种子填充算法
种子填充算法
一、实验目标1.了解基于种子填充算法的基本思想；2.掌握基于种子填充算法的算法实现；3.掌握栈的使用。
二、实验内容本次实验主要是实现递归种子填充算法、简单种子填充算法、扫描线种子填充算法以及区域图案填充算法。
种子填充算法原理简述：在开始介绍种子填充算法之前，首先也介绍两个概念，就是“4-连通算法”和“8-连通算法”。
既然是搜索就涉及到搜索的方向问题，从区域内任意一点出发，如果只是通过上、下、左、右四个方向搜索到达区域内的任意像素，则用这种方法填充的区域就称为四连通域，这种填充方法就称为“4-连通算法”。
如果从区域内任意一点出发，通过上、下、左、右、左上、左下、右上和右下全部八个方向到达区域内的任意像素，则这种方法填充的区域就称为八连通域，这种填充方法就称为“8-连通算法”。
种子填充算法采用的边界定义是区域边界上所有像素均具有某个特定的颜色值，区域内部所有像素均不取这一特定颜色，而边界外的像素则可以具有和边界相同的颜色值。
程序从（x，y）开始，先检测该点的颜色，如果它与边界色和填充色均不相同，就用填充色填充该点，然后检测相邻位置，以确定它们是否边界色和填充色，若不是，就填充该相邻点。
这个过程延续到已经检测完边界范围内的所有像素为止。
扫描线种子填充算法原理简述：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。
案例9 区域八邻接点种子填充算法
总结
八邻接点种子填充算法的种子像素可以位于区域的上方 多边形内或下方多边形内，填充过程不同，但都可以获得一 致的填充效果。
（a）多边形
（b）连接点放大效果图 图9-1八连通域
效果图
图9-2 效果图
原理算法
（1）调用颜色对话框读取填充色。 （2）绘制多边形区域。 （3）设置默认边界色为黑色，默认种子色为蓝色。 （4）鼠标选择种子的像素的坐标（x0,y0）位置，执行x=x0±1与 y=y0±1操作，判断x或y是否到达客户区边界。如果x或y到达客户区边 界，给出“种子不在图形之内”的警告信息，重新选择种子像素的位 置。 （5）将多边形区域内的种子像素入栈。 （6）如果栈不为空，将栈顶像素出栈，用种子色绘制出栈像素。 （7）按左、左上、上、右上、右、右下、下、左下顺序搜索出栈像素 的八个邻接点像素。如果相邻像素的颜色不是边界色并且不是种子色 ，将其入栈，否则丢弃。 （8）重复步骤（6），直到栈为空。
程序代码
填充函数 while(pHead->pNext!=NULL)//如果栈不为空 { CP2 PopPoint; Pop(PopPoint); pDC->SetPixelV(Round(PopPoint.x),Round(PopPoint.y),SeedClr); Left.x=PopPoint.x-1;//搜索出栈结点的左方像素 Left.y=PopPoint.y; PixelClr=pDC->GetPixel(Round(Left.x),Round(Left.y)); if(BoundaryClr!=PixelClr && SeedClr!=PixelClr)//不是边界色并且未置成填充色 Push(Left);//左方像素入栈 LeftTop.x=PopPoint.x-1; LeftTop.y=PopPoint.y+1;//搜索出栈结点的左上方像素 PixelClr=pDC->GetPixel(Round(LeftTop.x),Round(LeftTop.y));
计算机图形学扫描线种子填充算法
2.1 深度递归的种子填充算法
2.2 扫描线种子填充算法
2.1 深度递归的种子填充算法
种子填色又称边界填色(Boundary Filling)。 它的功能是，给出多边形光栅化后的边界位置及边 界色代码oundary_color，以及多边形内的一点(x, y)位置，要求将颜色fill_color填满多边形。
动画演示
扫描线种子填充算法特点
1. 该算法考虑了扫描线上象素的相关性，种子象 素不再代表一个孤立的象素，而是代表一个尚 未填充的区段。 2. 进栈时，只将每个区段选一个象素进栈（每个 区段最右边或最左边的象素），这样解决了堆 栈溢出的问题。 3. 种子出栈时，则填充整个区段。 4. 这样有机的结合：一边对尚未填充象素的登记 （象素进栈），一边进行填充（象素出栈）， 既可以节省堆栈空间，又可以实施快速填充。
3. 已知有一个5边形如下。建立新边表 NET，并写出每一条扫描线经过时活性边 表AET中的数据状态。
X ΔX Ymax
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Dx; 第3项存该边所交的最高扫描线号ymax； 第4项存指向下一条边的指针。
假定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△x。(连贯性) 设该边的直线方程为：ax+by+c=0； 若y＝yi，x=x i；则当y = y i+1时， x i+1=xi-b/a 其中ΔX= -b/a为常数， 另外使用增量法计算时，我们需要知道一条边 何时不再与下一条扫描线相交，以便及时把它从 活性边表中删除出去。
建立或调整AET(ActiveEdgeList)；
种子填充算法
种子填充算法
