Fillcolor){y0=y0-1;if(y0<=0)//到达屏幕最上端{MessageBox("种子超出范围","警告");RedrawWindow();return;}}LeftPoint.x=x0+1;//左边界内的右邻点x0=LeftPoint.x;y=y+1;//下一条扫描线while(x0<RightPoint.x){Flag=0;while((dc.GetPixel(x0,y)!=Fillcolor)&&(dc.GetPixel(x0,y)!=BoundColor)) {if(Flag==0)Flag=1;x0++ ;}if(Flag==1){if((x0==RightPoint.x)&&(dc.GetPixel(x0,y)!=Fillcolor)&&(dc.GetPixel(x0,y)!=BoundColor))FillBuffle.push_back(CPoint(x0,y));//进入数组序列else{FillBuffle.push_back(CPoint(x0-1,y));}Flag=0;}PointNext.x=x0;while(((dc.GetPixel(x0,y)==Fillcolor)&&(x0<RightPoint.x))||((dc.GetPixel(x0,y)==BoundColor) &&(x0<RightPoint.x))){x0 ++;}}x0=LeftPoint.x;y=y-2;while(x0<RightPoint.x){Flag=0;while((dc.GetPixel(x0,y)!=Fillcolor)&&(dc.GetPixel(x0,y)!=BoundColor)&&(x0<RightPoint.x)) {if(Flag==0)Flag=1;x0++ ;}if(Flag==1){if((x0==RightPoint.x)&&(dc.GetPixel(x0,y)!=Fillcolor)&&(dc.GetPixel(x0,y)!=BoundColor))FillBuffle.push_back(CPoint(x0,y));else{FillBuffle.push_back(CPoint(x0-1,y));}Flag=0;}PointNext.x=x0;while((dc.GetPixel(x0,y)==Fillcolor&&x0<RightPoint.x)||(dc.GetPixel(x0,y)==BoundColor&&x 0<RightPoint.x)){x0++;}}}FillBuffle.clear();return;}void CTestView::OnMENUFill(){// TODO: Add your command handler code hereRedrawWindow();MessageBox("请在空心字体内部单击鼠标左键!","提示");}四、实验结果截图。
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 <stdio.h>#include <conio.h>#include <graphics.h>#include <malloc.h>#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;}SeqStack;//初始化栈操作void InitStack(SeqStack *&S){S=(SeqStack *)malloc(sizeof(SeqStack));S->top=-1;}//种子点栈置空;void setstackempty (SeqStack *S){S->top==-1;}//种子点栈状态检测函数int isstackempty (SeqStack *S){if(S->top==-1)return true; //空栈返回trueelsereturn false; //非空栈返回false}//种子点入栈;int stackpush (SeqStack *&S,Seed point){if(S->top==Stack_Size-1)//栈已满,返回false return false;S->top++;//栈未满,栈顶元素加1S->Point[S->top]= point;return true;}//取栈顶元素;int stackpop (SeqStack *&S,Seed &point){if(S->top==-1)//栈为空,返回falsereturn false;point=S->Point[S->top];S->top --;//栈未空,top减1return true;}//画圆void CirclePoints (int xc, int yc, int x, int y, int Color) {putpixel (xc + x, yc + y, Color);putpixel (xc + x, yc - y, Color);putpixel (xc - x, yc + y, Color);putpixel (xc - x, yc - y, Color);putpixel (xc + y, yc + x, Color);putpixel (xc + y, yc - x, Color);putpixel (xc - y, yc + x, Color);putpixel (xc - y, yc - x, Color); }//中点画圆算法void MidpointCircle(int radius, int Color) {int x, y;float d;x=0;y=radius;d=5.0/4-radius;CirclePoints(250,250,x,y,Color);while(x<y){if (d<0){d+=x*2.0+3;}else{d+=(x-y)*2.0+5;y--;}x++;CirclePoints(250,250,x,y,Color);}}//四连通扫描线算法void ScanLineFill4(int x, int y, int oldcolor, int newcolor) {int xl, xr, i;bool SpanNeedFill;Seed pt;//种子点SeqStack *S;//定义顺序栈InitStack(S);//定义了栈之后必须把栈先初始化setstackempty(S);//种子点栈置空;pt.x = x;pt.y = y;stackpush (S,pt); // 种子点(x, y)入栈while (!isstackempty(S)){stackpop (S,pt);//取种子点y = pt.y;x = pt.x;while (getpixel (x,y)==oldcolor) {// 从种子点开始向右填充putpixel (x, y, newcolor);x++;}xr = x -1;x = pt.x -1;while (getpixel (x,y)==oldcolor) { // 从种子点开始向左填充putpixel (x, y, newcolor);x--;}xl = x + 1;x = xl;y = y +1; // 处理上面一条扫描线while (x < xr){SpanNeedFill = false;while (getpixel (x, y)==oldcolor){SpanNeedFill = true;x++ ;} // 待填充区段搜索完毕if (SpanNeedFill){// 将右端点作为种子点入栈pt.x = x - 1;pt.y = y;stackpush (S,pt);SpanNeedFill = false;} //继续向右检查以防遗漏while ((getpixel (x, y)!=oldcolor) && (x< xr)) x++;} //上一条扫描线上检查完毕x = xl;y=y-2; // 处理下面一条扫描线while (x < xr){SpanNeedFill = false;while (getpixel (x, y)==oldcolor){SpanNeedFill=true;x++ ;}if (SpanNeedFill){pt.x= x - 1;pt.y = y;stackpush (S,pt);SpanNeedFill=false;}while ((getpixel (x, y)!=oldcolor) && (x < xr))x++;}}}//主函数检测void main(){int radius,color;int x,y;//种子点int oldcolor,newcolor;//原色与填充色//输入参数值printf("input radius and color:\n");//画圆参数scanf("%d,%d",&radius,&color);printf("input x and y:\n"); //读入内点scanf("%d,%d", &x, &y);printf("input oldcolor and newcolor:\n"); //读入原色与填充色scanf("%d,%d", &oldcolor, &newcolor);int gdriver = DETECT,gmode;initgraph(&gdriver, &gmode, "c:\\tc");// 用背景色清空屏幕cleardevice();// 设置绘图色为红色setcolor(RED);MidpointCircle(radius,color);//用中点画圆算法画圆rectangle(150, 150, 350, 350);//再画一个矩形区域ScanLineFill4 (x,y,oldcolor,newcolor);//扫描线区域填充getch();closegraph();}五.运行结果与讨论:测试结果1:测试结果2:六.实验分析与讨论:1.通过借助栈这一数据结构,完成了区域填充的扫描线算法的实现,并利用以前所学的画圆等算法,进行综合运用,在此基础上进行扩充,设计多种图案,进行扫描线填充算法的检测,都得到了理想的结果,体现了算法的有效性;2.栈的数据结构给种子点的操作带来了极大的方便,为算法的实现提供了便利,同时还提高了算法的复用性和可靠性;3.此扫描线填充算法能够对多种图案进行填充,展现了算法的实用性。
扫描线填充种子填充算法(原创完整版)// 计算机图形学View.cpp : implementation of the CMyView class//// 种子填充和扫描线填充算法// Author:: codeants_for_sdau2012// Date::2014/10/24#include "stdafx.h"#include "计算机图形学.h"#include "计算机图形学Doc.h"#include "计算机图形学View.h"#include "DDA.h"#include "afxtempl.h"#include#include#include#include "debug1.h"#include "xyz_dialog.h"#ifdef _DEBUG#define new DEBUG_NEW#undef THIS_FILEstatic char THIS_FILE[] = __FILE__;#endifusing namespace