计算机图形学实验_基本图素的生成算法和图形填充

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《计算机图形学》实验指导书

《计算机图形学》实验指导书

计算机图形学实验指导书袁科计算机技术实验中心目录实验一实现DDA、中点画线算法和Bresenham画线算法 (24)实验二实现Bezier曲线 (25)实验三实现B样条曲线 (26)实验四实现多边形填充的边界标志算法 (27)实验五实现裁剪多边形的Cohen-Sutherland算法 (28)实验六二维图形的基本几何变换 (30)实验七画图软件的编制 (31)实验一实现DDA、中点画线算法和Bresenham画线算法【实验目的】1、掌握直线的多种生成算法;2、掌握二维图形显示原理。

【实验环境】VC++6.0/ BC【实验性质及学时】验证性实验,2学时,必做实验【实验内容】利用任意的一个实验环境,编制源程序,分别实现直线的三种生成算法,即数字微分法(DDA)、中点画线法以及Bresenham画线算法。

【实验原理】1、数字微分法(Digital Differential Analyzer,DDA)算法思想:基于直线的微分方程来生成直线。

ε=1/max(|△x|,|△y|)max(|△x|,|△y|)=|△x|,即|k|≤1 的情况:max(|△x|,|△y|)=|△y|,此时|k|≥1:2、中点画线法算法思想:每次在最大位移方向上走一步,另一方向是否走步取决于误差项的判断。

3、Bresenham画线算法算法思想:其基本思想同中点算法一样,即每次在最大位移方向上走一步,而另一个方向是否走步取决于误差项的判断。

【实验要求】1.上交源程序;2.上交实验报告,实验报告内容如下:(1) 实验名称(2) 实验目的(3) 算法实现的设计方法及程序流程图(4) 程序结果分析【分析与思考】(1) 上述所阐述的三个算法,其基本算法只能适用于直线的斜率(|K|<=1) 的情形,如何将上述算法进行推广,使其能够处理任意斜率的直线?(2) 计算机显示屏幕的坐标圆心在哪里,与我们平时的习惯有什么差异,如何协调二者?实验二 实现Bezier 曲线【实验目的】1、掌握Bezier 曲线的定义;2、能编程实现N 次Bezier 曲线的绘制与显示。

计算机图形学--填充

计算机图形学--填充

扫描线多边形填充算法扫描线多边形区域填充算法是按照扫描线顺序,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去区间的像素(即完成填充)。

填充过程:1 求交:计算扫面线与多边形个边的交点。

2 排序: 把所有交点按x值地震顺序排序。

2 配对:两两配对,1,和2,3和4 等等。

每对交点代表扫面线与多边形的一个相交区间。

4 填充:把相交区间内的像素设置成多边形颜色。

相交顶点的数目确定:检查相交顶点的两条边的另外两个定点的y值。

按这两个y值中大于交点y值得个数是0,1,2来决定是取0,1或2个。

边界像素取舍:对扫描线与多边形的相交区间取左闭右开。

水平边界处理:水平边不参与求交计算,跳过。

相交:把多边形的所有边放在一个表中,处理每条扫描线是,按顺序从表中取出所有边,分别与扫面线求交。

改进:效率低,可只求与它相交的多边形的边进行求交运算。

算法思想及实现:活性边:与当前扫描线相交的边。

活性边表:把活性边按与扫描线线交点x坐标递增的顺序存放在一个链表中。

活性边的每个节点的内容:X ,X的变化量,Y的最大值,一个指针。

1 存放当前扫描线与边的交点坐标x值。

2 存放从当前扫描线到下一条扫描线间x的增量3 存放该边所交的最高扫面线号ymax;4 存放指向下一条边的指针。

算法的主要步骤:建立NET(new edge list)从最低扫面线开始到最高扫面线循环。

建立或调整AET(active edge list)按照AET总的接点顺序填充。

算法描述: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 +1的结点从AET表中删除,并把y max > i+1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;}} /* polyfill */。

计算机图形学 实验三 二维图形的区域填充

计算机图形学 实验三 二维图形的区域填充

西北农林科技大学实习报告学院名称:理学院专业班级:姓名:学号:课程:计算机图形学实验报告日期:第十四周实验三二维图形的区域填充一、实验目的1)加深对填充算法的理解,分析比较种子填充和边缘填充的差异。