填充算法是随机化的有益的近似算法中的经典例子，用它来解决最大问题可以产生出理想的解决方案。
种子填充算法作为该算法的一种，经常被用来解决贪婪的最大化问题或者寻优，在有限的时间内求解传统最大化目标函数的最优解。
种子填充算法是一种常用的函数字符串优化技术，能以有限的步骤实现最大化随机化优化，在计算图形和调度任务中常用种子填充算法。
主要包括：
1.根据求解的问题，选择最优解种子。
种子是随机产生的群体或者求解器方程，用于准确确定最佳参数；
2.利用种子初始化函数字符串，以较小的步骤完成最大化优化，扩展函数字符串；
3.根据优化的状态和步骤，重新选择种子来改变最大化的结果；
4.重复多步优化，可以得到不同的最优解，对于优化准确率很高。
种子填充算法的优势在于准确地得到期望解，比其它采用搜索的近似解决办法更加精确，且由于经过多次记录，每次重播都能产生一样的最优解。
另外，由于每次迭代中用到种子，可以在不影响目标函数的性能情况下改变最终的优化结果。
种子填充算法目前在理论上和实际应用中都得到了广泛的使用，如求解细胞自动机的模拟、排列调度问题、视觉语义地图等，所有这些问题都是可行空间有限，而且受限于时间和空间，在这些情况下种子填充算法可以有效提高解决问题的效率。
第3章 填充
3.5.2 多边形域填充 常用的填充方法是按扫描线顺序，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 间的像素，即完成填充工作，简称为扫描线填充算 法。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，该方法适用于自动填充。
1．多边形域的填充步骤 一般多边形的填充过程，对于一条扫描线，可以分为 4个步骤： (1) 求交：计算扫描线与多边形各边的交点。 (2) 排序：把所有交点按x递增顺序进行排序。 (3) 交点配对：第1个与第2个，第3个与第4个等两两配对， 每对交点就代表扫描线与多边形的一个相交区间。 (4) 区间填色：把这些相交区间内的像素置成多边形颜色。
对例3.4重新使用改进后的简单种子填充算法步骤如下。 解： (1) 种子像素(3, 2)入栈并着色。 (2) 出栈(3, 2)。入栈(2, 2)、(3, 3)、(4, 2)、(3, 1)并着色。 (3) 出栈(3, 1)。入栈(2, 1)、(4, 1)并着色。 (4) 出栈(4, 1)。 (5) 出栈(2, 1)。 (6) 出栈(4, 2)。 (7) 出栈(3, 3)。入栈(2, 3)并着色。 (8) 出栈(2, 3)。 (9) 出栈(2, 2)。入栈(1, 2)并着色。 (10) 出栈(1, 2)，栈空结束。
3.5 区域填充
3.5.1 种子填充算法
(1) 内定义区域：区域内所有像素着相同颜色，区 域外像素着另一种颜色。区域填充是将区域内所有 像素的颜色置为新颜色。这种填充又称为泛填充， 如图3-46所示。
图3-46 区域的内点表示
(2) 边界定义区域：区域边界像素着特定颜色，区 域内像素不取特定颜色。区域填充是将区域内所有 像素的颜色置为边界像素颜色或新颜色。这种填充 称为边界填充，如图3-47所示。
10.3 种子算法
• 1、扫描线填充 • 算法基本过程：给定种子点，首先填充种子 点所在扫描线上给定的一个区段，然后确定与这 一区段相连通的上、下两条扫描线上位于该区段 内是否存在需要填充的新区段，如果存在，就填 充并依次保存下来。反复这个过程，直到填充结 束。
• 2、种子填充算法又称为边界填充算法 • P396
•
在压栈的过程中，每有一个数据压入堆 栈，就放在和前一个单元相连的后面一个 单元中，堆栈指示器中的地址自动加1。读 取这些数据时，按照堆栈指示器中的地址 读取数据，堆栈指示器中的地址数自动减 1。 这个过程叫做“弹出pop”。如此就实现了 后进先出的原则。
• 漫水法：是对内定义区域进行填充的算法， 它的基本方法：首先在区域内测试一点(x,y) 的象素值，看其是否具有原始给定的值， 也即决定该点是否在区域内且未被填充过， 如果是，则改变其颜色或亮度，然后再在 其四个或八个方向上扩展，继续测试，通 过递归调用，实现四连通式或八连通式的 区域填充。
堆栈(Stack)的几点介绍： 1、堆栈都是一种数据项按序排列的数据 结构，只能在一端(称为栈顶(top))对数据项进 行插入和删除。要点：堆：顺序随意；栈：后 进先出(Last-In/First-Out)。堆和栈是两个不同 的概念。堆（heap）上分配的内存，系统不 释放，而且是动态分配的。栈（stack）上分 配的内存系统会自动释放，它是静态分配的。 运行时栈叫堆栈。栈的分配是从内存的高地址 域的过程中不关心区 域的形状，而是通过获得区域内部的任何一个像 素，并以这个像素为种子，不断扩大填充的面积， 最终覆盖整个填充区域。这个算法的关键是连通 像素的搜索和边界的判断。
• (1)连通像素的搜索：P397 • (2)边界的判断：P398
• 堆栈
计算机图形学四连通区域种子填充算法实验
