计算机图形学上机实验09.docx
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计算机图形学上机实验09
计算机图形学上机实验（09）
计算机图形学上机实验
齐金山
淮阴师范学院（江苏）
计算机科学与技术学院
计算机图形学上机说明
《计算机图形学》是计算机科学与技术专业本科的一门专业课程，课程的上机实践性环节是学生学习的重点和难点。
通过本实验，使学生掌握计算机图形学的基本原理、方法和相关的软硬件知识，掌握计算机图形学编程的基本方法，为学生进一步学习图形学及其他相关学科打下坚实的基础。
要求掌握计算机图形学的基本原理、算法与应用；学会用相关算法编程显示基本图形。
本次共有4次上机实验，涉及到计算机基本图形的生成算法、扫描填充算法、裁剪算法、几何变换和曲线等内容。
学生平时也可以去了解三维图形建模技术（曲面、体模型）、OpenGL、光照 消隐、三维技术（模型显示、光照、雾化、交互）等知识。
4次上机实验成果要求提交源代码？
！
实验一基本2D图形生成
一、实验目的
1.掌握基于MFC图形编程框架的搭建。
2.掌握直线和圆等图形扫描转换的原理及常用算法。
二、实验内容
基本2D图形生成：
1.直线生成算法
2.多边形生成算法
3.圆生成算法
4.MFC图形编程框架
三、实验步骤
实验二基本2D图形填充算法和坐标变换
一、实验目的
1.掌握扫描线多边形填充算法、种子填充算法等的基本原理和计算机实现填充功能。
2.掌握在齐次坐标系中进行二维基本线性变换（平移、比例、旋转、错切）的原理、性质、表示方法及应用。
二、实验内容
多边形填充算法、种子填充算法
二维基本线性变换（平移、比例、旋转、错切等）
三、实验步骤
1、创建应用程序框架，本例以单文档框架为例。
2、编辑菜单资源
在工作区的【ResourceView】标签中，单击Menu项左边的“+”，然后双击其子项IDR_MAINFRAME，并根据下图和下图添加编辑菜单资源。
菜单标题
菜单项标题
标识符ID
区域填充
种子填充算法
ID_FLOODFILL
边界填充算法
ID_BOUNDARY
扫描线多边形填充算法
ID_SCANLINEFILL
3、添加菜单项消息处理函数
利用ClassWizard（建立类向导）为应用程序添加与菜单项相关的消息处理函数，ClassName栏中选择CmyView，根据下表建立如下的消息映射函数，ClassWizard会自动生成有关的函数声明。
菜单项ID
消息
消息处理函数
ID_FLOODFILL
COMMAND
OnFloodfill
ID_BOUNDARY
COMMAND
OnBoundary
ID_SCANLINEFILL
COMMAND
OnScanlinefill
4、添加程序代码
Ø在OnDraw（）函数中添加如下蓝色字体部分代码。
voidCMyView:
:
OnDraw（CDC*pDC）
{
CMyDoc*pDoc=GetDocument（）;
ASSERT_VALID（pDoc）;
//TODO:
adddrawcodefornativedatahere
pDC->TextOut（20,20,"双击鼠标左键，出现需填充的多边形，点击相关功能菜单实现区域填充"）;
pDC->TextOut（20,50,"进行种子填充，需用鼠标右键，单击多边形内一点，作为开始填充的种子点"）;
}
Ø添加鼠标消息处理函数：
利用ClassWizard（建立类向导）为应用程序添加与鼠标相关的消息处理函数，ClassName栏中选择CmyView，根据下表建立如下的鼠标消息映射函数，ClassWizard会自动生成有关的函数声明。
ObjectIDs
消息
消息处理函数
CmyView
WM_LBUTTONDBLCLK
OnLButtonDblClk
WM_RBUTTONDOWN
OnRButtonDown
分别给鼠标消息映射函数添加如下代码：
voidCMyView:
:
OnLButtonDblClk（UINTnFlags,CPointpoint）
{
//TODO:
Addyourmessagehandlercodehereand/orcalldefault
RedrawWindow（）;
CDC*pDC=GetDC（）;
CPennewpen（PS_SOLID,1,RGB（255,0,0））;
CPen*old=pDC->SelectObject（&newpen）;
pDC->Rectangle（100,100,200,200）;
pDC->SelectObject（old）;
ReleaseDC（pDC）;
CView:
:
OnLButtonDblClk（nFlags,point）;
}
voidCMyView:
:
OnRButtonDown（UINTnFlags,CPointpoint）
{
//TODO:
Addyourmessagehandlercodehereand/orcalldefault
a_point=point;//a_point为点类对象，表示种子点，定义为CmyView类的数据成员。
CView:
:
OnRButtonDown（nFlags,point）;
}
Ø给CmyView类添加各种填充的函数成员：
voidboundary_fill_4（CDC*pDC,intx,inty,COLORREFboundary_Color,COLORREFnew_Color）;
voidFlood_Fill_4（CDC*pDC,intx,inty,COLORREFold_Color,COLORREFnew_Color）;
voidscanLineFill4（CDC*pDC,intxseed,intyseed,COLORREFoldColor,COLORREFfillColor）;
voidCMyView:
:
boundary_fill_4（CDC*pDC,intx,inty,COLORREFboundary_Color,COLORREFnew_Color）
{
COLORREFcent=pDC->GetPixel（CPoint（x,y））;
staticDWORDdwCount=0;
if（cent!
