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));
种子填充算法
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。
区域填充算法范文
区域填充算法范文
常见的区域填充算法有种子填充算法和扫描线填充算法。
种子填充算法是一种递归算法，从指定的种子点开始，将其颜色设为
目标颜色，并继续填充其相邻的像素点，直到所有相邻的像素点都被填充
为目标颜色。
这个过程可以通过递归或者使用栈进行实现。
种子填充算法
的优点是简单易懂，但对于复杂的区域存在堆栈溢出的风险。
扫描线填充算法利用了图形中连续的扫描线和区域的边界特性。
首先，确定区域的上下边界，然后对每一条扫描线从左往右进行遍历。
当扫描线
与区域的边界相交时，根据交点的颜色决定当前像素点的填充颜色。
该算
法可以通过判断相邻像素点的颜色是否相同来确定区域的边界。
为了提高算法的效率，可以使用填充算法的优化技术。
例如，使用堆
栈数据结构来存储需要填充的像素点，避免了递归过程中的堆栈溢出问题。
另外，可以使用四邻域或八邻域填充算法来决定像素点的相邻关系，减少
算法的时间复杂度。
总之，区域填充算法是图形学和图像处理中的重要算法之一，通过将
指定的区域填充为指定的颜色，实现了各种复杂任务的自动化处理和可视
化展示。
随着计算机技术的发展，区域填充算法的应用前景将会更加广泛，并且不断出现新的算法和优化技术，提高填充效率和质量。
图形填充之种子填充算法
图形填充之种⼦填充算法编译器：VS2013算法：在图形内选择⼀个点为种⼦，然后对这个种⼦四⽅位坐标未着⾊的⼊栈，出栈便着⾊，如此重复，等到栈内为空，则着⾊完成代码：1 #include "stdafx.h"2 #include<stdio.h>3 #include"graphics.h"4 #include<stdlib.h>5 #include<stack>67using namespace std;89//定义结构体存储像素坐标10struct Point11 {12int x;13int y;14 };1516//函数声明17void Boundaryfilling(Point a[], int n);18void judgecolor(int x, int y, stack<int> &sx, stack<int> &sy);1920int main()21 {22int gdriver = DETECT, gmode, n, i;2324 printf("please input number of point:\n");25 scanf_s("%d", &n);2627 Point *p=(Point *)malloc(n*sizeof(Point)); //动态分配内存2829 printf("please input point :\n");30for (i = 0; i < n; i++)31 scanf_s("%d%d", &p[i].x, &p[i].y);3233 initgraph(&gdriver, &gmode, "");3435 setcolor(BLUE);36 setbkcolor(BLACK);3738//画出多边形39for (i = 0; i < n-1; i++)40 line(p[i].x, p[i].y, p[i + 1].x, p[i + 1].y);4142 Boundaryfilling(p, n);4344 system("pause");45 closegraph();4647return0;48 }4950void Boundaryfilling(Point a[], int n)51 {52 stack<int> sx,sy;53int x=0 , y=0 ,x0,y0,i;5455for (i = 0; i < n; i++)56 {57 x += a[i].x;58 y += a[i].y;59 }6061 x = x / (n-1);62 y = y / (n-1);6364 sx.push(x);//x坐标⼊栈65 sy.push(y);//y坐标⼊栈6667while (!sx.empty()) //判断栈是否为空68 {69 x0 = sx.top();70 y0 = sy.top();7172 putpixel(sx.top(), sy.top(), YELLOW); //栈顶元素着⾊73 sx.pop();//栈顶元素出栈74 sy.pop();//栈顶元素出栈7576 judgecolor(x0 - 1, y0, sx, sy);//左边点77 judgecolor(x0 + 1, y0, sx, sy);//右边点78 judgecolor(x0, y0 - 1, sx, sy);//下边点79 judgecolor(x0, y0 + 1, sx, sy);//上边点80 }81 }8283//判断该像素是否没有着⾊84void judgecolor(int x, int y,stack<int> &sx,stack<int> &sy) 85 {86if (getpixel(x, y) == BLACK)87 {88 sx.push(x);89 sy.push(y);90 }91 }结果：。
八邻接点种子填充算法编程
image[x][y] = value
for i in range(8):
fill(x + dx[i], y + dy[i])
#调用递归函数来填充种子周围的像素
fill(seed[0], seed[1])
这个算法使用了一个递归函数来填充种子周围的像素。在函数中，我们首先检查当前像素是否在图像的边界内，并且是否与种子像素相连。如果是，我们将其值设置为目标值，并递归地填充与当前像素相连的像素。通过调用fill(seed[0], seed[1])，我们可以从种子像素开始填充整个连通区域。
dy = [-1, 0, 1, -1, 0, 1, -1, 0]
#定义四个边界条件
left = 0
right = width - 1
top = 0