计算机图形学四连通区域种子填充算法实验————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期:ﻩ《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!=bo ｒｄerCoｌor&&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<ｇlut.h>＃ｉｎｃlｕde<ｓtdｌib．h>＃ｉncｌudｅ<math．h>#include<ｗindowｓ.h＞voidｉniｔ（vｏid）{ glCｌearColor(１．０，１.0,1．0,0.０）；glMatrixMoｄｅ（ＧL_PROJＥCTION）;gｌｕOrtho２D（０．0，30０．0，０.0,30０.0);}voｉd setPixel(inｔx，ｉnｔy,lｏｎｇｆillCoｌor）{ ｇlColor3f（fｉllCoｌoｒ<<16,filｌCoｌor<<８,fillCｏloｒ)；ｇlＢｅgin（ＧL_ＰＯINTＳ);ｇlＶｅｒteｘ2i（x,y）;ｇlEnｄ();}ｖｏｉｄboundaryFill４(iｎt x,ｉnｔy,lｏng fillＣolor,lｏng bordeｒColor）{ unｓｉgneｄchａr paｒams[3];loｎg interioｒCoｌoｒ;glRｅaｄPixels(ｘ，y,1,1,GL_RGB,GＬ＿UNSIＧNＥD_BYＴE,par ａms）;interiorCoｌoｒ=RGB(paraｍs[0],ｐarａms[１］,paｒaｍs[2])；ｉf(inteｒiorＣolor!=boｒderCｏloｒ＆＆inteｒiｏrCoｌｏr!=filｌColor){ setＰixeｌ(x，ｙ,fｉｌlCoｌｏr);ｂoundaryFill4（x＋1,y,filｌＣoｌｏr,ｂordeｒCｏlor);ｂｏunｄaｒyＦｉｌl4(ｘ-1，y，fiｌlＣolor,borderColor); boundaryFilｌ４(x,ｙ+1,ｆｉlｌColｏr,borｄeｒCoｌor)；ｂounｄarｙFill4(x，y-1，ｆｉllColｏr，ｂorｄerＣolor);} }voiｄlineＳegment(voｉd) {long bｏrｄerCｏｌoｒ=RGB（255，0,０);lｏngｆiｌlColoｒ=RGB（０，0，255）;glClｅar（ＧL_COＬOR＿BUFFER_BIT); glCｏloｒ３ｆ(２55，0,0); ｇlＢegｉn（GL_ＬINE＿ＬＯＯP);glVeｒtex2ｉ(0,４0);glVｅｒteｘ2i(2０,0);glＶertex２i(６0,0）；glＶeｒtｅx2ｉ(80，4０）;ｇlVｅｒtex2i(６0,80);gｌVertex２i(20,80);gｌＥnd();boundaryＦill4(６０,60，ｆｉllＣolor,ｂorderColｏr)；gｌFlush()；}voｉｄmain(ｉｎt argc,chａr＊*aｒgv）｛ｇlutIｎｉｔ(&ａr ｇc,aｒｇv);glｕtInitDｉsｐｌaｙMode(GLUＴ＿ＳＩNGLE｜GLUT_ＲGB); glutInitＷindowPｏsiｔion（1５0,10０）;gluｔIｎitWinｄoｗSizｅ(300,３0０）;glutＣreateＷｉｎdow（"种子填充"）；init();glutDisｐlayFｕｎｃ(lｉneＳegｍeｎt);gｌｕtMａinＬｏoｐ(）;}上实验课时机房的实验结果:后来的实验结果:glVｅrteｘ2i（0,40);gｌＶerteｘ２i（20，0);glVerｔex2i（60,０);glVerteｘ2i（８0，４０);gｌＶertｅx2ｉ(60，80);ｇlＶerteｘ2i(２0,80)；ｇlEnｄ();ｂｏｕndaryFｉlｌ4(60,60，ｆｉlｌCｏlor,ｂorderＣoｌor）；以上这段程序改成如下glVerｔex2ｉ(９0，40);glVｅrtｅx２i（１2０, １00）;ｇlVertex2i(90,1６0);glVertｅｘ２i(60, 160);ｇlVertex2i(60, ４０);glEnd()；bouｎｄaryFilｌ4(７0,6０,fiｌｌCｏｌoｒ,bｏｒderCoｌor); 改变参数后：再把ｇlVeｒｔｅx2i（9０，40);glVertｅｘ２i(120, 100）；glＶｅrｔex2i(90,160）;glＶerｔex2i(60, １6０）;glVｅrtex２i（６0, 40）;gｌＥnd（);bｏundaryFill4（70,6０,fiｌlCｏloｒ,boｒdｅrCｏlor）；改成glVeｒtex2i(100, １０0)；glVｅrteｘ2i(２00, 100);gｌVｅｒteｘ2ｉ(1５0,150);/／glVｅrteｘ2ｉ(60, 1６0);／/glVertｅx2i(6０, 40)；glＥnd();ｂoundaryFill4(150，1２0,fiｌlCｏlor，borｄerCoｌoｒ);后的结果如下图:实验总结:通过多组数据的测试，知道了上面算法的正确,普适性。
计算机图形学实验扫描线种子填充算法
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——区域填充算法（基本光栅图形算法）
计算机图形学——区域填充算法（基本光栅图形算法）⼀、区域填充概念区域：指已经表⽰成点阵形式的填充图形，是象素的集合。