2)掌握二维图形区域种子填充的原理和算法。

二、实验步骤1)对任意多边形的几何形状进行分析,选定比较合适的算法模型。

2)画出程序流程图;3)编写程序的源程序;4)编辑源程序并进行调试;5)进行特殊模式的运行测试,并结合情况进行调整。

三、实验内容用种子填充算法编写程序实现区域填充,并能在计算机上编译运行,正确地实现任意多边形边界的单色填充。

原理边界填充算法可以让用户首先勾画图的轮廓,选择填充颜色和填充模式,然后拾取内部点,系统就可以自动给图的内部涂上所需要的颜色和图案。

该算法的输入是种子点坐标 ( x , y )、填充色和边界颜色。

算法从( x , y )开始检测相邻位置是否是边界颜色,若不是,就用填充色着色,并检测其相邻位置。

该过程延续到已经检测完区域边界颜色范围内的所有像素为止。

使用栈结构来实现4-连通边界填充算法的算法步骤如下:(1)种子像素入栈。

(2)执行如下三步操作:1 栈顶像素出栈。

2 将出栈像素置成填充色。

3 检查出栈像素的4-邻接点,若其中某个像素不是边界色且未置成多边形色,则把该像素入栈。

(3)检查栈是否为空,若栈非空重复执行步骤(2),若栈为空则结束。

边界填充算法可以用于填充带有内孔的平面区域。

其缺点是把太多的像素压入堆栈,有些像素甚至会入栈多次,这样一方面降低了算法的效率,另一方面还要求很大的存储空间以实现栈结构。

将之改进,可构造沿扫描线填充水平像素段的4-连通边界填充算法,其算法步骤如下:(1)种子像素入栈。

(2)执行如下三步操作:1 栈顶元素出栈。

2 填充出栈元素所在扫描行的连续像素段,从出栈的像素开始沿扫描线向左和向右填充,直到遇到边界像素为止,即每出栈一个像素,就对包含该像素的整个扫描线区间进行填充,并且记录下此时扫描线区间的x坐标范围[ x1, x2 ]。

实验二:图形填充算法实验报告

实验二:图形填充算法实验报告

《计算机图形学》实验报告(实验二:图形填充算法)一、实验目的及要求用两种方法做图形的填充算法!二、理论基础1.边填充算法对于每一条扫描线和每条多边形的交点(x1,y1),将该扫描线上的交点右方的所有像素取补。

2.种子填充算法利用栈来实现种子填充算法。

种子像素入栈,当栈非空时重复执行如下步骤:将栈顶像素出栈,将出栈像素置成多边形色,按左,上,右,下顺序检查与出栈像素相邻的四个像素,若其中某个像素不再边界且未置成多边形,则把该像素入栈!三、算法设计与分析1、边填充算法void CEdge_mark_fillView::OnDraw(CDC* pDC){CEdge_mark_fillDoc* pDoc = GetDocument();ASSERT_V ALID(pDoc);int d[500][500]={0};int inside;int x,y;Bresenham(80,101,100,400,d);Bresenham(100,300,290,400,d);Bresenham(292,400,382,50,d);Bresenham(380,50,202,150,d);Bresenham(200,150,82,101,d);for(y=0;y<500;y++){inside=0;for(x=0;x<500;x++){if(d[x][y]==1)if(d[x+1][y]!=1){inside=!(inside);}if(inside!=0)pDC->SetPixel(x,y,12);}}}2、种子填充int x=299,y=51;COLORREF oldcolor;COLORREF newcolor;oldcolor=RGB(256,256,256);newcolor=RGB(123,123,123);pDC->MoveTo (40,40);pDC->LineTo (80,40);pDC->LineTo (70,80);pDC->LineTo (40,40);FloodFill(51,51,RGB(255,255,255),RGB(0,0,255));pDC->LineTo (40,40);void CMyView::FloodFill(int x,int y,COLORREF oldcolor,COLORREF newcolor) {CDC* pDC;pDC=GetDC();if(pDC->GetPixel(x,y)==oldcolor){pDC->SetPixel(x,y,newcolor);FloodFill(x,y-1,oldcolor,newcolor);FloodFill(x,y+1,oldcolor,newcolor);FloodFill(x-1,y,oldcolor,newcolor);FloodFill(x+1,y,oldcolor,newcolor);}四、程序调试及结果的分析1、2、四、实验心得及建议由于很多不会,所以这次没能按时当堂完成,下来花了不少时间才弄出来,第二种尤其比较麻烦,在同学的帮助下才做出来了。

