实验三画圆与凸多边形填充算法.docx
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实验三画圆与凸多边形填充算法
华北水利水电大学计算机图形学实验报告
2017--2018学年第一学期2014级计算机科学与技术专业
指导老师曹源昊班级2014157学号201415717姓名李卫朋
实验三、画圆与凸多边形填充算法
1.实验目的
练习直线和圆的光栅扫描线算法，多边形的扫描转换算法。
2.实验内容和要求
按要求完成以下三个作业。
提交纸质实验报告，同时提交实验报告和源代码的电子版。
（I）.利用Bresenham直线扫描算法绘制任意直线段。
输入为起点坐标（x0,y0）和终点坐标（x1,y1）以及线宽w,利用Bresenham算法计算离散的近似像素点，并在OpenGL窗口中绘制该线段。
要求绘制至少五条线段，具有不同的斜率，不同的起点和终点，不同的线宽。
不允许直接调用GL_LINES来实现。
（II）.利用中点画圆算法绘制圆。
输入为圆心（xc,yc）和圆的的半径r，利用中点画圆算法计算离散的近似像素点，并在OpenGL窗口中绘制。
要求绘制至少四个圆，构成一个图案，比如奥迪车标或五环。
（III）.实现多边形的扫描转换算法。
输入一个凸多边形的顶点序列，利用活性边表计算每条扫描线上位于多边形内部的像素，并填充上一个新颜色,最终达到填充多边形内部的目的。
建议：
为了实现坐标点和像素的一一对应，建议坐标轴的范围和窗口像素宽高一致，比如：
glutInitWindowSize（800,600）;//像素宽800，高600
坐标系设定为：
gluOrtho2D（-400,400,-300,300）;//坐标轴x方向宽为800，y方向高为600
3.算法描述
使用OpenGL进行画图，采用VS编程环境。
4.源程序代码
（1）
//bresenham直线.cpp:
定义控制台应用程序的入口点。
//
#include"stdio.h"
#include"stdafx.h"
#include"glut.h"
#include"stdlib.h"
#include"math.h"
#include"iostream"
usingnamespacestd;
GLsizeiwinWidth=400,winHeight=300;//屏幕显示宽高.
inta[100],b[100],c[100],d[100],n=-1;
voidinit（）
{
glClearColor（1.0,1.0,1.0,1.0）;
glMatrixMode（GL_PROJECTION）;
gluOrtho2D（0.0,200.0,0.0,150.0）;
}
voidlineBres（intx0,inty0,intxEnd,intyEnd）
{
intdx=abs（xEnd-x0）,dy=abs（yEnd-y0）;
intp=2*dy-dx;
inttwoDy=2*dy,twoDyMinusDx=2*（dy-dx）;
intx,y;
if（x0>xEnd）
{
x=xEnd;
y=yEnd;
xEnd=x0;
}
else
{
x=x0;
y=y0;
}
glBegin（GL_POINTS）;
glVertex2i（x,y）;
glEnd（）;
while（x{
x++;
if（p<0）
p+=twoDy;
else
{
y++;
p+=twoDyMinusDx;
}
glBegin（GL_POINTS）;
glVertex2i（x,y）;
glEnd（）;
}
}
voiddisplayFcn（）
{
glColor3f（1.0,0.0,0.0）;
for（inti=0;i<=n;i++）
{
lineBres（a[i],b[i],c[i],d[i]）;
}
glFlush（）;
}
voidwinReshpeFcn（GLintnewWidth,GLintnewHeight）
{
glMatrixMode（GL_PROJECTION）;
glLoadIdentity（）;
gluOrtho2D（0.0,GLdouble（newWidth）,0.0,GLdouble（newHeight））;
glClear（GL_COLOR_BUFFER_BIT）;
winWidth=newWidth;
winHeight=newHeight;
}
int_tmain（intargc,char**argv）
{
glutInit（&argc,argv）;
glutInitDisplayMode（GLUT_SINGLE|GLUT_RGB）;
glutInitWindowPosition（100,100）;
glutInitWindowSize（winWidth,winHeight）;
glutCreateWindow（"bresenham直线"）;
init（）;
inth=1;
while（h==1）
{
printf（"输入起点和终点的坐标"）;
n++;
scanf_s（"%d%d%d%d",&a[n],&b[n],&c[n],&d[n]）;
glutDisplayFunc（displayFcn）;
printf（"继续输入请按1，退出请按0"）;
scanf_s（"%d",&h）;
}
glutReshapeFunc（winReshpeFcn）;
glutMainLoop（）;
return0;
}
（2）//中点画圆法.cpp:
定义控制台应用程序的入口点。
//
#include"stdafx.h"
#include"glut.h"
#include"stdlib.h"
#include"math.h"
#include"iostream"
usingnamespacestd;
constGLdoubletwoPi=6.283185;
GLsizeiwinWidth=400,winHeight=300;//屏幕显示宽高.