区域填充：将区域内的⼀点（常称【种⼦点】）赋予给定颜⾊，然后将这种颜⾊扩展到整个区域内的过程。
区域填充算法要求区域是连通的，因为只有在连通区域中，才可能将种⼦点的颜⾊扩展到区域内的其它点。
1、区域有两种表⽰形式1）内点表⽰：枚举出区域内部的所有象素，内部所有象素着同⼀个颜⾊，边界像素着与内部象素不同的颜⾊。
2）边界表⽰：枚举出区域外部的所有象素，边界上的所有象素着同⼀个颜⾊，内部像素着与边界象素不同的颜⾊。
21）四向连通区域：从区域上⼀点出发可通过【上、下、左、右】四个⽅向移动的组合，在不越出区域的前提下，到达区域内的任意象素。
2）⼋向连通区域：从区域上⼀点出发可通过【上、下、左、右、左上、右上、左下、右下】⼋个⽅向移动的组合，在不越出区域的前提下，到达区域内的任意象素。
⼆、简单种⼦填充算法给定区域G⼀种⼦点（x, y）,⾸先判断该点是否是区域内的⼀点，如果是，则将该点填充为新的颜⾊，然后将该点周围的四个点（四连通）或⼋个点（⼋连通）作为新的种⼦点进⾏同样的处理，通过这种扩散完成对整个区域的填充。
这⾥给出⼀个四连通的种⼦填充算法（区域填充递归算法），使⽤【栈结构】来实现原理算法原理如下：种⼦像素⼊栈，当【栈⾮空】时重复如下三步：这⾥给出⼋连通的种⼦填充算法的代码：void flood_fill_8(int[] pixels, int x, int y, int old_color, int new_color){if(x<w&&x>0&&y<h&&y>0){if (pixels[y*w+x]==old_color){pixels[y*w+x]== new_color);flood_fill_8(pixels, x,y+1,old_color,new_color);flood_fill_8(pixels, x,y-1,old_color,new_color);flood_fill_8(pixels, x-1,y,old_color,new_color);flood_fill_8(pixels, x+1,y,old_color,new_color);flood_fill_8(pixels, x+1,y+1,old_color,new_color);flood_fill_8(pixels, x+1,y-1,old_color,new_color);flood_fill_8(pixels, x-1,y+1,old_color,new_color);flood_fill_8(pixels, x-1,y-1,old_color,new_color);}}}简单种⼦填充算法的不⾜a)有些像素会多次⼊栈，降低算法效率，栈结构占空间b)递归执⾏，算法简单，但效率不⾼，区域内每⼀像素都要进/出栈，费时费内存c)改进算法，减少递归次数，提⾼效率三、扫描线种⼦填充算法基本思想从给定的种⼦点开始，填充当前扫描线上种⼦点所在的⼀区段，然后确定与这⼀段相邻的上下两条扫描线上位于区域内的区段（需要填充的区间），从这些区间上各取⼀个种⼦点依次把它们存起来，作为下次填充的种⼦点。
第三讲区域填充
s.push(Point(x,y)); while(!s.empty()){
p=s.pop(); SetPixel(p.x ,p.y ,newvalue); if ((GetPixel(p.x,p.y-1) != boundaryvalue) &&(GetPixel(p.x,p.y-1) !=newvalue))
八连通区域 四连通区域
4.区域的连通性 （1）四连通 （2）八连通
5.种子填充算法 利用区域的连通性进行区域填充，除了需要
区域应该明确定义外，还需要事先给定一个区域 内部象素，这个象素称为种子。
做区域填充时，要对光栅网格进行遍历，找 出由种子出发能达到而又不穿过边界的所有象素。
这种利用连通性的填充，其主要优点是不受 区域不规则性的影响，主要缺点是需要事先知道 一个内部象素。
s.push(Point(p.x-1,p.y)); if ((GetPixel(p.x+1,p.y) != boundaryvalue) &&(GetPixel(p.x+1,p.y) !=newvalue))
s.push(Point(p.x+1,p.y)); } }
（3）扫描线种子填充算法(适用于边界定义的四 连通区域）
if(flag==1)
{ 1 s.push(Point(xid,y));
flag=0;
} //检查当前填充行是否被中断，若被中断，寻找左方第一个可填
充象素
//判断当前点是否为边界点//判断当前点是否为已填充点
填充算法实验报告
填充算法实验报告实验报告：填充算法研究与实验1. 实验目的填充算法在计算机图形学中有着广泛的应用，并且对于计算机图形学的发展有着重要意义。
本次实验旨在通过对填充算法的研究与实验，了解填充算法的原理和应用，掌握填充算法的基本实现方法，实现简单的填充效果。
2. 实验背景填充算法是计算机图形学中的一种常用算法，用于将指定区域进行填充。
填充算法可以应用于图像的编辑、区域选择、图像渲染等方面。
常见的填充算法包括区域种子填充算法、扫描线填充算法等。
3. 实验内容本次实验主要研究和实现了区域种子填充算法和扫描线填充算法。
区域种子填充算法是指通过指定一个待填充的种子点，在其周围的区域进行填充。