std;/////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// CMyViewIMPLEMENT_DYNCREATE(CMyView, CView)BEGIN_MESSAGE_MAP(CMyView, CView)//{{AFX_MSG_MAP(CMyView)ON_COMMAND(ID_MENUITEM32771, OnDDA)ON_COMMAND(ID_MENUITEM32772, OnBrem)ON_COMMAND(ID_MENUITEM32773, OnSqureBrush)ON_COMMAND(ID_MENUITEM32774, Onseek1)ON_COMMAND(ID_MENUITEM32775, OnSeekin8)ON_COMMAND(ID_MENUITEM32776, OnAETLine)//}}AFX_MSG_MAP// Standard printing commandsON_COMMAND(ID_FILE_PRINT, CView::OnFilePrint)ON_COMMAND(ID_FILE_PRINT_DIRECT, CView::OnFilePrint) ON_COMMAND(ID_FILE_PRINT_PREVIEW,CView::OnFilePrintPreview) END_MESSAGE_MAP()/////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// CMyView construction/destructionCMyView::CMyView(){// TODO: add construction code here}CMyView::~CMyView(){}BOOL CMyView::PreCreateWindow(CREATESTRUCT& cs){// TODO: Modify the Window class or styles here by modifying// the CREATESTRUCT csreturn CView::PreCreateWindow(cs);}/////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// CMyView drawingvoid CMyView::OnDraw(CDC* pDC){CMyDoc* pDoc = GetDocument();ASSERT_V ALID(pDoc);// TODO: add draw code for native data here}/////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// CMyView printingBOOL CMyView::OnPreparePrinting(CPrintInfo* pInfo){// default preparationreturn DoPreparePrinting(pInfo);}void CMyView::OnBeginPrinting(CDC* /*pDC*/, CPrintInfo* /*pInfo*/) {// TODO: add extra initialization before printing}void CMyView::OnEndPrinting(CDC* /*pDC*/, CPrintInfo* /*pInfo*/) {// TODO: add cleanup after printing}/////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// CMyView diagnostics#ifdef _DEBUGvoid CMyView::AssertValid() constCView::AssertValid();}void CMyView::Dump(CDumpContext& dc) const{CView::Dump(dc);}CMyDoc* CMyView::GetDocument() // non-debug version is inline{ASSERT(m_pDocument->IsKindOf(RUNTIME_CLASS(CMyDo c)));return (CMyDoc*)m_pDocument;}#endif //_DEBUG/////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////// CMyView message handlersvoid swap(int& xt,int& yt){int tmp=xt;xt=yt;yt=tmp;}void DDAxt(int x0,int y0,int x1,int y1,int color,CDC* pDC){int x;float dx,dy,k;dx=x1-x0;dy=y1-y0;if(dx==0)if(y1<y0)< bdsfid="172" p=""></y0)<>swap(y1,y0);for(int y=y0;y<y1;y++)< bdsfid="175" p=""></y1;y++)<> {pDC->SetPixel(x1,y,color);}return;}k=dy/dx; double y=y0;if(x0>x1){swap(x0,x1);swap(y0,y1);}for(x=x0;x<=x1;x++){pDC->SetPixel(x,int (y+0.5), color);y=y+k;}}int x0,y0,x1,y1;void CMyView::OnDDA(){DDA s1;//debug1 