=boundary_Color&¢!
=new_Color）
{
pDC->SetPixel（CPoint（x,y）,new_Color）;
boundary_fill_4（pDC,x,y+1,boundary_Color,new_Color）;
boundary_fill_4（pDC,x,y-1,boundary_Color,new_Color）;
boundary_fill_4（pDC,x-1,y,boundary_Color,new_Color）;
boundary_fill_4（pDC,x+1,y,boundary_Color,new_Color）;
boundary_fill_4（pDC,x-1,y+1,boundary_Color,new_Color）;
boundary_fill_4（pDC,x+1,y-1,boundary_Color,new_Color）;
boundary_fill_4（pDC,x+1,y+1,boundary_Color,new_Color）;
boundary_fill_4（pDC,x-1,y-1,boundary_Color,new_Color）;
dwCount++;
}
}
voidCMyView:
:
Flood_Fill_4（CDC*pDC,intx,inty,COLORREFold_Color,COLORREFnew_Color）
{
COLORREFcent=pDC->GetPixel（CPoint（x,y））;
staticDWORDdwCount=0;
if（cent==old_Color&¢!
=new_Color）
{
pDC->SetPixel（CPoint（x,y）,new_Color）;
Flood_Fill_4（pDC,x,y+1,old_Color,new_Color）;
Flood_Fill_4（pDC,x,y-1,old_Color,new_Color）;
Flood_Fill_4（pDC,x-1,y,old_Color,new_Color）;
Flood_Fill_4（pDC,x+1,y,old_Color,new_Color）;
Flood_Fill_4（pDC,x-1,y+1,old_Color,new_Color）;
Flood_Fill_4（pDC,x+1,y+1,old_Color,new_Color）;
Flood_Fill_4（pDC,x-1,y-1,old_Color,new_Color）;
Flood_Fill_4（pDC,x+1,y-1,old_Color,new_Color）;
dwCount++;
}
}
voidCMyView:
:
scanLineFill4（CDC*pDC,intxseed,intyseed,COLORREFoldColor,COLORREFfillColor）
{
intx,y,xtemp,xleft,xright;
intspanfill;
SeqStackstack;
stack.Push（xseed）;
stack.Push（yseed）;
while（!
stack.StackEmpty（））
{
y=stack.Peek（）;
stack.Pop（）;
x=stack.Peek（）;
stack.Pop（）;
pDC->SetPixel（x,y,fillColor）;
for（xtemp=x+1;pDC->GetPixel（xtemp,y）==oldColor;xtemp++）
pDC->SetPixel（xtemp,y,fillColor）;
xright=xtemp-1;
for（xtemp=x-1;pDC->GetPixel（xtemp,y）==oldColor;xtemp--）
pDC->SetPixel（xtemp,y,fillColor）;
xleft=xtemp+1;
xtemp=xleft;y=y+1;
while（xtemp<=xright）
{
spanfill=0;
COLORREFcr=pDC->GetPixel（xtemp,y）;
while（cr!
=oldColor&&cr!
=fillColor&&xtemp<=xright）
{
xtemp++;
cr=pDC->GetPixel（xtemp,y）;
}
while（cr==oldColor&&cr!
=fillColor&&xtemp<=xright）
{
spanfill=1;
xtemp++;
cr=pDC->GetPixel（xtemp,y）;
}
if（spanfill==1）
{
stack.Push（xtemp-1）;
stack.Push（y）;
}
cr=pDC->GetPixel（xtemp,y）;
if（cr!
=oldColor&&cr!