扫描线填充算法是指通过扫描图像的每一行，在特定条件下对像素进行填充。
在实验中，我们首先实现了区域种子填充算法。
通过在待填充的区域中选择一个点作为种子点，然后从指定点出发，通过递归或栈的方式对相邻的像素进行着色，直到遇到与起始点像素颜色不同的像素为止，从而完成填充效果。
其次，我们实现了扫描线填充算法。
这种算法的核心是扫描图像的每一行，在每一行上找到待填充区域的边界并将其记录下来，然后根据边界的位置对每一个像素进行填充。
我们采用了活性边表和扫描线转换算法来实现扫描线填充算法。
4. 实验结果通过实验我们成功实现了区域种子填充算法和扫描线填充算法，在输入指定的区域和种子点后，程序能够快速地对指定区域进行填充，生成了良好的填充效果。
5. 实验分析区域种子填充算法是一种简单且直观的填充算法，但对于复杂区域的填充效果并不理想。
它的主要缺点是可能导致栈溢出或填充效果不均匀，因此在实际应用中不太常用。
相比之下，扫描线填充算法具有更好的填充效果和效率。
其使用了活性边表和扫描线转换算法，可以在进行每一行的扫描时快速地找到边界并进行填充。
但该算法无法很好地处理较复杂的几何形状，例如存在凹陷和自相交的区域。
6. 实验总结通过本次实验，我们深入学习了填充算法的基本原理和实现方法，并成功实现了区域种子填充算法和扫描线填充算法。
区域填充算法
3、基于曲线积分的区域填充算法
• 算法的实现： ➢对一个区域进行轮廓跟踪，求出区域的边
• 改进算法的基本思想是：每找到一个新的内部
区段时,不仅将新区段的y值(yn)和左右列值xnl， xnr压入堆栈，而且同时把当前区段的y值和左右 列值xl,xr也压入堆栈，以保存和传递有关的信息。
3、基于曲线积分的区域填充算法
基于曲线积分的区域填充算法是邓国强，孙 景鳌等（2001）提出的一种以格林公式求区域面 积为基本原理进行区域填充的特殊算法。
1、递归种子填充算法
递归种子填充算法，又称边界填色算 法。
算法的原理是：让单个像元作为填充 胚，在给定的区域范围内，通过某种方法 进行蔓延，最终填充满整个多边形区域。 为了实现填充胚的蔓延，可采用四邻法或 八邻法进行填充。
2、扫描线种子填充算法
（1）扫描线种子填充算法
扫描线种子填充算法的对象是一个个扫描 线段。扫描线段是指区域内同值相邻像素 在水平方向的组合，它的两端以具有边界 值的像素为边界，即一段扫描线段的中间 只有同一种像素。
（2）计算多边形面积
4、区域填充算法在地图制图中的应用
（2）计算多边形面积
Sa
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1 13 33 2
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CGA填充算法之种子填充算法
CGA填充算法之种⼦填充算法CGA填充算法之种⼦填充算法 平⾯区域填充算法是计算机图形学领域的⼀个很重要的算法，区域填充即给出⼀个区域的边界（也可以是没有边界，只是给出指定颜⾊），要求将边界范围内的所有象素单元都修改成指定的颜⾊（也可能是图案填充）。
区域填充中最常⽤的是多边形填⾊，本⽂讨论种⼦填充算法（Seed Filling） 如果要填充的区域是以图像元数据⽅式给出的，通常使⽤种⼦填充算法（Seed Filling）进⾏区域填充。
种⼦填充算法需要给出图像数据的区域，以及区域内的⼀个点，这种算法⽐较适合⼈机交互⽅式进⾏的图像填充操作，不适合计算机⾃动处理和判断填⾊。
根据对图像区域边界定义⽅式以及对点的颜⾊修改⽅式，种⼦填充⼜可细分为⼏类： ⽐如：①注⼊填充算法（Flood Fill Algorithm）、 ②边界填充算法（Boundary Fill Algorithm）以及 ③为减少递归和压栈次数⽽改进的扫描线种⼦填充算法等等。
所有种⼦填充算法的核⼼其实就是⼀个递归算法，都是从指定的种⼦点开始，向各个⽅向上搜索，逐个像素进⾏处理，直到遇到边界，各种种⼦填充算法只是在处理颜⾊和边界的⽅式上有所不同。
在开始介绍种⼦填充算法之前，⾸先也介绍两个概念，就是“4-联通算法”和“8-联通算法”。
既然是搜索就涉及到搜索的⽅向问题，从区域内任意⼀点出发，如果只是通过上、下、左、右四个⽅向搜索到达区域内的任意像素，则⽤这种⽅法填充的区域就称为四连通域，这种填充⽅法就称为 “4-联通算法”。
如果从区域内任意⼀点出发，通过上、下、左、右、左上、左下、右上和右下全部⼋个⽅向到达区域内的任意像素，则这种⽅法填充的区域就称为⼋连通域，这种填充⽅法就称为“8-联通算法”。
如图1（a）所⽰，假设中⼼的蓝⾊点是当前处理的点，如果是“4-联通算法”，则只搜索处理周围蓝⾊标识的四个点，如果是“8-联通算法”则除了处理上、下、左、右四个蓝⾊标识的点，还搜索处理四个红⾊标识的点。
计算机图形学第3章二维基本图(4)
二、扫描线种子填充算法实现
借助于堆栈，上述算法实现步骤如下：
1、初始化堆栈。 2、种子压入堆栈。 3、while（堆栈非空） { (1)从堆栈弹出种子象素。 (2)如果种子象素尚未填充，则：