bottom = height - 1
#定义递归函数来填充种子周围的像素
def fill(x, y):
if x < left or x > right or y < top or y > bottom or image[x][y] != seed:
八邻接点种子填充算法是一种用于图像处理的算法，用于填充二值图像中的连通区域。以下是一个简单的Python实现：
def seedfill(image, height = image.shape
#定义八个方向的偏移量
dx = [-1, -1, -1, 0, 0, 0, 1, 1]
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)；
fill相关知识点
填充（Fill）相关知识点填充（Fill）是一种常见的计算机图形学技术，用于在图像或物体的内部或边界区域中填充颜色或纹理。
填充技术在许多领域中被广泛应用，如图像处理、计算机辅助设计（CAD）和计算机游戏开发等。
本文将介绍填充相关的知识点，从基本原理到常见算法，让读者对填充技术有一个全面的了解。
基本原理填充技术的基本原理是通过某种规则或算法，在给定的区域内部或边界上填充颜色或纹理。
这个区域可以是一个简单的几何形状，如矩形或圆形，也可以是一个复杂的多边形。
填充通常从区域内部的某个点开始，按照一定的规则或算法进行扩散，直到填充满整个区域。
基本算法以下是一些常见的填充算法：扫描线填充算法扫描线填充算法是一种基于扫描线的填充方法。
它通过将扫描线与区域的边界进行比较，确定扫描线与区域的交点，并根据规则填充扫描线上的像素。
该算法的优点是简单易懂，并且适用于任意形状的区域。
边界填充算法边界填充算法是一种基于区域边界的填充方法。
它通过检测区域的边界像素，并根据规则填充区域内部的像素。
该算法的优点是填充效果清晰，但对于复杂的区域边界可能会存在一些问题。
种子填充算法种子填充算法是一种基于种子点的填充方法。
它通过选择一个种子点作为起始点，并按照一定的规则或算法进行扩散填充。
种子填充算法适用于复杂的区域填充，但可能存在堆栈溢出的问题。
填充的应用领域填充技术在许多领域中都有广泛的应用，以下是其中一些常见的应用领域：图像处理在图像处理中，填充技术可以用于图像的增强、修复和合成等方面。
例如，可以使用填充技术修复图像中的缺陷、填充图像的边界以及合成多个图像。
计算机辅助设计（CAD）在计算机辅助设计中，填充技术可以用于填充图形对象的内部或边界，以增加图形的真实感和细节。
例如，可以使用填充技术填充建筑物的内部、道路的纹理以及地形的颜色。
计算机游戏开发在计算机游戏开发中，填充技术可以用于填充游戏场景的地形、角色的纹理以及特效的颜色。
通过使用填充技术，可以使游戏画面更加精美和逼真。
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。
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。
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
图形学种子填充算法
图形学种子填充算法．/种子填充算法void CZhztchView::boundaryfill4(int x, int y, int boundarycolor, int newcolor){int color;获取客户区设备描述表CClientDC dc(this); //color=dc.GetPixel(x,y); if(color!=newcolor&&color!=boundarycolor){dc.SetPixel(x,y,newcolor);boundaryfill4(x,y+1,boundarycolor,newcolor);boundaryfill4(x,y-1,boundarycolor,newcolor);boundaryfill4(x-1,y,boundarycolor,newcolor);boundaryfill4(x+1,y,boundarycolor,newcolor);}}///////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////扫描线填充算法void CZhztchView::OnScanfill(){RedrawWindow();CDC* pDC=GetDC();CPen newpen(PS_SOLID,3,RGB(255,0,0));CPen *old=pDC->SelectObject(&newpen);spt[0]=CPoint(100,100); //绘制多边形区域spt[1]=CPoint(300,100);spt[2]=CPoint(250,250);spt[3]=CPoint(100,250);spt[4]=CPoint(150,200);spt[5]=CPoint(90,180);spt[6]=CPoint(150,150);spt[7]=CPoint(100,100);pDC->Polyline(spt,8);//pDC->SelectObject(old);//ReleaseDC(pDC);// TODO: Add your command handler code here //CDC* pDC=GetDC();CPen newpen2(PS_SOLID,1,RGB(0,255,0)); CPen *old2=pDC->SelectObject(&newpen2);int j,k,s = 0;int p[5]; //每根扫描线交点int pmin = 0,pmax = 0;for(int i=0;i<=6;i++)//建立边表{edge[i].dx=(float)(spt[i+1].x-spt[i].x)/(spt[i+1].y-spt[i].y); if(spt[i].y<=spt[i+1].y){edge[i].num=i;edge[i].ymin=spt[i].y;edge[i].ymax=spt[i+1].y;edge[i].xmin=(float)spt[i].x;edge[i].xmax=(float)spt[i+1].x;if(spt[i+1].y > pmax)pmax = spt[i+1].y;if(spt[i].y < pmin)pmin = spt[i].y;}else{edge[i].num=i;edge[i].ymin=spt[i+1].y;edge[i].ymax=spt[i].y;edge[i].xmax=(float)spt[i].x;edge[i].xmin=(float)spt[i+1].x;if(spt[i].y > pmax)pmax = spt[i].y;if(spt[i+1].y < pmin)pmin = spt[i+1].y;}}for(int r=1;r<=6;r++) //排序edge(yUpper，xIntersect)，结果为从大到小{for(int q=0;q<=6-r;q++){if(edge[q].ymin<edge[q+1].ymin){newedge[0]=edge[q]; edge[q]=edge[q+1];edge[q+1]=newedge[0];}}}if((s；for(j=k;j<=6;j++)intb=0;for(intscan=pmax-1;scan&；；k=s;；bif(spt[edge[j].num+1].y&；can>edge[j].ymin；if(scan==edge[j].ymax)；elseif(spt[edge[j].；++;p[b]=(int)edge[j].xmax;；for(int scan=pmax-1;scan>=pmin+1;scan--){int b=0;k=s;for(j=k;j<=6;j++){if((scan>edge[j].ymin)&&(scan<=edge[j].ymax))//判断与线段相交{if(scan==edge[j].ymax){if(spt[edge[j].num+1].y<edge[j].ymax){b++;p[b]=(int)edge[j].xmax;}else if(spt[edge[j].num-1].y<edge[j].ymax) {b++;p[b]=(int)edge[j].xmax;}}if((scan>edge[j].ymin)&&(scan<edge[j].ymax)){b++;p[b]=(int)(edge[j].xmax+edge[j].dx*(scan-edge[j].ymax)); } }//pDC->LineTo(spt[edge[0].num].x,spt[edge[0].num].y);if(scan<=edge[j].ymin)//s=j;}if(b>1){for(int u=1;u<b;u++){pDC->MoveTo(p[u]-1,scan);u++;pDC->LineTo(p[u],scan);}}}pDC->SelectObject(old); pDC->SelectObject(old2); }。
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
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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。
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;}。
任意多边形区域的快速填充算法
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。
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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。
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；区域图案填充算法：以上介绍的区域填充算法，都是把区域内部的像素全部置成同一种颜色。
但在实际应用中，有时需要用图案来填充平面区域。
在确定了区域内点后，不是马上对像素填色，而是先将该像素映射到图案位图的对应位置。
根据图案上对应位置的像素值，决定填充颜色。
一般来说，图案比填充区域要小得多。
所以图案总是成周期性的，使之能通过重复使用，构成任意尺寸的图案。
图案填充方式分为透明方式和不透明方式。
透明方式：当图案位图的对应位置为1时，用前景色写像素，否则，不改变该像素的值。
不透明方式：则图案位图的对应位置为1时，用前景色写像素，否则，用背景色写像素。
本实验实现在绝对定位法下用不透明方式对平面区域填充图案：1.假设填充图案是一个M*N的位图，用M*N的数组存放；2.当确定了区域内点p(x,y)后，则图案位图上的对应位置为p’(x%M,y%N)，其中%为c语言整除取余运算符，然后取出图案位图该位置的像素进行填充。
三、实验步骤一、打开cgdemoMFC工程1.打开Microsoft Visual Studio 20082.File-->Open-->cgdemo.sln二、添加菜单1.左侧视图栏中有三个视图：ClassView、ResourceView、FileView，点击ResourceView2.展开cgdemo，展开Menu，双击IDR_MAINFRAME3.在右侧窗口菜单栏中找到“基本图形生成”菜单项，在该菜单项中添加“递归种子填充算法”，在“递归种子填充算法”属性框中找到ID框填：ID_FILLRECURSION。
在该菜单项中添加“简单种子填充算法”，在“简单种子填充算法”属性框中找到ID框填：ID_FILLEASY。
在该菜单项中添加“扫描线种子填充算法”，在“扫描线种子填充算法”属性框中找到ID框填：ID_FILLZZSCANLINE。
在该菜单项中添加“区域图案填充算法”，在“区域图案填充算法”属性框中找到ID框填：ID_FILLPATTERN。