计算机图形学的基本概念与算法

计算机图形学的基本概念与算法

计算机图形学的基本概念与算法计算机图形学是研究如何利用计算机生成、处理和显示图像的学科。

它在许多领域中都有广泛应用,例如电影制作、游戏开发、医学成像等。

本文将介绍计算机图形学的基本概念和算法,并分步详细列出相关内容。

一、基本概念1. 图像表示:计算机图形学中,图像通常使用像素(Pixel)来表示。

每个像素包含了图像上一个特定位置的颜色或灰度值。

2. 坐标系统:计算机图形学使用不同的坐标系统来表示图像的位置。

常见的坐标系统有笛卡尔坐标系、屏幕坐标系等。

3. 颜色模型:计算机图形学中常用的颜色模型有RGB模型(红、绿、蓝)和CMYK模型(青、品红、黄、黑)等。

RGB模型将颜色表示为三个分量的组合,而CMYK模型用于打印颜色。

4. 变换:变换是计算机图形学中常用的操作,包括平移、旋转、缩放和剪切等。

通过变换,可以改变图像的位置、大小和方向。

5. 插值:在计算机图形学中,插值是指通过已知的数据点来推测未知位置的值。

常见的插值方法有双线性插值和双三次插值等。

二、基本算法1. 线段生成算法:线段生成是图形学中最基本的操作之一。

常见的线段生成算法有DDA算法(Digital Differential Analyzer)和Bresenham算法。

DDA算法通过计算线段的斜率来生成线段上的像素,而Bresenham算法通过绘制画板上的一个像素来逐渐描绘出整条直线。

2. 多边形填充算法:多边形填充是将一个多边形内的区域用颜色填充的过程。

常见的多边形填充算法有扫描线算法和边界填充算法。

扫描线算法通过扫描多边形的每一条水平线,不断更新当前扫描线下方的活动边并进行填充。

边界填充算法从某点开始,向四个方向延伸,逐渐填充整个多边形。

3. 圆弧生成算法:生成圆弧是计算机图形学中常见的操作之一,常用于绘制圆形和曲线。

常见的圆弧生成算法有中点圆生成算法和Bresenham圆弧生成算法。

中点圆生成算法通过计算圆弧中的每个点与圆心的关系来生成圆弧上的像素,而Bresenham圆弧生成算法通过在八个特定的扫描区域内绘制圆弧上的像素。

计算机图形学的基本算法

计算机图形学的基本算法

计算机图形学的基本算法计算机图形学是研究如何利用计算机生成、处理和显示图像的学科。

图形学的基本算法涵盖了多个方面,包括图像绘制、几何变换、光照和渲染等。

以下将详细介绍计算机图形学的基本算法及其步骤。

1. 图像绘制算法:- 像素绘制算法:基于像素的图形绘制算法包括点绘制、线段绘制和曲线绘制。

例如,Bresenham线段算法可用于绘制直线。

- 多边形填充算法:多边形填充算法用于绘制封闭曲线图形的内部区域。

常见的算法包括扫描线填充算法和种子填充算法。

2. 几何变换算法:- 平移变换:平移变换算法用于将图像在平面上进行上下左右的平移操作。

- 旋转变换:旋转变换算法用于将图像按照一定的角度进行旋转。

- 缩放变换:缩放变换算法用于按照一定的比例对图像进行放大或缩小操作。

- 剪切变换:剪切变换算法用于按照一定的裁剪方式对图像进行剪切操作。

3. 光照和渲染算法:- 光照模型:光照模型用于模拟物体与光源之间的相互作用。

常见的光照模型有Lambert模型和Phong模型等。

- 阴影生成算法:阴影生成算法用于在渲染过程中生成逼真的阴影效果。

例如,阴影贴图和阴影体积等算法。

- 光线追踪算法:光线追踪算法通过模拟光线的路径和相互作用,实现逼真的光影效果。

常见的光线追踪算法包括递归光线追踪和路径追踪等。

4. 图像变换和滤波算法:- 傅里叶变换算法:傅里叶变换算法用于将图像从时域转换到频域进行分析和处理。

- 图像滤波算法:图像滤波算法用于对图像进行平滑、锐化、边缘检测等操作。

常见的滤波算法包括均值滤波、高斯滤波和Sobel算子等。

5. 空间曲线和曲面生成算法:- Bézier曲线和曲面算法:Bézier算法可用于生成平滑的曲线和曲面,包括一阶、二阶和三阶Bézier曲线算法。

- B样条曲线和曲面算法:B样条算法可用于生成具有更高自由度和弯曲度的曲线和曲面。

以上列举的是计算机图形学中的一些基本算法及其应用。

CG_实验2_基本图形元素(直线)生成算法的实现

CG_实验2_基本图形元素(直线)生成算法的实现

实验二基本图形元素(直线)生成算法的实现1.实验目的:理解基本图形元素光栅化的基本原理,掌握一种基本图形元素光栅化算法,利用OpenGL实现直线光栅化的DDA算法。

2.实验内容:(1)根据所给的直线光栅化的示范源程序,在计算机上编译运行,输出正确结果;(2)指出示范程序采用的算法,以此为基础将其改造为中点线算法或Bresenham算法,写入实验报告;(3)根据示范代码,将其改造为圆的光栅化算法,写入实验报告;(4)了解和使用OpenGL的生成直线的命令,来验证程序运行结果。