a.求出种子区段：xleft、xright; b.填充整个区段。 c.检查相邻的上扫描线的xleft≤x≤xright区间内， 是否存在需要填充的新区段，如果存在的话， 则把每个新区段在xleft≤x≤xright范围内的最 右边的象素，作为新的种子象素依次压入堆栈。 d.检查相邻的下扫描线的xleft≤x≤xright区间内， 是否存在需要填充的新区段，如果存在的话， 则把每个新区段在 xleft≤x≤xright范围内的 最右边的象素，作为新的种子象素依次压入堆 栈。 }
扫描线种子填充算法步骤 (1)种子象素入栈。 (2)栈非空时象素出栈，否则结束。 (3)对出栈象素及左、右两边象素填充，直到遇边界XL、XR。 (4)在(XL ，XR) 内查相临的上、下两条扫描线是否为边界或已填充, 如不是，则将每区间的最右边的象素入栈。回到(2)。
练习： 用扫描线种子填充算法，写出图中顺序进栈的种子坐标及 所需最大栈空间
2、国标码 我国除了采用ASCII码外，还制定了汉字编 码的国家标准字符集:中华人民共和国国家标准 信息交换编码，代号为“GB2312－80”。该字符 集共收录常用汉字6763个，图形符号682个。 它规定所有汉字和图形符号组成一个94×94 的矩阵，在此方阵中，每一行称为“区”，用区 码来标识；每一列称为“位”，用位码来标识， 一个符号由一个区码和一个位码共同标识。 区码和位码分别需要7个二进制位，同样， 为了方便，各采用一个字节表示。所以在计算机 中，汉字（符号）国标码占用两个字节。
第二章---扫描转换与区域填充
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区域的连贯性
1）梯形的两底边分别在y=yik和y=yik+1两条扫描线上，腰 在多边形P的边上或在显示屏幕的边界上。 2）这些梯形可分为两类：一类位于多边形P的内部；另 一类在多边形P的外部。 3）两类梯形在长方形区域{yik,yik+1}内相间的排列，即 相邻的两梯形必有一个在多边形P内，另一个在P外。
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区域的连贯性
设多边形P的顶点Pi=(xi,yi),i=0,1, …,n，又设 yi0,yi1,…yin 是各顶点Pi的坐标yi的递减数列，即yik≥yik+1,0≤k≤n-1 这样，当yik≥yik+1,0≤k≤n-1时，屏幕上位于y=yik和 y=yik+1两条扫描线之间的长方形区域被多边形P的边分割 成若干梯形（三角形可看作其中一底边长为零的梯形）， 它们具有下列性质：
逐点判断法程序简单， 速度太慢，效率低。
v P1 P2
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逐点判断法
• 逐点判断的算法虽然程序简单，但不可取。原 因是速度太慢，主要是由于该算法割断了各象 素之间的联系，孤立地考察各象素与多边形的 内外关系，使得几十万甚至几百万个象素都要 一一判别，每次判别又要多次求交点，需要做 大量的乘除运算，花费很多时间。
1
适合于内点表示区域的填充算法 设G为一内点表示的区域，(x,y)为区域内一点， old_color为G的原色。现取(x,y)为种子点对区域G进 行填充：即先置像素(x,y)的颜色为new_color，然后 逐步将整个区域G都置为同样的颜色。 步骤如下： 种子象素入栈，当栈非空时，执行如下三步操作： （1）栈顶象素出栈； （2）将出栈象素置成多边形色； （3）按上、下、左、右的顺序检查与出栈象素相邻 的四个象素，若其中某个象素不在边界上且未置成多 边形色，则把该象素入栈。
区域填充算法区域填充算法
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。
一、四向种子填充算法.doc
一、四向种子填充算法void BoundaryFill4(int x, int y, COLORREF fillClr, COLORREF edgeClr, CDC *pDC){COLORREF cPixel;cPixel=pDC->GetPixel(x, y);if((cPixel !=edgeClr)&&(cPixel !=fillClr)){pDC->SetPixel(x,y,fillClr);Sleep(0);BoundaryFill4( x, y+1, fillClr,edgeClr,pDC);BoundaryFill4( x, y-1, fillClr,edgeClr,pDC);BoundaryFill4( x-1, y, fillClr,edgeClr,pDC);BoundaryFill4( x+1, y, fillClr,edgeClr,pDC);}}二、八向种子填充算法void Scanline_seed_fill(CDC *pDC, int seedx, int seedy, COLORREF color, COLORREF fillcolor){COLORREF clr;int x,y,x0,y0,xl,xr,flag,xnextspan;iStack=0;x=seedx;y=seedy;y0=y;push(x,y);color=pDC->SetPixel(x,y,color);while(iStack >0){pop(x,y);clr=pDC->SetPixel(x,y,fillcolor);x0=x+1;while(pDC->GetPixel(x0,y) !