d1;s1.DoModal();//Invalidate();//UpdateData(true);x0=s1.m_x0;y0=s1.m_y0;x1=s1.m_x1;y1=s1.m_y1;//UpdateData(false);//s1.EndDialog(3);CDC* pDC;pDC=GetDC();CMyDoc* pDoc = GetDocument();ASSERT_V ALID(pDoc);DDAxt(x0,y0,x1,y1,RGB(255,0,255),pDC);}void Brem(int x0,int y0,int x1,int y1,int color,CDC* pDC) { double xt,yt,k,b;double dx,dy,d0,dt1,dt2;if(x0>x1){swap(x0,x1);swap(y0,y1);}dx=x1-x0,dy=y1-y0;if(x1==x0){if(y1<y0)< bdsfid="225" p=""></y0)<>swap(y1,y0);for(int y=y0;y<y1;y++)< bdsfid="228" p=""></y1;y++)<> {pDC->SetPixel(x1,y,color);}return;}k=(y1-y0)/(x1-x0);b=(x1*y0-x0*y1)/(x1-x0);if(k<=1&&k>=0){d0=dx-2*dy;dt1=2*dx-2*dy;dt2=-2*dy;int y=y0;for(int x=x0;x<=x1;x++){if(d0<0){y++;d0+=dt1;}else d0+=dt2;pDC->SetPixel(x,y,color);}}else if(k>1){if(y1<y0)< bdsfid="256" p=""></y0)<> {swap(x1,x0);swap(y1,y0);dx=-dx;dy=-dy;}d0=dx-2*dy;dt1=2*dy-2*dx;dt2=-2*dx;int x=x0;for(int y=y0;y<=y1;y++){if(d0<0){x++;d0+=dt1;}else d0+=dt2;pDC->SetPixel(x,y,color);}}else if(k<0&&k>=-1){if(x1<x0)< bdsfid="281" p=""></x0)<> {swap(x1,x0);swap(y1,y0);dx=-dx;dy=-dy;}d0=-dx;dt1=-2*dx-2*dy;dt2=-2*dy;int y=y0;for(int x=x0;x<=x1;x++){if(d0>=0){y--;d0+=dt1;}else d0+=dt2;pDC->SetPixel(x,y,color);}}else if(k<-1){if(y1<y0)< bdsfid="306" p=""></y0)<> {swap(x1,x0);swap(y1,y0);dx=-dx;dy=-dy;}d0=-dy;dt1=-2*dy-2*dx;dt2=-2*dx;int x=x0;for(int y=y0;y<=y1;x++){if(d0>=0){x--;d0+=dt1;}else d0+=dt2;pDC->SetPixel(x,y,color);}}}void CMyView::OnBrem(){DDA s1;//debug1 d1;s1.DoModal();//Invalidate();//UpdateData(true);x0=s1.m_x0;y0=s1.m_y0;x1=s1.m_x1;y1=s1.m_y1;//UpdateData(false);//s1.EndDialog(3);CDC* pDC;pDC=GetDC();CMyDoc* pDoc = GetDocument();ASSERT_V ALID(pDoc);Brem(x0,y0,x1,y1,RGB(255,0,255),pDC);}void squr(int x0,int y0,int x1,int y1,int color,CDC* pDC) { pDC->SetPixel(x0,y0,color);pDC->SetPixel(x0+1,y0,color);pDC->SetPixel(x0+1,y0+1,color);pDC->SetPixel(x0+1,y0-1,color);pDC->SetPixel(x0,y0+1,color);pDC->SetPixel(x0,y0-1,color);pDC->SetPixel(x0-1,y0,color);pDC->SetPixel(x0-1,y0+1,color);pDC->SetPixel(x0-1,y0-1,color);pDC->SetPixel(x1,y1,color);pDC->SetPixel(x1+1,y1,color);pDC->SetPixel(x1+1,y1+1,color);pDC->SetPixel(x1+1,y1-1,color);pDC->SetPixel(x1,y1+1,color);pDC->SetPixel(x1,y1-1,color);pDC->SetPixel(x1-1,y1,color);pDC->SetPixel(x1-1,y1+1,color);pDC->SetPixel(x1-1,y1-1,color);}void CMyView::OnSqureBrush(){DDA s1;s1.DoModal();//Invalidate();//UpdateData(true);x0=s1.m_x0;y0=s1.m_y0;x1=s1.m_x1;y1=s1.m_y1;//UpdateData(false);//s1.EndDialog(3);CDC* pDC;pDC=GetDC();CMyDoc* pDoc = GetDocument(); ASSERT_V ALID(pDoc);Brem(x0,y0,x1,y1,RGB(255,0,255),pDC); Brem(x0,y0,101,1001,RGB(255,0,255),pDC); //squr(x0,y0,x1,y1,RGB(255,0,255),pDC);}void seekIn(int x,int y,int color,CDC* pDC)//4方向的填充{ CArray my1;//CArray *first,*rear;my1.Add(CPoint(x,y));pDC->SetPixel(x,y,color);//first=&my1.ElementAt(0);//int first=0,rear=1;while(my1.GetSize()!