三、创建、编辑函数1.打开cgdemoView.h头文件，在cgdemoView类枚举类型成员变量m_drawsty 中添加FILL_RECURSION、FILL_EASY,FILL_SCANLINE,FILL_PATTERN2.给菜单项“递归种子填充算法”添加命令消息响应函数OnFillrecursion()在该函数中添加以下程序代码。
void CcgdemoView::OnFillrecursion(){// TODO: Add your command handler code herem_drawstyle=FILL_RECURSION;Invalidate(true);}给菜单项“简单种子填充算法”添加命令消息响应函数OnFilleasy()在该函数中添加以下程序代码。
void CcgdemoView::OnFilleasy(){// TODO: Add your command handler code herem_drawstyle=FILL_EASY;Invalidate(true);}给菜单项“扫描线种子填充算法”添加命令消息响应函数OnFillzzscanline()在该函数中添加以下程序代码。
void CcgdemoView::OnFillzzscanline(){// TODO: Add your command handler code herem_drawstyle=FILL_SCANLINE;Invalidate(true);}给菜单项“区域图案填充算法”添加命令消息响应函数OnFillpattern()在该函数中添加以下程序代码。
void CcgdemoView::OnFillpattern(){// TODO: Add your command handler code herem_drawstyle=FILL_PATTERN;Invalidate(true);}3.在鼠标右键按下消息响应函数中添加如下所示代码。
void CcgdemoView::OnRButtonDown(UINT nFlags, CPoint point){// TODO: Add your message handler code here and/or call defaultswitch(m_drawstyle){case FILL_RECURSION:case FILL_EASY:case FILL_SCANLINE:case FILL_PATTERN:}4.在鼠标移动消息响应函数中添加如下所示代码。
void CcgdemoView::OnMouseMove(UINT nFlags, CPoint point){// TODO: Add your message handler code here and/or call defaultswitch(m_drawstyle){case LINE_DDA:case LINE_MIDPT:case LINE_CIRCLE:}5.在cgdemoView.h头文件类中分别添加成员函数void FillRecursion(CDC* pDC,int x,int y,int boundarycolor,int newcolor);并在cgdemoView.cpp源文件中void FillRecursion(CDC* pDC,int x,int y,int boundarycolor,int newcolor);为其添加编写的递归种子填充算法；在cgdemoView.h头文件类中分别添加成员函数void EasySeedFill(CDC* pDC,CPoint seedpot,int boundarycolor,int newcolor);并在cgdemoView.cpp源文件中void EasySeedFill(CDC* pDC,CPoint seedpot,int boundarycolor,int newcolor);为其添加编写的简单种子填充算法；在cgdemoView.h头文件类中分别添加成员函数void ScanLineSeedFill(CDC* pDC,int x,int y,int boundarycolor,int newcolor);并在cgdemoView.cpp源文件中void ScanLineSeedFill(CDC* pDC,int x,int y,int boundarycolor,int newcolor);为其添加编写的扫描线种子填充算法；在cgdemoView.h头文件类中分别添加成员函数void FillPattern(CDC* pDC,int x,int y,int boundarycolor,int newcolor);并在cgdemoView.cpp源文件中void FillPattern(CDC* pDC,int x,int y,int boundarycolor,int newcolor);为其添加编写的区域图案填充算法；在种子填充算法中用到栈stack，因此要在cgdemoView.cpp添加#include "stack"头文件，并使用标准名空间。
在cgdemoView.cpp源文件中void CcgdemoView::OnDraw(CDC* pDC)添加m_drawstyle分别为选中四种算法所执行的代码。
四、实验遇到的问题及其解决方法（重点）在编写递归种子填充算法时，如果多边形画的太大程序会崩溃，这是由于递归种子填充算法本身的bug，系统栈空间不足时会导致程序崩溃。
在编写简单种子填充算法时，用到数据结构栈(stack)的使用，在该算法中定义stack<POINT>st; 编译的时候出现如下错误：error C2065: 'stack' : undeclared identifiererror C2275: 'POINT' : illegal use of this type as an expressionerror C2065: 'st' : undeclared identifiererror C2228: left of '.push' must have class/struct/unionerror C2228: left of '.empty' must have class/struct/union通过以上错误的提示发现是栈的头文件没有添加。