3.实验原理:示范代码原理参见教材直线光栅化一节中的DDA算法。

下面介绍下OpenGL画线的一些基础知识和glutReshapeFunc()函数。

(1)数学上的直线没有宽度,但OpenGL的直线则是有宽度的。

同时,OpenGL的直线必须是有限长度,而不是像数学概念那样是无限的。

可以认为,OpenGL的“直线”概念与数学上的“线段”接近,它可以由两个端点来确定。

这里的线由一系列顶点顺次连结而成,有闭合和不闭合两种。

前面的实验已经知道如何绘“点”,那么OpenGL是如何知道拿这些顶点来做什么呢?是一个一个的画出来,还是连成线?或者构成一个多边形?或是做其它事情呢?为了解决这一问题,OpenGL要求:指定顶点的命令必须包含在glBegin函数之后,glEnd函数之前(否则指定的顶点将被忽略),并由glBegin来指明如何使用这些点。

例如:glBegin(GL_POINTS);glVertex2f(0.0f, 0.0f);glVertex2f(0.5f, 0.0f);glEnd();则这两个点将分别被画出来。

如果将GL_POINTS替换成GL_LINES,则两个点将被认为是直线的两个端点,OpenGL将会画出一条直线。

还可以指定更多的顶点,然后画出更复杂的图形。

另一方面,glBegin 支持的方式除了GL_POINTS和GL_LINES,还有GL_LINE_STRIP,GL_LINE_LOOP,GL_TRIANGLES,GL_TRIANGLE_STRIP,GL_TRIANGLE_FAN等,每种方式的大致效果见下图:图B-2 OpenGL几何图元类型(2)首次打开窗口、移动窗口和改变窗口大小时,窗口系统都将发送一个事件,以通知程序员。

计算机基本图形生成算法

计算机基本图形生成算法
给定圆心在原点,半径为整数R的圆,其方程为
x2 y2 R2
构造函数F(x,y)=x2+y2-R2。 对于圆上的点,有F(x,y)=0; 对于圆外的点,F(x,y)>0; 而对于圆内的点,F(x,y)<0。
31
y
Pu
PM
Pd
x
图5.13 中点Bresenham画圆的原理
中点Bresenham画圆
y
yi
k
19
改进的Bresenham算法
kd
k d
kd
k kd
图5.10 改进的Brensemham算法绘制直线的原理
改进的Bresenham算法——原理
xi1 yi1
xi
yi yi
1
1
(d 0.5) (d 0.5)
误差项的计算
d初=0, 每走一步:d=d+k
一旦y方向上走了一步,d=d-1
中点Bresenham画圆
判别式的初始值
d0 F ( x0 1, y0 0.5) F (1, R 0.5) 1 (R 0.5)2 R2 1.25 R
36
改进:用d-0.25代替d 此时有:
d d 2xi 3
d 0.25
d d 2(xi yi ) 5 d 0.25
yi-2
(xi 2)2 ( yi 0.5)2 R2
xi xi+1 xi+2
d2 ( xi 1 1)2 ( yi 0.5)2 R2 图5.14 d≤0的情况
( xi 1)2 2xi 3 ( yi 0.5)2 R2
d1 2xi 3
误差项的递推(d>0)
yi
P
yi-1
构造判别式:

计算机图形学 实验一 基本图形元素生成算法

计算机图形学 实验一 基本图形元素生成算法

西北农林科技大学实习报告学 院名称:理 学 院 专业班级:姓名: 学 号:课程:计算机图形学实验 报告日期:第十二周 实验一 基本图形元素生成算法一.实验目的1)熟练掌握基本图形元素生成算法。

2)对高级语言的图形模式的设定有比较详细的了解。

3)对基本图形类(或函数)的调用方法有一个比较详细的了解。

二.实验步骤1)DDA 算法、Bresenham 算法进行比较,选定比较合适的算法。

2)画出程序流程图;3)编写程序的源程序;4)编辑源程序并进行调试;5)进行特殊模式的运行测试,并结合情况进行调整。

三.实验内容选定一种基本图形(直线段),编写生成该基本图形的源程序,并能在计算机上编译运行,画出正确的图形。

1. 原理简介Bresenham 算法是计算机图形学领域使用最广泛的直线扫描转换方法。

其原理是:过各行、各列像素中心构造一组虚拟网格线,按直线从起点到终点的顺序计算直线各垂直网格线的交点,然后确定该列像素中与此交点最近的像素。

该算法的优点在于可以采用增量计算,使得对于每一列,只要检查一个误差项的符号,就可以确定该列所求的像素。

如果令d0=0, d=d+k (k 为直线斜率,假设k <1,当d ≥1时,减1) 保证d 在0、1之间;当d >0.5, (X0,Y0)→(X0+1,Y0+1) ;d <0.5, (X0,Y0)→(X0+1,Y0)。

