计算机图形学课程设计设计题目改进的有效边表算法对多边形的填充学院名称信息科学与技术学院
专业名称计算机科学与技术
学生姓名刘柯
学生学号201213030112
任课教师梅占勇
设计（论文）成绩
教务处制
2015年9 月28 日
目录
一、设计内容与要求 (3)
1.1设计题目 (3)
1.2 设计内容 (3)
1.3 设计目标 (3)
二、总体设计 (3)
2.1 多边形的表示 (3)
2.2 x-扫描线算法 (4)
2.3 改进的有效边表算法 (4)
2.3.1 改进的有效边表算法 (4)
2.3.2 有效边表 (5)
2.3.3 边表 (6)
三、详细设计 (8)
3.1 改进的有效边表算法的实现 (8)
3.2 有效边表算法程序流程图 (9)
四、测试结果 (9)
五、总结 (15)
六、源代码 (15)
参考文献 (26)
一、设计内容与要求
1.1设计题目
用改进的有效边表算法实现多边形的填充
1.2 设计内容
使用OpenGL实现用改进的有效边表算法填充多边形
1.3 设计目标
参照课本上改进的有效边表算法的思想，实现该算法的C语言代码，并用该算法搭配OpenGL以像素点的方式绘制出给定顶点坐标的多边形。
二、总体设计
2.1 多边形的表示
在计算机图形学中，多边形有2种重要的表示方法：顶点表示和点阵表示。
顶点表示用多边形的顶点序列来刻画多边形，这种方法直观、几何意义强，占用内存少，应用普遍，但它没有明确指出哪些像素在多边形内，故不能直接用于面着色。
点阵表示用位于多边形内的像素的集合来刻画多边形。这种表示法虽然失去了许多重要的几何信息，但便于运用帧缓存表示图形，是面着色所需要的图形表示形式。
大多数图形应用系统采用顶点序列表示多边形，而顶点表示又不能直接用于显示，那么就必须有从多边形的顶点表示到点阵表示的转换，这种转换称为多边形的扫描转
换或多边形的填充。即从多边形的顶点信息出发，求出位于其内部的各个像素，并将其颜色值写入帧缓存的相应单元中。
2.2 x-扫描线算法
x-扫描线算法的基本思想是，按照扫描线的顺序，计算扫描线与多边形的相交区间，再用要求的颜色显示这些区间的像素，即完成填充工作。区间的端点可以通过计算扫描线与多边形边界线的交点获得。根据此原理，x-扫描线算法可以填充凸的、凹的或带有孔的多边形区域。
x-扫描线的算法步骤如下：
(1)确定多边形顶点的最小和最大y值(y min和y max)，得到多边形所占有的最大扫描
线数。
(2)从y=y min到y=y max，每次用一条扫描线填充。每一条扫描线填充的过程分为4
个步骤：
①求交。计算扫描线与多边形所有边的交点。
②排序。把所有交点按x坐标递增的顺序进行排序。
③交点配对。配对第一与第二、第三与第四个交点等，每对交点代表一个填充
区间。
④区间填色。把这些相交区间内的像素置成不同于背景色的填充色。
x-扫描线算法在处理每条扫描线时，需要与多边形的所有边求交，这样处理效率非常低。因为一条扫描线往往只与少数几条边相交，甚至与整个多边形都不相交。因此，有必要对算法进行改进。
2.3 改进的有效边表算法
2.3.1 改进的有效边表算法
将x-扫描线算法加以改进可以得到改进的有效边表算法，也称y连贯算法。改进可以从三个方面进行：首先，在处理一条扫描线时，仅对与它相交的多边形的边（有效边）求交；其次，利用扫描线的连贯性，考虑到当前扫描线与各边的交点顺序与下一条扫描线与各边的交点顺序很可能相同或非常相似，因此在当前扫描线处理完毕之
后，不必为下一条扫描线从头开始构造交点信息；最后，利用多边形的连贯性，认为若某条边与当前扫描线相交，则它很可能也与下一条扫描线相交且其交点与上一次的
交点相关。如下图所示，设直线的斜率为k，若y=y
i 时，x=x
i
；则当y=y
i+1
时，有x
i+1
=x
i
+1/k。
2.3.2 有效边表
有效边（Active Edge）是指与当前扫描线相交的多边形的边，也称活性边。把有效边按与扫描线交点x坐标递增的顺序存放在一个链表中，此链表称为有效边表（Active Edge Table，AET）。有效边表的每个结点存放对应边的如下信息：
其中，x为当前扫描线与有效边交点的x坐标；y max是有效边所在的最大扫描线值，通过它可以知道何时才能“抛弃”该边；1/k是边斜率的倒数；next是下一个结点的指针。
如下图所示的多边形P0P1P2P3P4P5P6，其顶点表示为：
P0(7，8)，P1(3，12)，P2(1，7)，P3(3，1)，P4(6，5)，P5(8，1)，P6(12，9)。
当y=8时的有效边表如下图所示：
2.3.3 边表
有效边表给出了扫描线和有效边交点坐标的计算方法，但是没有给出新边出现的位置坐标。为了方便有效边表的建立与更新，就需要构造一个边表（Edge Table，ET），用以存放扫描线上多边形各条边的信息。由于水平边的1/k为∞，并且水平边本身就是扫描线，所以在建立边表时不予考虑。