classscreenPt{
public:
screenPt（）{
x=y=0;
}
GLintx,y;
voidsetCoords（GLintxCoordValue,GLintyCorrdValue）{
x=xCoordValue;
y=yCorrdValue;
}
GLintgetx（）const{
returnx;
}
GLintgety（）const{
returny;
}
voidincrementx（）{
x++;
}
voidincrementy（）{
y--;
}
};
voidinit（）
{
glClearColor（1.0,1.0,1.0,1.0）;
glMatrixMode（GL_PROJECTION）;
gluOrtho2D（0.0,200.0,0.0,150.0）;
}
voidsetPixel（GLintxCoord,GLintyCoord）{
glBegin（GL_POINTS）;
glVertex2i（xCoord,yCoord）;
glEnd（）;
}
voidcircleMidpoint（GLintxc,GLintyc,GLintradius）{
screenPtcircPt;
GLintp=1-radius;//中点参数初值
circPt.setCoords（0,radius）;
voidcirclePlotPoints（GLint,GLint,screenPt）;
circlePlotPoints（xc,yc,circPt）;
while（circPt.getx（）circPt.incrementx（）;
if（p<0）
p+=2*circPt.getx（）+1;
else{
circPt.incrementy（）;
p+=2*（circPt.getx（）-circPt.gety（））+1;
}
circlePlotPoints（xc,yc,circPt）;
}
}
voidcirclePlotPoints（GLintxc,GLintyc,screenPtcircPt）
{
setPixel（xc+circPt.getx（）,yc+circPt.gety（））;
setPixel（xc-circPt.getx（）,yc+circPt.gety（））;
setPixel（xc+circPt.getx（）,yc-circPt.gety（））;
setPixel（xc-circPt.getx（）,yc-circPt.gety（））;
setPixel（xc+circPt.gety（）,yc+circPt.getx（））;
setPixel（xc-circPt.gety（）,yc+circPt.getx（））;
setPixel（xc+circPt.gety（）,yc-circPt.getx（））;
setPixel（xc-circPt.gety（）,yc-circPt.getx（））;
}
voidpieChart（）
{
screenPtcircCtr,piePt;
GLintradius=winWidth/16;
circCtr.x=winWidth/4;
circCtr.y=winHeight/1.5;
circleMidpoint（circCtr.x,circCtr.y,radius）;//调用中点画圆方法
glColor3f（0.0,0.0,1.0）;
circleMidpoint（circCtr.x+60,circCtr.y,radius）;
glColor3f（0.0,0.0,0.0）;
circleMidpoint（circCtr.x+120,circCtr.y,radius）;
glColor3f（1.0,1.0,0.0）;
circleMidpoint（circCtr.x+30,circCtr.y-30,radius）;
glColor3f（0.0,1.0,0.0）;
circleMidpoint（circCtr.x+90,circCtr.y-30,radius）;
}
voiddisplayFcn（）
{
glClear（GL_COLOR_BUFFER_BIT）;
glColor3f（1.0,0.0,0.0）;
pieChart（）;
glFlush（）;
}
voidwinReshpeFcn（GLintnewWidth,GLintnewHeight）
{
glMatrixMode（GL_PROJECTION）;
glLoadIdentity（）;
gluOrtho2D（0.0,GLdouble（newWidth）,0.0,GLdouble（newHeight））;
glClear（GL_COLOR_BUFFER_BIT）;
winWidth=newWidth;
winHeight=newHeight;
}
int_tmain（intargc,char**argv）
{
glutInit（&argc,argv）;
glutInitDisplayMode（GLUT_SINGLE|GLUT_RGB）;
glutInitWindowPosition（100,100）;
glutInitWindowSize（winWidth,winHeight）;
glutCreateWindow（"PieChart"）;
init（）;
glutDisplayFunc（displayFcn）;
glutReshapeFunc（winReshpeFcn）;
glutMainLoop（）;
}
（3）
#include"stdafx.h"
constintPOINTNUM=10;//多边形点数.