具体步骤:下面是01k ≤≤的时候的算法,其他时候类似(1) 输入直线的两个端点000111(,)(,)P x y P x y 和(2)计算初始值00,,,,x y e x x x y y ∆∆=-∆==(3)绘制点(,)x y(4)e 更新为2e y +∆。

判断e 的符号,若0e >,则(,)x y 更新为(1,1)x y ++,同时将e 更新为2e x -∆;否则(,)x y 更新为(1,)x y +(5)当直线没画完时,重复步骤(3)和(4),否则结束流程图为:2.图形描述:用中点Bresenham 算法画出从(0,0)到(800,200)的直线段。

《计算机图形学》实验报告

《计算机图形学》实验报告

《计算机图形学》实验报告一、实验目的计算机图形学是一门研究如何利用计算机生成、处理和显示图形的学科。

通过本次实验,旨在深入理解计算机图形学的基本原理和算法,掌握图形的生成、变换、渲染等技术,并能够运用所学知识解决实际问题,提高对图形学的应用能力和编程实践能力。

二、实验环境本次实验使用的编程语言为 Python,使用的图形库为 Pygame。

开发环境为 PyCharm。

三、实验内容1、直线的生成算法DDA 算法(Digital Differential Analyzer)Bresenham 算法DDA 算法是通过计算直线的斜率来确定每个像素点的位置。

它的基本思想是根据直线的斜率和起始点的坐标,逐步计算出直线上的每个像素点的坐标。

Bresenham 算法则是一种基于误差的直线生成算法。

它通过比较误差值来决定下一个像素点的位置,从而减少了计算量,提高了效率。

在实验中,我们分别实现了这两种算法,并比较了它们的性能和效果。

2、圆的生成算法中点画圆算法中点画圆算法的核心思想是通过判断中点的位置来确定圆上的像素点。

通过不断迭代计算中点的位置,逐步生成整个圆。

在实现过程中,需要注意边界条件的处理和误差的计算。

3、图形的变换平移变换旋转变换缩放变换平移变换是将图形在平面上沿着指定的方向移动一定的距离。

旋转变换是围绕一个中心点将图形旋转一定的角度。

缩放变换则是改变图形的大小。

通过矩阵运算来实现这些变换,可以方便地对图形进行各种操作。

4、图形的填充种子填充算法扫描线填充算法种子填充算法是从指定的种子点开始,将相邻的具有相同颜色或属性的像素点填充为指定的颜色。

扫描线填充算法则是通过扫描图形的每一行,确定需要填充的区间,然后进行填充。

在实验中,我们对不同形状的图形进行了填充,并比较了两种算法的适用情况。

四、实验步骤1、直线生成算法的实现定义直线的起点和终点坐标。

根据所选的算法(DDA 或Bresenham)计算直线上的像素点坐标。

填充算法实验报告

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。

计算机图形学基本图形生成算法

计算机图形学基本图形生成算法

y= k· x+b
k=0.571429
b=0.428571
2 X[0]=1 y0 X[1]=2
Y[0]=1 Y[0]=1 Y[1]=kx[1]+b=1.57 Y[1]=y0+k=1.57 Y[2]=y1+k=2.14 Y[2]=kx[2]+b=2.14 Y[3]=y2+k=2.71 Y[3]=kx[3]+b=2.71 Y[4]=y3+k=3.28 Y[4]=kx[4]+b=3.28 Y[5]=y4+k=3.85 Y[5]=kx[5]+b=3.85 Y[6]=y5+k=4.4 Y[6]=kx[6]+b=4.4 Y[7]=5 Y[7]=5
第3章 基本图形生 成算法
1 直线生成算法(DDA、BRES) 2 圆生成算法(Mid) 3 多边形填充算法(扫描线、区域) 4 字符图元算法
2015/4/19
1
图元
• 图元:图形软件包中用了描述各种几何 图形元素的函数称为图形输出原语,简 称图元。 • 描述对象几何要素的输出图元一般称为 几何图元。点的定位和直线段是最简单 的几何图元。 • 在选定坐标系中指定一个图形的几何要 素后,输出图元投影到该输出设备显示 区域对于的二维平面上,并扫描转换到 帧缓存的整数像素位置。
2015/4/19
5

1 直线生成算法(DDA、BRES) 2 圆生成算法(Mid) 3 多边形填充算法(扫描线、区域) 4 字符图元算法
1 直线的DDA算法
2015/4/19
6
OpenGL画点和画线函数 1) 画点函数 glVertex*( ); (*={234}{sifd}[v]) 表示该函数有后缀,指 明空间尺寸、坐标数据类型或向量形式描述。 Ex: glBegin(GL_POINTS); glVertex2i(100,50); glEnd(); glBegin(GL_POINTS); glVertex2i(100,50); glVertex2i(75,90); glVertex2i(300,590); glEnd();