边表的构造分为4个步骤：
①首先构造一个纵向链表，链表的长度为多边形占有的最大扫描线数，链表的每
个结点，称为一个桶，对应多边形覆盖的每一条扫描线。
②将每条边的信息装入与该边最小y坐标(y
min
)相对应的桶中。也就是说，若某
边的较低端点为y
min ，则该边就放在相应的y=y
min
的扫描线桶中。
③每条边的数据形成一个结点，内容包括该扫描线与该边的初始交点x(即较低
端点的x坐标值)，该边最大y坐标值y
max
，以及斜率的倒数1/k和下一个边结点的指针next:
④同一桶中若干条边按x|y min由小到大排列，若x|y min相等，则按1/k由小到大排
序。
从上面可以看出，边表是有效边表的特例，有效边表和边表可以使用同一个数据结构来表示。
对于多边形P0P1P2P3P4P5P6，它的边表结构如下图所示：
三、详细设计
3.1 改进的有效边表算法的实现
改进的有效边表算法具体实现过程如下：
①初始化边表ET。
为了方便边表的建立，可以定义sort()函数对多边形的边进行排序，保证边表中每个桶中的边是有序的。同时定义一个creat_edge_table()函数，该函数需要多边形的顶点信息作为参数传入，并返回一个边表指针。
②初始化有效边表AET。从ET表中取出第一个不为空的桶与AET表合并。
为了初始化AET表，可以定义一个init_active_table()函数，该函数传入边表指针作为形参，返回一个有效边表指针。
③从AET表中取出交点进行填充。
填充时设置一个布尔值b（初值为假），令指针从有效边表的第一个结点（也就是扫描线与有效边的交点）开始遍历。每访问一个结点，把b取反一次。若b
为真，则把从当前结点的x值开始（设为x
1）到下一结点的x值结束(设为x
2
)的
区间[x
1, x
2
]用多边形色填充。填充时为了避免多边形区域扩大化，需要对区间边
界进行如下处理：
若x是整数，则按“左闭右开”的原则处理，即左边界上的x（x
1
）不变，右
边界上的x（x
2）减1；若x不是整数，左边界上的x（x
1
）向右取整，右边界上的
x（x
2
）向左取整。
④更新AET表。
设当前AET表中扫描线为y，首先更新扫描线为y=y+1，然后删除AET表中所
有y
max =y的边结点；再根据x
i+1
=x
i
+1/k计算并修改AET表中各边结点的x坐标，同
时合并ET表对应于扫描线y的桶中的边，按次序插入到AET表中，形成新AET表。此步骤满足多边形的“下闭上开”原则。
此过程用到自定义的函数delete_edge()、add_edge()、update_active_table()。
⑤判断AET表是否为空。若为空，则结束；否则转到③
3.2 有效边表算法程序流程图
四、测试结果
为了便于观察多边形的填充，本程序将像素点进行放大处理，400 x 300的分辨率投影到20 x 15，并绘制出网格，使用OpenGL画出多边形的边框。使用了Sleep()函数来延时生成像素点，并且每填充一个像素点刷新一次，给人动态直观的感受。
①在不处理边界的情况下，如下图所示，多边形的区域可能会扩大化。
②对边界进行处理后，结果如下：
③为了验证改进的有效边表填充算法，现将本程序的像素大小恢复为1：1，按
比例扩大多边形的顶点坐标，测试结果如下：
从上图可以看出填充过后的多边形与原多边形P0P1P2P3P4P5P6的形状一致，该算法验证通过。
④测试其他多边形
长方形：
三角形：
五角星：
从以上结果来看，该算法基本得到完美实现。而程序的执行时间来看，生成边表的时间（包括分配内存、对桶中的结点进行排序等）远比填充像素点的时间要长。因此，该算法的效率虽然很高，但对于表的维护和排序开销太大，它适合软件实现而不适合硬件实现。
五、总结
通过本次课程设计，我掌握了多边形的填充算法，了解了OpenGL的运行结构，熟悉了很多OpenGL的函数，对OpenGL编程也产生的浓厚的兴趣。同时也巩固了对计算机图形学知识的掌握，锻炼了我对手实验的能力，看清了自己的水平，认识到了自己的不足。
在本次课程设计中，存在一些不足之处。比如对边界的处理，课本上的说法模糊不清，在网上也没有找到相应的解答，我只能根据自己的理解来试着解决；这方面也存在没有及时和老师沟通的原因。从这一点上，我认识到理论和实践的差别，我们应该多实践才能真正掌握理论。
还有就是完全填充后的多边形，边缘有“锯齿”现象，不知道是我程序的原因还是算法的问题。或许对于多边形的填充算法还应该处理“锯齿”。
六、源代码
//源代码仅包含文件PolygonFilling.cpp
#include
#include