/******定义结构体用于活性边表AET和新边表NET***********************************/
typedefstructXET
{
floatx;
floatdx,ymax;
XET*next;
}AET,NET;
/******定义点结构体point******************************************************/
structpoint
{
floatx;
floaty;
}
polypoint[POINTNUM]={100,200,122,131,195,131,136,88,159,19,100,62,41,19,64,88,5,131,78,131};//五角星
voidPolyScan（）
{
//计算最高点的y坐标（扫描到此结束）
intMaxY=0;
inti;
for（i=0;iif（polypoint[i].y>MaxY）
MaxY=polypoint[i].y;
//初始化AET表
AET*pAET=newAET;
pAET->next=NULL;
//初始化NET表
NET*pNET[1024];
for（i=0;i<=MaxY;i++）
{
pNET[i]=newNET;
pNET[i]->next=NULL;
}
glClear（GL_COLOR_BUFFER_BIT）;//赋值的窗体显示.
glColor3f（0.0,0.0,0.0）;//设置直线的颜色红色
glBegin（GL_POINTS）;
//扫描并建立NET表
for（i=0;i<=MaxY;i++）
{
for（intj=0;jif（polypoint[j].y==i）
{//一个点跟前面的一个点形成一条线段。
跟后面的点也形成线段
if（polypoint[（j-1+POINTNUM）%POINTNUM].y>polypoint[j].y）
{
NET*p=newNET;
p->x=polypoint[j].x;
p->ymax=polypoint[（j-1+POINTNUM）%POINTNUM].y;
p->dx=（polypoint[（j-1+POINTNUM）%POINTNUM].x-polypoint[j].x）/（polypoint[（j-1+POINTNUM）%POINTNUM].y-polypoint[j].y）;
p->next=pNET[i]->next;
pNET[i]->next=p;
}
if（polypoint[（j+1+POINTNUM）%POINTNUM].y>polypoint[j].y）
{
NET*p=newNET;
p->x=polypoint[j].x;
p->ymax=polypoint[（j+1+POINTNUM）%POINTNUM].y;
p->dx=（polypoint[（j+1+POINTNUM）%POINTNUM].x-polypoint[j].x）/（polypoint[（j+1+POINTNUM）%POINTNUM].y-polypoint[j].y）;
p->next=pNET[i]->next;
pNET[i]->next=p;
}
}
}
//建立并更新活性边表AET
for（i=0;i<=MaxY;i++）
{
//计算新的交点x,更新AET
NET*p=pAET->next;
while（p）
{
p->x=p->x+p->dx;
p=p->next;
}
//更新后新AET先排序
//断表排序,不再开辟空间
AET*tq=pAET;
p=pAET->next;
tq->next=NULL;
while（p）
{
while（tq->next&&p->x>=tq->next->x）
tq=tq->next;
NET*s=p->next;
p->next=tq->next;
tq->next=p;
p=s;
tq=pAET;
}
//（改进算法）先从AET表中删除ymax==i的结点
AET*q=pAET;
p=q->next;
while（p）
{
if（p->ymax==i）
{
q->next=p->next;
deletep;
p=q->next;
}
else
{
q=q->next;
p=q->next;
}
}
//将NET中的新点增加AET,并用插入法按X值递增排序
p=pNET[i]->next;
q=pAET;
while（p）
{
while（q->next&&p->x>=q->next->x）
q=q->next;
NET*s=p->next;
p->next=q->next;
q->next=p;
p=s;
q=pAET;
}
//配对填充颜色
p=pAET->next;
while（p&&p->next）
{
for（floatj=p->x;j<=p->next->x;j++）
glVertex2i（static_cast（j）,i）;
p=p->next->next;//考虑端点情况
}
}
glEnd（）;
glFlush（）;
}
voidinit（void）
{glClearColor（1.0,1.0,1.0,1.0）;
//窗体的背景颜色设置为白色
glMatrixMode（GL_PROJECTION）;
//gluOrtho2D（0.0,600.0,0.0,450.0）;
gluOrtho2D（-400,400,-300,300）;
}
voidmain（intargc,char*argv）
{
glutInit（&argc,&argv）;//I初始化GLUT.
glutInitDisplayMode（GLUT_SINGLE|GLUT_RGB）;//设置显示模式：
单个缓存和使用RGB模型
glutInitWindowPosition（50,100）;//设置窗体的顶部和左边位置
glutInitWindowSize（800,600）;//设置窗体的高度和宽度
glutCreateWindow（"五角星"）;//创建显示窗体
init（）;
glutDisplayFunc（PolyScan）;
glutMainLoop（）;
}
5.实验结果
（1）
（2）
（3）
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