计算机图形学实验一

计算机图形学实验一

计算机图形学实验一文档编制序号:[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]实验一二维基本图元的生成与填充实验目的1.了解并掌握二维基本图元的生成算法与填充算法。

2.实现直线生成的DDA算法、中点算法和Bresenham算法。

3.实现圆和椭圆生成的DDA和中点算法, 对几种算法的优缺点有感性认识。

二.实验内容和要求1.选择自己熟悉的任何编程语言, 建议使用VC++。

2.创建良好的用户界面,包括菜单,参数输入区域和图形显示区域。

3.实现生成直线的DDA算法、中点算法和Bresenham算法。

4.实现圆弧生成的中点算法。

5.实现多边形生成的常用算法, 如扫描线算法,边缘填充算法。

6.实现一般连通区域的基于扫描线的种子填充算法。

7.将生成算法以菜单或按钮形式集成到用户界面上。

8.直线与圆的坐标参数可以用鼠标或键盘输入。

6. 可以实现任何情形的直线和圆的生成。

实验报告1.用户界面的设计思想和框图。

2.各种实现算法的算法思想。

3.算法验证例子。

4.上交源程序。

直线生成程序设计的步骤如下:为编程实现上述算法,本程序利用最基本的绘制元素(如点、直线等),绘制图形。

如图1-1所示,为程序运行主界面,通过选择菜单及下拉菜单的各功能项分别完成各种对应算法的图形绘制。

图1-1 基本图形生成的程序运行界面2.创建工程名称为“基本图形的生成”单文档应用程序框架(1)启动VC,选择“文件”|“新建”菜单命令,并在弹出的新建对话框中单击“工程”标签。

(2)选择MFC AppWizard(exe),在“工程名称”编辑框中输入 “基本图形的生成”作为工程名称,单击“确定”按钮,出现Step 1对话框。

(3)选择“单个文档”选项,单击“下一个”按钮,出现Step 2对话框。

(4)接受默认选项,单击“下一个”按钮,在出现的Step 3~Step 5对话框中,接受默认选项,单击“下一个”按钮。

(5)在Step 6对话框中单击“完成”按钮,即完成“基本图形的生成”应用程序的所有选项,随后出现工程信息对话框(记录以上步骤各选项选择情况),如图1-2所示,单击“确定”按钮,完成应用程序框架的创建。

计算机图形学第3章

计算机图形学第3章
第3章 基本图形 生成算法
第3章 基本图形生成算法
3.1 生成直线的常用算法
均假定所画直线的斜率k∈[0,1]。
3.1.1 DDA画线算法
DDA(Digital Differential Analyzer)画线 算法也称数值微分法,是一种增量算法。它的算 法实质是用数值方法解微分方程,通过同时对x和 y各增加一个小增量,计算下一步的x、y值。
边界表示的四连通区域种子填充算法 内点表示的四连通区域种子填充算法 边界表示的八连通区域种子填充算法 内点表示的八连通区域种子填充算法
第3章 基本图形生成算法
1.边界表示的四连通区域种子填充算法
基本思想:从多边形内部任一点(像素)出发,依“左 上右下”顺序判断相邻像素,若其不是边界像素且没有被填 充过,对其填充,并重复上述过程,直到所有像素填充完毕。 可以使用栈结构来实现该算法,算法的执行步骤如下: 种子像素入栈,当栈非空时,重复执行如下三步操作: (1)栈顶像素出栈; (2)将出栈像素置成多边形填充的颜色; (3)按左、上、右、下的顺序检查与出栈像素相邻的 四个像素,若其中某个像素不在边界上且未置成多边形色, 则把该像素入栈。
过各行各列像素中心构造一组虚拟网格线,按直 线从起点到终点的顺序计算直线与各垂直网格线的交 点,然后确定该列像素中与此交点最近的像素。 由图3-5不难看出:若s<t, 则Si比较靠近理想直线,应 选Si;若s≥t,则Ti比较靠近 理想直线,应选Ti。
第3章 基本图形生成算法
令dx=x2-x1,dy=y2-y1 递推公式 :di 1 di 2dy 2dx( yi yi 1 ) di的初值: d1 2dy dx 当di≥0时,选Ti,
第3章 基本图形生成算法