=0){CPoint p=my1.GetAt(0);my1.RemoveAt(0);CPoint tmp=CPoint(p.x+1,p.y);if(pDC->GetPixel(tmp)!=color){pDC->SetPixel(p.x+1,p.y,color);my1.Add(tmp);}tmp=CPoint(p.x-1,p.y);if(pDC->GetPixel(tmp)!=color){pDC->SetPixel(p.x-1,p.y,color);my1.Add(tmp);}tmp=CPoint(p.x,p.y+1);if(pDC->GetPixel(tmp)!=color){pDC->SetPixel(p.x,p.y+1,color);my1.Add(tmp);}tmp=CPoint(p.x,p.y-1);if(pDC->GetPixel(tmp)!=color){pDC->SetPixel(p.x,p.y-1,color);my1.Add(tmp);}}}void seekIn8(int x,int y,int color,CDC* pDC)//8方向的填充{ CArray my1;//CArray *first,*rear;my1.Add(CPoint(x,y));pDC->SetPixel(x,y,color);//first=&my1.ElementAt(0);//int first=0,rear=1;while(my1.GetSize()!=0){CPoint p=my1.GetAt(0);my1.RemoveAt(0);CPoint tmp=CPoint(p.x+1,p.y);if(pDC->GetPixel(tmp)!=color){pDC->SetPixel(p.x+1,p.y,color);my1.Add(tmp);}tmp=CPoint(p.x-1,p.y);if(pDC->GetPixel(tmp)!=color){pDC->SetPixel(p.x-1,p.y,color);my1.Add(tmp);tmp=CPoint(p.x,p.y+1);if(pDC->GetPixel(tmp)!=color) {pDC->SetPixel(p.x,p.y+1,color); my1.Add(tmp);}tmp=CPoint(p.x,p.y-1);if(pDC->GetPixel(tmp)!=color) {pDC->SetPixel(p.x,p.y-1,color); my1.Add(tmp);}tmp=CPoint(p.x+1,p.y+1);if(pDC->GetPixel(tmp)!=color) {pDC->SetPixel(p.x+1,p.y+1,color); my1.Add(tmp);}tmp=CPoint(p.x-1,p.y+1);if(pDC->GetPixel(tmp)!=color) {pDC->SetPixel(p.x-1,p.y+1,color); my1.Add(tmp);}tmp=CPoint(p.x-1,p.y-1);if(pDC->GetPixel(tmp)!=color) {pDC->SetPixel(p.x-1,p.y-1,color); my1.Add(tmp);tmp=CPoint(p.x+1,p.y-1);if(pDC->GetPixel(tmp)!=color){pDC->SetPixel(p.x+1,p.y-1,color);my1.Add(tmp);}}}void CMyView::Onseek1()//四方向的种子填充算法{ CDC* pDC;pDC=GetDC();CMyDoc* pDoc = GetDocument();ASSERT_V ALID(pDoc);CPoint p[4];p[0]=CPoint(20,40);p[1]=CPoint(20,400);p[2]=CPoint(200,400);p[3]=CPoint(200,40);int color=RGB(255,0,255);pDC->MoveTo(p[0]);for(int i=1;i<=3;i++){pDC->LineT o(p[i]);}pDC->LineT o(p[0]);color=pDC->GetPixel(p[1]);seekIn(110,220,color,pDC);}void CMyView::OnSeekin8() //8方向的种子填充算法{CDC* pDC;pDC=GetDC();CMyDoc* pDoc = GetDocument(); ASSERT_V ALID(pDoc);CPoint p[4];p[0]=CPoint(320,40);p[1]=CPoint(320,400);p[2]=CPoint(500,400);p[3]=CPoint(500,40);int color=RGB(255,0,255);pDC->MoveTo(p[0]);for(int i=1;i<=3;i++){pDC->LineT o(p[i]);}pDC->LineT