=color){pDC->SetPixelV(x0,y,fillcolor);x0++;}xr=x0-1; // 最右像素x0=x-1;while(pDC->GetPixel(x0,y) !=color){pDC->SetPixelV(x0,y,fillcolor);x0--;}xl=x0+1; // 最左像素//x0=xl;y=y+1;while(x0<=xr){flag=0;while(pDC->GetPixel(x0,y) !=color &&pDC->GetPixel(x0,y) !=clr && x0<xr){if(flag==0) flag=1;x0++;}if(flag==1){if(x0==xr && pDC->GetPixel(x0,y) !=color && pDC->GetPixel(x0,y) !=clr)push(x0,y);elsepush(x0-1,y);flag=0;}xnextspan=x0;while(pDC->GetPixel(x0,y) ==color ||pDC->GetPixel(x0,y) ==clr && x0<=xr)x0++;if(xnextspan==x0) x0++;}//x0=xl;y=y-2;while(x0<=xr){flag=0;while(pDC->GetPixel(x0,y) !=color &&pDC->GetPixel(x0,y) !=clr && x0<xr){if(flag==0) flag=1;x0++;}if(flag==1){if(x0==xr && pDC->GetPixel(x0,y) !=color && pDC->GetPixel(x0,y) !=clr)push(x0,y);elsepush(x0-1,y);flag=0;}xnextspan=x0;while(pDC->GetPixel(x0,y) ==color ||pDC->GetPixel(x0,y) ==clr && x0<=xr)x0++;if(xnextspan==x0) x0++;}}}void push(int x, int y){if(iStack>1000)return;else{iStack++;stackX[iStack]=x;stackY[iStack]=y;}}int pop(int &x, int &y){if(iStack<=0) return -1;x=stackX[iStack];y=stackY[iStack];iStack--;return iStack;}。
计算机图形学实验报告8-种子点填充
《计算机图形学实验》报告2016年春季学期实验四:种子点填充算法 Seed Filling实验时间：2016年9月底实验地点：实验目的：掌握使用opengl 的种子点填充算法，观察改变参数对生成图形的改变(改变点的位置、颜色等)如果要填充的区域是以图像元数据方式给出的，通常使用种子填充算法进行区域填充。
种子填充算法的核心是一个递归算法，都是从指定的种子点开始，向各个方向上搜索，逐个像素进行处理，直到遇到边界。
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。
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。
程序代码：使用的运行环境是vc++6.0#include <glut.h>#include <fstream>typedef float Color[3];//获取像素点的颜色void getpixel(GLint x, GLint y, Color color) {glReadPixels(x, y, 1, 1, GL_RGB, GL_FLOAT, color); //OPENGL自带}//画点函数void setpixel(GLint x, GLint y) {glBegin(GL_POINTS);glVertex2f(x, y);glEnd();}//比较颜色是否相等int compareColor(Color color1, Color color2) {if (color1[0] != color2[0] || color1[1] != color2[1] || color1[2] != color2[2]) { return 0; }else { return 1; }}void boundaryFill4(int x, int y, Color fillColor, Color boarderColor) {Color interiorColor;getpixel(x, y, interiorColor);if (compareColor(interiorColor, fillColor) == 0 && compareColor(interiorColor, boarderColor) == 0) {setpixel(x, y);boundaryFill4(x + 1, y, fillColor, boarderColor);boundaryFill4(x - 1, y, fillColor, boarderColor);boundaryFill4(x, y + 