计算机图形学 第二章 二维基本图形的生成与二维区域的填充

计算机图形学 第二章 二维基本图形的生成与二维区域的填充
• 这两个距离差是 • d1-d2=2m(xi+1)-2yi+2b-1
2013-10-21
(2-10)
22
2.1.2 生成直线的Bresenham算法
• 我们来分析公式(2-10): (1)当此值为正时,d1>d2,说明直线上 理论点离(xi+1,yi+1)象素较近,下一个象素 点应取(xi+1,yi+1)。 (2)当此值为负时,d1<d2,说明直线上 理论点离(xi+1,yi)象素较近,则下一个象素 点应取(xi+1,yi)。 (3)当此值为零时,说明直线上理论点 离上、下两个象素点的距离相等,取哪个 点都行,假设算法规定这种情况下取(xi+1, yi+1 2013-10-21 )作为下一个象素点。 23
2.1.2 生成直线的Bresenham算法
• 我们首先讨论m=△y/△x,当0≤m≤1且 x1<x2时的Bresenham算法。从DDA直线算 法可知这些条件成立时,公式(2-2)、(2-3) 可写成: • xi+1=xi+1 (2-6) • yi+1=yi+m (2-7) • 有两种Bresenham算法思想,它们各 自从不同角度介绍了Bresenham算法思想, 得出的误差判别式都是一样的。
2013-10-21 11
2.1.1 生成直线的DDA算法
二、直线DDA算法思想: 选定x2-x1和y2-y1中较大者作为步进方向 (假设x2-x1较大),取该方向上的增量为一个象素 单位(△x=1),然后利用式(2-1)计算另一个方向 的增量(△y=△x· m=m)。通过递推公式(2-2)至(2 -5),把每次计算出的(xi+1,yi+1)经取整后送到显 示器输出,则得到扫描转换后的直线。 之所以取x2-x1和y2-y1中较大者作为步进方 向,是考虑沿着线段分布的象素应均匀,这在下 图中可看出。

计算机图形学 区域填充算法的实现

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 20080502053 姓名杨少卿分数一、实验目的和要求:1、通过构造各种几何图形并填充,掌握图形填充的基本技能,熟悉常用的区域填充类型与表示。

2、了解区域填充算法,加深对算法填充的理解。

3、掌握二维图形区域填充的原理及生成过程。

4、加深对填充算法的理解,分析对比图案区域填充和单色扫描填充的差别。

二、实验内容:1、编程实现五角星图案填充。

2、实现多边形扫描单色填充的算法,利用填充算法对构造的多边形进行填充。

3、通过编程算法实现填充的动态过程。

三、实验步骤1、编程实现五角星图案填充。

程序代码#include<graphics.h>#include<conio.h>#include<time.h>void s_f_4(int x,int y,int b_color,int new_color){if(b_color!=getpixel(x,y)&&new_color!=getpixel(x,y)){putpixel(x,y,new_color);s_f_4(x+1,y,b_color,new_color);s_f_4(x-1,y,b_color,new_color);s_f_4(x,y+1,b_color,new_color);s_f_4(x,y-1,b_color,new_color);}}main(){int gdriver=DETECT,gmode=0;float i,x,y;int xseed=120,yseed=120;initgraph(&gdriver,&gmode," ");cleardevice();srand((unsigned)time(NULL));setcolor(RGB(0,255,0));for(i=0;i<500;i=i+100){x=xseed+i; y=yseed+i/2;line(x+0,y-50,x+15,y-20);line(x+15,y-20,x+48,y-15);line(x+48,y-15,x+24,y+8);line(x+24,y+8,x+29,y+40);line(x+29,y+40,x,y+25);line(x,y+25,x-29,y+40);line(x-29,y+40,x-24,y+8);line(x-24,y+8,x-48,y-15);line(x-48,y-15,x-15,y-20);line(x-15,y-20,x,y-50);Sleep(200);s_f_4(x,y,RGB(0,255,0),RGB(rand()%256,rand()%256,rand()%256)); Sleep(300);}getch();closegraph();}运行结果:截图2、实现多边形扫描单色填充的算法。