o(p[0]);color=pDC->GetPixel(p[1]);seekIn8(410,220,color,pDC);}//扫描线填充struct edge//edge信息{double xi;double dx;int ymax;bool operator <(edge& S)const{return xi<s.xi;< bdsfid="539" p=""></s.xi;<> }};void initLineNewedge(vector< list >& ve,vector& py,int ymin,int ymax)//初始化边参数{edge e;int sz=py.size();for(int i=0;i<sz;i++)< bdsfid="549" p=""></sz;i++)<>{CPoint& ps=py[i];CPoint& pe=py[(i+1)%sz];CPoint& pee=py[(i+2)%sz];CPoint& pss=py[(i-1+sz)%sz];if(pe.y!=ps.y){e.dx=(double)(pe.x-ps.x)/(double)(pe.y-ps.y);if(pe.y>ps.y){e.xi=ps.x;if(pee.y>=pe.y) e.ymax=pe.y-1;else e.ymax=pe.y;ve[ps.y-ymin].push_front(e);}else{e.xi=pe.x;if(pss.y>=ps.y) e.ymax=ps.y-1;else e.ymax=ps.y;ve[pe.y-ymin].push_front(e);}}}void insertNetListT oAet(list& st,list& aet)//插入活动边{for(list::iterator it=st.begin();it!=st.end();it++)aet.push_front((*it));}void fillScannLine(list& st,int y,int color,CDC* pDC)//填充{CPen pen;pen.CreatePen(PS_SOLID,2,RGB(255,0,255));CPen* pOldPen=pDC->SelectObject(&pen);int sz=st.size();for(list::iterator it=st.begin();it!=st.end();++it){pDC->MoveTo(CPoint((*it).xi,y));++it;pDC->LineT o(CPoint((*it).xi,y));}pDC->SelectObject(pOldPen);}void RemoveNonActiveLine(list& st,int y)//删除非活动边{for(list::iterator it=st.begin();it!=st.end();){if((*it).ymax==y)it=st.erase(it);else it++;}}void UpdateAetEdgeInfo(edge& e)e.xi += e.dx;}void updateAndResortAet(list& st)//更新活动边和对活动边进行排序{for(list::iterator it=st.begin();it!=st.end();it++){(*it).xi+=(*it).dx;}st.sort();}void hzLine(vector& py,CDC* pDC){int sz=py.size();CPen newpen;newpen.CreatePen(PS_SOLID,1,RGB(255,0,255));CPen* pOldPen=pDC->SelectObject(&newpen);for(int i=1;i<sz;i++)< bdsfid="631" p=""></sz;i++)<>{if(py[i].y==py[i-1].y){pDC->MoveTo(CPoint(py[i-1].x,py[i-1].y));pDC->LineT o(CPoint(py[i].x,py[i].y));}}if(py[sz-1].y==py[0].y){pDC->MoveTo(CPoint(py[0].x,py[0].y));pDC->LineT o(CPoint(py[sz-1].x,py[sz-1].y));}pDC->SelectObject(pOldPen);}void CMyView::OnAETLine(){vector py;py.clear();int ymax=-1000001,ymin=1000001;/*xyz_dialog xz[6];for(int i=0;i<6;i++){xz[i].DoModal();UpdateData(true);if(ymaxelse if(ymin>xz[i].m_y) ymin=xz[i].m_y; py.push_back(CPoint(xz[i].m_x,xz[i].m_y)); UpdateData(false);}*/CPoint p[6];p[0]=CPoint(200,40);p[1]=CPoint(200,300);p[2]=CPoint(350,170);p[3]=CPoint(400,170);p[4]=CPoint(500,300);p[5]=CPoint(500,40);ymin=40;ymax=300;for(int i=0;i<6;i++){py.push_back(p[i]);}vector< list > ve(ymax-ymin+1);CDC* pDC;pDC=GetDC();CMyDoc* pDoc = GetDocument(); ASSERT_V ALID(pDoc); initLineNewedge(ve,py,ymin,ymax); hzLine(py,pDC);list aet;int color=RGB(255,0,255);//AfxMessageBox("hello world!"); for(int y=ymin;y<=ymax;y++) {insertNetListToAet(ve[y-ymin],aet); fillScannLine(aet,y,color,pDC); RemoveNonActiveLine(aet,y); updateAndResortAet(aet);}}。