#include
#include
#define EPSILON 0.000001 //最小浮点数
//点结构体
struct Point
{
int x; //x坐标
int y; //y坐标
};
//线结构体
struct Line
{
Point high_point; //高端点
Point low_point; //低端点
int is_active; //是否为有效边，水平边（0），非水平边（1）
double inverse_k; //斜率k的倒数
};
//边结点
struct EdgeNode
{
double x; //扫描线与边交点的x坐标（边的低端点的x坐标）
int y_max; //边的高端点的y坐标ymax
double inverse_k; //斜率k的倒数
EdgeNode *next; //下一个边结点的指针
};
//有效边表
struct ActiveEdgeTable
{
int y; //扫描线y
EdgeNode *head; //边链表的头指针
};
//桶结点
typedef struct Bucket
{
int y; //扫描线y
EdgeNode *head; //边链表的头指针
Bucket *next; //下一个桶的指针
} EdgeTable;
int compare(Point p1, Point p2);
Line* create_lines(Point points[], int n);
Point get_lowest_point(Line lines[], int n);
Point get_highest_point(Line lines[], int n);
void swap(Line &l1, Line &l2);
void sort(Line lines[], int n);
EdgeTable* create_edge_table(Line lines[], int n);
ActiveEdgeTable* init_active_table(EdgeTable *edge_table);
void delete_edge(ActiveEdgeTable *active_table, int y_max);
void add_edge(ActiveEdgeTable *active_table, EdgeNode edge);
ActiveEdgeTable* update_active_table(ActiveEdgeTable *active_table, EdgeTable *edge_table);
void DrawPolygon(Point points, int n);
void DrawGrid(int x, int y);
void Fill(Point points[], int n);
void Initial();
void Display();
int main(int argc, char* argv[])
{
glutInit(&argc, argv);
glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE | GLUT_RGB);
glutInitWindowSize(400, 300);
glutInitWindowPosition(100, 120);
glutCreateWindow("Polygon Filling");
glutDisplayFunc(Display);
Initial();
glutMainLoop();
return 0;
}
//比较2个点的高度
int compare(Point p1, Point p2)
{
if (p1.y > p2.y)
return 1;
else if (p1.y == p2.y)
return 0;
return -1;
}
//由点数组生成线段数组
Line* create_lines(Point points[], int n)
{
Line *lines = (Line*)malloc(n * sizeof(Line));
for (int i = 0; i < n; ++i)
{
Point p1 = points[i];
Point p2 = points[(i + 1) % n];
int result = compare(p1, p2);
if (result == 0)
lines[i].is_active = 0;
else
lines[i].is_active = 1;
lines[i].high_point = result > 0 ? p1 : p2;
lines[i].low_point = result < 0 ? p1 : p2;