计算机图形学图形填充

计算机图形学图形填充
关键:寻找一种快速而通用的内部判断方法。
第6页,本讲稿共50页
扫描线:点阵图形在屏幕上的像素点,可以认为是由位于一条条
水平直线上的像素点构成的.
对每一条切割多边形的扫描线,决定扫描线上哪些像素点是 在多边形内部,并对这些相应的像素点赋以合适的值表示某 种颜色或灰度,就能对整个多边形进行扫描转换。
为止。因为交点个数是有限的, 这一过程是一定可以结束的。
第10页,本讲稿共50页
射线交点计数的方法:
从多边形外一点,引水平射线(即扫描线)穿过多边形,记录 扫描线与多边形边的交点个数情况,当交点数为奇数时,扫描线 处在多边形内部,当交点数为偶数时,扫描线处在多边形外部。 多边形与同一扫描线的交点按x方向大小顺序排列,并两两配对,则可
第20页,本讲稿共50页
❖ 如何计算下一条扫描线与边的交点。
直线方程:ax+by+c = 0
当前交点坐标:(xi, yi) 下一交点坐标:(xi+1,yi+1)
xi+1= ((-byi+1)-c)/a = ((-byi+1)-c)/a =xi-b/a=xi+1/mi
第21页,本讲稿共50页
扫描线算法特点
v e<0 环绕数-1
e=VB -VA
第31页,本讲稿共50页
区域填充—边界填充算法
❖ 边界表示法中,由于边界以特殊颜色指定,填充算法可逐个像素地向外处理,直到遇到边 界颜色为止。这种方法称为边界填充算法。
❖ 填充算法可以让艺术家或设计师首先勾画图的轮廓,选择填充颜色和填充模式,然后拾取 内部点,系统就可以自动给图的内部涂上所需的颜色和图案
❖ 特点:算法效率较高。
❖ 缺点:对各种表的维持和排序开销太大,适合软件实现而 不适合硬件实现。
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学号 专业 姓名
实验日期 2018.11.27 教师签字 成绩
实验报告
【实验名称】 基本图素的生成算法和图形填充
【实验目的】
1、 通过实验,进一步理解和掌握DDA 和中点Bresenham 算法;
2、 掌握填充算法的基本原理;
【实验原理】
1.给定直线两端点A(xA,yA)和B(xB,yB),画出该直线。

(1)数值微分法(DDA 算法)
△x=x B – xA ,△y= y B - y A
11y y y x
x x i i i i ∆⋅+=∆⋅+=++εε
(2)中点Bresenham 画直线算法
1)输入直线的两端点A(xA,yA)和B(xB,yB)。

2)△x=x B – xA ,△y= y B - y A , e= -△x 、x=xA 、y=yA 。

3)绘制点(x,y)。

4)e 更新为e+2△y ,判断e 的符号。

若e>0,则(x,y)更新为(x+1,y+1),同时将
e 更新为e-2△x ;否则(x,y)更新为(x+1,y)。

5)当直线没有画完时,重复步骤3和4。

否则结束。

2.边缘填充算法
填充多边形时:逐边处理。

对每一条边,将该边的右方所有像素取补。

【实验内容】
1.用数值微分法(DDA法)或中点Bresenham算法绘制任意一条直线;(由
键盘输入直线的两端点坐标)
#define SHOW_CONSOLE
#include "graphics.h" // 引用ege图形库
#include<iostream>
#include<stdio.h>
#include<math.h>
#include<cstdlib>
const int size_x=640,size_y=480;
const double eps =1e-6;
void DrawLine(int x0,int y0,int x1,int y1)
{
if(x0 > x1){
std::swap(x0,x1);
std::swap(y0,y1);
}
//printf("[%d %d,%d %d]\n",x0,y0,x1,y1);
cleardevice();
double dx = x1-x0,dy=y1-y0,k,change;
if(fabs(dx-0)<= eps){//dx == 0
change = fabs(1/(dy*1.0));
k=999;
}else{
k = dy/(dx*1.0);
2.任意画一个多边形,并用边(缘)填充算法进行填充。

(多边形的顶点坐标存放在数组中,坐标值由键盘输入)
#define SHOW_CONSOLE
#include "graphics.h" // 引用ege图形库
#include<iostream>
#include<stdio.h>
#include<math.h>
#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<vector>
const int size_x=640,size_y=480;
const double eps =1e-6;
std::vector<std::pair<int,int>> pos;
void DrawLine(int x0,int y0,int x1,int y1)
{
if(x0 > x1){
std::swap(x0,x1);
std::swap(y0,y1);
}
//printf("[%d %d,%d %d]\n",x0,y0,x1,y1);
double dx = x1-x0,dy=y1-y0,k,change;
if(fabs(dx-0)<= eps){//dx == 0
change = fabs(1/(dy*1.0));
k=999;
}else{
【小结或讨论】
因为是第一次实验,所以实验题目并不难。

但我依然做了比较长的时间,主要困难在于环境的配置。

一开始打算就python写,但在写到第二个题目的时候,python下的OpenGL库的glgetpixel函数会有很奇怪的问题,网上关于这个的资料也少,尝试了很久还是无法解决。

后来在c++环境下试着用OpenGL,还是这个函数出了问题,而且问题还和python下的问题不一样。

最后没有办法,只好使用Ege来完成实验。

Ege就是一个进化版的graphics.h ,没有了平台的限制。

但在写的时候依然遇到了问题,就是Ege默认是没有控制台的,导致无法完成实验要求。

最后终于在原码中看到了一行
终于在经过一系列波折之后总算配好了环境,成功完成了实验。

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