区域填充算法区域填充算法
下面将介绍两种常见的区域填充算法:扫描线填充算法和种子填充算法。
1. 扫描线填充算法(Scanline Fill Algorithm):
-扫描线填充算法基于扫描线的原理,从图像的上方向下扫描,对每条扫描线上的像素进行填充。
-算法流程如下:
-选择一个初始扫描线,例如选择图像的最上面一条扫描线;
-遍历该扫描线上的每一个像素,判断是否需要填充该像素;
-如果需要填充,则向区域内部延伸扫描线,同时判断该扫描线上的相邻像素是否需要填充;
-一直延伸扫描线,直到整个区域被填充完毕。
-扫描线填充算法的优点是简单、易于实现,但是算法的效率较低,在处理大尺寸区域时耗时较长。
2. 种子填充算法(Seed Fill Algorithm):
-种子填充算法基于种子点的概念,选择一个起始点作为种子点,然后根据预设的填充规则进行填充。
-算法流程如下:
-选择一个起始点作为种子点,将该点填充上颜色;
-判断该种子点的相邻像素是否需要填充,如果需要则将其填充;
-一直延伸填充,直到整个区域被填充完毕。
-种子填充算法的优点是效率较高,能够处理较大的区域,但是需要选择合适的填充规则,否则可能会导致填充区域不准确或者出现漏填的情况。
以上两种区域填充算法在实际应用中会根据具体的场景和需求选择合适的算法进行使用。
在实际实现时,还需要考虑一些特殊情况,如图像边界处理、扫描顺序等,以确保算法的正确性和效率。
任意多边形区域的快速填充算法一、前言任意多边形区域的快速填充算法是计算机图形学中的一个重要问题,其应用广泛,例如在计算机游戏、数字地图等领域中都有广泛的应用。
本文将介绍几种常见的任意多边形区域的快速填充算法,包括扫描线算法、边界填充算法、种子填充算法等。
二、扫描线算法扫描线算法是一种基于扫描线原理的填充算法,其基本思想是将区域划分为若干个水平方向上的扫描线,然后在每条扫描线上找到交点,并根据交点进行填充。
具体步骤如下:1. 将多边形顶点按照纵坐标从小到大排序;2. 从最小纵坐标开始,依次向上扫描每条水平方向上的线段;3. 对于每条水平方向上的线段,找到与之相交的多边形边界,并记录下所有交点;4. 根据相邻两个交点之间是否为奇数个来确定是否需要进行填充。
三、边界填充算法边界填充算法也是一种常见的任意多边形区域的快速填充算法,其基本思想是通过递归调用来进行填充。
具体步骤如下:1. 对于每个多边形边界上的像素点,将其标记为“边界点”;2. 从任意一个未填充的内部像素点开始,向四周搜索,如果遇到“边界点”则停止搜索,并将搜索路径上的所有像素点标记为已填充;3. 重复步骤2直到所有内部像素点都被填充。
四、种子填充算法种子填充算法也是一种常见的任意多边形区域的快速填充算法,其基本思想是通过找到一个内部像素点作为“种子”,然后向四周扩散进行填充。
具体步骤如下:1. 随机选择一个内部像素点作为“种子”,并将其标记为已填充;2. 向四周搜索,如果遇到未被标记为已填充的像素,则将其标记为已填充,并加入到待处理列表中;3. 重复步骤2直到待处理列表为空。
五、总结以上介绍了几种常见的任意多边形区域的快速填充算法,每种算法都有其特定的优缺点,选择合适的算法需要根据具体的应用场景进行考虑。
在实际应用中,还需要考虑算法的效率、稳定性、可扩展性等方面的问题。
扫描线种子填充算法
扫描线种子填充算法的基本过程如下:当给定种子点(x, y)时,首先分别向左和向右两个方向填充种子点所在扫描线上的位于给定区域的一个区段,同时记下这个区段的范围[xLeft, xRight],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。
扫描线种子填充算法可由下列四个步骤实现:
(1) 初始化一个空的栈用于存放种子点,将种子点(x, y)入栈;
(2) 判断栈是否为空,如果栈为空则结束算法,否则取出栈顶元素作为当前扫描线的种子点(x, y),y是当前的扫描线;
(3) 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xLeft和xRight;
(4) 分别检查与当前扫描线相邻的y - 1和y + 1两条扫描线在区间[xLeft, xRight]中的像素,从xLeft开始向xRight方向搜索,若存在非边界且未填充的像素点,则找出这些相邻的像素点中最右边的一个,并将其作为种子点压入栈中,然后返回第(2)步;
这个算法中最关键的是第(4)步,就是从当前扫描线的上一条扫描线和下一条扫描线中寻找新的种子点。
如果新扫描线上实际点的区间比当前扫描线的[xLeft, xRight]区间大,而且是连续的情况下,算法的第(3)步就处理了这种情况。
如图所示:
新扫描线区间增大且连续的情况
假设当前处理的扫描线是黄色点所在的第7行,则经过第3步处理后可以得到一个区间[6,10]。
然后第4步操作,从相邻的第6行和第8行两条扫描线的第6列开始向右搜索,确定红色的两个点分别是第6行和第8行的种子点,于是按照顺序将(6, 10)和(8, 10)两个种子点入栈。
