计算机图形学区域填充的扫描线算法分析.docx

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计算机图形学区域填充的扫描线算法分析

计算机图形学——区域填充的扫描线算法

1．实验名称：

区域填充的扫描线算法

2．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；

3．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：

Step1.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；

Step2.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；

Step3.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；

Step4.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Step2；否则以区段的右端点为种子点入种子点栈，再转至Step2。

4．原程序代码：

/*****************************************/

/*4-ScanLineFill区域填充的扫描线算法实现*/

/*****************************************/

#include

#include

#include

#include

#defineStack_Size100//栈的大小常量

//定义结构体,记录种子点

typedefstruct{

intx;

inty;

}Seed;

//定义顺序栈（种子点）

typedefstruct

{

SeedPoint[Stack_Size];

inttop;

}SeqStack;

//初始化栈操作

voidInitStack（SeqStack*&S）

{

S=（SeqStack*）malloc（sizeof（SeqStack））;

S->top=-1;

}

//种子点栈置空；

voidsetstackempty（SeqStack*S）

{

S->top==-1;

}

//种子点栈状态检测函数

intisstackempty（SeqStack*S）

{

if（S->top==-1）

returntrue;//空栈返回true

else

returnfalse;//非空栈返回false

}

//种子点入栈；

intstackpush（SeqStack*&S,Seedpoint）

{

if（S->top==Stack_Size-1）//栈已满，返回false

returnfalse;

S->top++;//栈未满，栈顶元素加1

S->Point[S->top]=point;

returntrue;

}

//取栈顶元素；

intstackpop（SeqStack*&S,Seed&point）

{

if（S->top==-1）//栈为空，返回false

returnfalse;

point=S->Point[S->top];

S->top--;//栈未空，top减1

returntrue;

}

//画圆

voidCirclePoints（intxc,intyc,intx,inty,intColor）

{

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

voidMidpointCircle（intradius,intColor）

{

intx,y;

floatd;

x=0;

y=radius;

d=5.0/4-radius;

CirclePoints（250,250,x,y,Color）;

while（x

{

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

voidScanLineFill4（intx,inty,intoldcolor,intnewcolor）

{

intxl,xr,i;

boolSpanNeedFill;

Seedpt;//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

{

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

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

{

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

x++;

}

}

}

//主函数检测

voidmain（）

{

intradius,color;

intx,y;//种子点

intoldcolor,newcolor;//原色与填充色

//输入参数值

printf（"inputradiusandcolor:

\n"）;//画圆参数

scanf（"%d,%d",&radius,&color）;

printf（"inputxandy:

\n"）;//读入内点

scanf（"%d,%d",&x,&y）;

printf（"inputoldcolorandnewcolor:

\n"）;//读入原色与填充色

scanf（"%d,%d",&oldcolor,&newcolor）;

intgdriver=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（）;

}

5．运行结果与讨论：

测试结果1：

测试结果2：

6．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。