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 <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。