接下来的循环会处理(8, 10)这个种子点,根据算法第3步说明,会从(8, 10)开始向左和向右填充,由于中间没有边界点,因此填充会直到遇到边界为止,所以尽管第8行实际区域比第7行的区间[6,10]大,但是仍然得到了正确的填充。
如果新扫描线上实际点的区间比当前扫描线的[xLeft, xRight]区间大,而且中间有边界点的情况,算法又是怎么处理呢?算法描述中虽然没有明确对这种情况的处理方法,但是第4步确定上、下相邻扫描线的种子点的方法,以及靠右取点的原则,实际上暗含了从相邻扫描线绕过障碍点的方法。
如下图所示:
新扫描线区间增大且不连续的情况
算法第3步处理完第5行后,确定了区间[7, 9],相邻的第4行虽然实际范围比区间[7, 9]大,但是因为被(4, 6)这个边界点阻碍,使得在确定种子点(4, 9)后向左填充只能填充右边的第7列到第10列之间的区域,而左边的第3列到第5列之间的区域没有填充。
虽然作为第5行的相邻行,第一次对第4行的扫描根据靠右原则只确定了(4, 9)一个种子点。
但是对第3行处理完后,第4行的左边部分作为第3行下边的相邻行,再次得到扫描的机会。
第3行的区间是[3, 9],向左跨过了第6列这个障碍点,第2次扫描第4行的时候就从第3列开始,向右找,可以确定种子点(4, 5)。
这样第4行就有了两个种子点,就可以被完整地填充了。
由此可见,对于有障碍点的行,通过相邻边的关系,可以跨越障碍点,通过多次扫描得到完整的填充,算法已经隐含了对这种情况的处理。
扫描线种子填充算法的实现如下:
263 void ScanLineSeedFill(int x, int y, int new_color, int boundary_color)
264 {
265 std::stack<Point> stk;
266
267 stk.push(Point(x, y)); //第1步,种子点入站
268 while(!stk.empty())
269 {
270 Point seed = stk.top(); //第2步,取当前种子点
271 stk.pop();
272
273 //第3步,向左右填充
274 int count = FillLineRight(seed.x, seed.y, new_color, boundary_color);//向'cf?右'd3?填'cc?充'b3?
275 int xRight = seed.x + count - 1;
276 count = FillLineLeft(seed.x - 1, seed.y, new_color, boundary_color);//向'cf?左'd7?填'cc?充'b3?
277 int xLeft = seed.x - count;
278
279 //第4步,处理相邻两条扫描线
280 SearchLineNewSeed(stk, xLeft, xRight, seed.y - 1,
new_color,boundary_color);
281 SearchLineNewSeed(stk, xLeft, xRight, seed.y + 1,
new_color,boundary_color);
282 }
283 }
FillLineRight()和FillLineLeft()两个函数就是从种子点分别向右和向左填充颜色,直到遇到边界点,同时返回填充的点的个数。
这两个函数返回填充点的个数是为了正确调整当前种子点所在的扫描线的区间[xLeft, xRight]。
SearchLineNewSeed()函数完成算法第4步所描述的操作,就是在新扫描线上寻找种子点,并将种子点入栈,新扫描线的区间是xLeft和xRight参数确定的:
234 void SearchLineNewSeed(std::stack<Point>& stk, int xLeft, int xRight,
235 int y, int new_color, int boundary_color)
236 {
237 int xt = xLeft;
238 bool findNewSeed = false;
239
240 while(xt <= xRight)
241 {
242 findNewSeed = false;
243 while(IsPixelValid(xt, y, new_color, boundary_color) && (xt < xRight))
244 {
245 findNewSeed = true;
246 xt++;
247 }
248 if(findNewSeed)
249 {
250 if(IsPixelValid(xt, y, new_color, boundary_color) && (xt == xRight))
251 stk.push(Point(xt, y));
252 else
253 stk.push(Point(xt - 1, y));
254 }
255
256 /*向右跳过内部的无效点(处理区间右端有障碍点的情况)*/
257 int xspan = SkipInvalidInLine(xt, y, xRight, new_color, boundary_color);
258 xt += (xspan == 0) ? 1 : xspan;
259 /*处理特殊情况,以退出while(x<=xright)循环*/
260 }
261 }
最外层的while循环是为了保证区间[xLeft, xRight]右端被障碍点分隔成多段的
情况能够得到正确处理,通过外层while循环,可以确保为每一段都找到一个种子点。
内层的while循环只是为了找到每一段最右端的一个可填充点作为种子点。
SkipInvalidInLine()函数的作用就是跳过区间内的障碍点,确定下一个分隔段的开始位置。