=fillColor&&xtemp<=xright）
{
xtemp++;
continue;
}
while（cr==oldColor||cr==fillColor&&xtemp<=xright）
{
xtemp++;
cr=pDC->GetPixel（xtemp,y）;
}
xtemp=xleft;y=y-2;
while（xtemp<=xright）
{spanfill=0;
COLORREFcr=pDC->GetPixel（xtemp,y）;
while（cr!
=oldColor&&cr!
=fillColor&&xtemp<=xright）
{
xtemp++;
cr=pDC->GetPixel（xtemp,y）;
}
while（cr==oldColor&&cr!
=fillColor&&xtemp<=xright）
{
spanfill=1;
xtemp++;
cr=pDC->GetPixel（xtemp,y）;
}
if（spanfill==1）
{
stack.Push（xtemp-1）;
stack.Push（y）;
}
cr=pDC->GetPixel（xtemp,y）;
if（cr!
=oldColor&&cr!
=fillColor&&xtemp<=xright）
{
xtemp++;
continue;
}
while（cr==oldColor||cr==fillColor&&xtemp<=xright）
{
xtemp++;
cr=pDC->GetPixel（xtemp,y）;
}
}
}
}
}
Ø分别给菜单消息映射函数添加如下代码：
voidCMyView:
:
OnFloodfill（）
{
//TODO:
Addyourcommandhandlercodehere
CDC*pDC=GetDC（）;
intnew_Color=RGB（0,255,0）;
intold_Color=pDC->GetPixel（a_point）;
intx=a_point.x,y=a_point.y;
Flood_Fill_4（pDC,x,y,old_Color,new_Color）;
ReleaseDC（pDC）;
}
voidCMyView:
:
OnBoundary（）
{
//TODO:
Addyourcommandhandlercodehere
CDC*pDC=GetDC（）;
intnew_Color=RGB（0,0,255）;
intboundary_Color=pDC->GetPixel（100,100）;
intx=a_point.x,y=a_point.y;
boundary_fill_4（pDC,x,y,boundary_Color,new_Color）;
ReleaseDC（pDC）;
}
voidCMyView:
:
OnScanlinefill（）
{
//TODO:
Addyourcommandhandlercodehere
CDC*pDC=GetDC（）;
intfill_Color=RGB（0,0,255）;
intold_Color=pDC->GetPixel（150,150）;
intx=a_point.x,y=a_point.y;
scanLineFill4（pDC,x,y,old_Color,fill_Color）;
ReleaseDC（pDC）;
}
注：
扫描线多边形填充算法中要使用的栈代码如下（）：
typedefintDatatype;
classSeqStack
{
private:
Datatypedata[100];
//抽象类型Datatype的数组
inttop;//栈顶位置指示器
public:
SeqStack（void）//构造函数
{top=0;};
~SeqStack（void）//析构函数
{};
voidSeqStack:
:
Push（Datatypeitem）;//把元素item入栈
DatatypePop（void）;//出栈数据元素并返回
DatatypePeek（void）;//读栈顶数据元素并返回
intStackEmpty（void）//堆栈空返回1；否则返回0
{return（top==0）;};
intGetSize（void）//读栈元素个数top
{returntop;};
voidClearStack（void）//清空堆栈使之为初始化状态
{top=0;}
};
voidSeqStack:
:
Push（Datatypeitem）{
if（top==100）{
//cout<<"堆栈已满!
"<exit（0）;
}
data[top]=item;
top++;
}
DatatypeSeqStack:
:
Pop（）
{
if（top==0）
{
//cout<<"堆栈已空!
"<exit（0）;
}
top--;//top先减1
returndata[top];//然后取top位置上的元素返回
}
DatatypeSeqStack:
:
Peek（void）
{
if（top==0）
{
//cout<<"堆栈空!
"<exit（0）;
}
returndata[top-1];//top指在栈顶的下一个位置,取top-1上的元素返回
}
实验三裁剪算法
一、实验目的
掌握Cohen-Sutherland、Liang-Barsky等直线段裁剪算法以及多边形裁剪算法的基本原理
二、实验内容
1.直线裁剪算法
2.多边形裁剪算法
实验四基本3D图形生成以及变换、曲线和曲面生成
一、实验目的
1.知道曲线、曲面的常用表示方法，以及用参数法表示曲线、曲面的优点。
2.掌握基本3D图形生成以及变换。
3.掌握Bezier曲线的生成方法和性质。
4.了解一种完全过型值点的分段插值算法。
二、实验内容
3D图形生成以及各种变换、Bezier曲线曲面的生成方法。
三、实验步骤
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