1, fillColor, boarderColor);boundaryFill4(x, y - 1, fillColor, boarderColor);}}void boundaryFill8(int x, int y, Color fillColor, Color boarderColor) {Color interiorColor, a, b, c, d;getpixel(x, y, interiorColor);getpixel(x + 1, y, a);getpixel(x, y - 1, b);getpixel(x, y + 1, c);getpixel(x - 1, y, d);int i = 0;if (compareColor(a, boarderColor) == 1) i++;if (compareColor(b, boarderColor) == 1) i++;if (compareColor(c, boarderColor) == 1) i++;if (compareColor(d, boarderColor) == 1) i++;if (i <= 1) {if (compareColor(interiorColor, fillColor) == 0 && compareColor(interiorColor, boarderColor) == 0) {setpixel(x, y);boundaryFill8(x+1,y,fillColor,boarderColor);boundaryFill8(x-1,y,fillColor,boarderColor);boundaryFill8(x,y+1,fillColor,boarderColor);boundaryFill8(x,y-1,fillColor,boarderColor);boundaryFill8(x-1,y+1,fillColor,boarderColor);boundaryFill8(x-1,y-1,fillColor,boarderColor);boundaryFill8(x+1,y+1,fillColor,boarderColor);boundaryFill8(x+1,y-1,fillColor,boarderColor);}}}void polygon() {glBegin(GL_LINE_LOOP);glLineWidth(5);//此处修改坐标，绘制多边形glVertex2f(100, 150);glVertex2f(150, 200);glVertex2f(200, 200);glVertex2f(200, 160);glEnd();}void display(void) {Color fillColor = {0.0, 1.0, 1.0};//填充颜色Color boarderColor = {0.0, 1.0, 0.0};//边界颜色glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);glViewport(0, 0, 500, 500);glColor3fv(boarderColor);polygon();glColor3fv(fillColor);//boundaryFill4(150, 150, fillColor, boarderColor);//设置起点坐标及颜色boundaryFill8(120, 160, fillColor, boarderColor);glFlush();}int main(int argc, char **argv) {glutInit(&argc, argv);glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE | GLUT_RED);glutInitWindowSize(500, 500);glutInitWindowPosition(100, 100);glutCreateWindow("BoundaryFill1");glClearColor(1, 1, 1, 0.0);glMatrixMode(GL_PROJECTION);//投影模型 gluOrtho2D(0.0, 500.0, 0.0, 500.0);glutDisplayFunc(display);glutMainLoop();return 0;}实验结果：（更改颜色）（更改形状）。
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Hale Waihona Puke a) 连通域及其内点 b) 填充四连通域
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）；
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。例如，八向连通填充算法能够正确填充如图2.4a所示的区域的内部，而四向连通填充算法只能完成如图2.4b的部分填充。
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。
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。
e） 结束。