lines[i].inverse_k = (double)(p2.x - p1.x) / (double)(p2.y - p1.y);
}
return lines;
}
//获取线数组中最低的端点
Point get_lowest_point(Line lines[], int n)
{
Point lowest_point = lines[0].low_point;
for (int i = 1; i < n; ++i)
{
Point low_point = lines[i].low_point;
if (compare(lowest_point, low_point) > 0)
lowest_point = low_point;
}
return lowest_point;
}
//获取线数组中最高的端点
Point get_highest_point(Line lines[], int n)
{
Point highest_point = lines[0].high_point;
for (int i = 1; i < n; ++i)
{
Point high_point = lines[i].high_point;
if (compare(highest_point, high_point) < 0)
highest_point = high_point;
}
return highest_point;
}
//交换2个Line对象
void swap(Line &l1, Line &l2)
{
Line temp = l1;
l1=l2;
l2= temp;
}
//对线数组进行排序
void sort(Line lines[], int n)
{
//先按低端点的y坐标进行升序排序
for (int i = 0; i < n; ++i)
{
int min_index = i;
for (int j = i + 1; j < n; ++j)
{
if (lines[j].low_point.y < lines[min_index].low_point.y)
min_index = j;
}
swap(lines[i], lines[min_index]);
}
//再将有序数组按低端点的x坐标升序排列，若x坐标相等，按inverse_k升序
for (int i = 0; i < n; ++i)
{
int min_index = i;
for (int j = i + 1; lines[j].low_point.y == lines[i].low_point.y; ++j) {
if (lines[j].low_point.x < lines[min_index].low_point.x)
min_index = j;
}
swap(lines[i], lines[min_index]);
if (i > 0 && lines[i].low_point.x == lines[i - 1].low_point.x)
{
if (lines[i].is_active == 1 && lines[i - 1].is_active == 1)
{
if (lines[i].inverse_k < lines[i - 1].inverse_k)
swap(lines[i], lines[i - 1]);
}
}
}
}
//创建一个边表
EdgeTable* create_edge_table(Line lines[], int n)
{
EdgeTable *edge_table = (EdgeTable*)malloc(sizeof(EdgeTable));
edge_table->head = NULL;
edge_table->next = NULL;
sort(lines, n);
Point lowest_point = get_lowest_point(lines, n);
Point highest_point = get_highest_point(lines, n);
EdgeTable *s = edge_table;
for (int i = lowest_point.y; i <= highest_point.y; ++i)
{
Bucket *bucket = (Bucket*)malloc(sizeof(Bucket));
bucket->y = i;
bucket->next = NULL;
bucket->head = (EdgeNode*)malloc(sizeof(EdgeNode));
bucket->head->next = NULL;
EdgeNode *p = bucket->head;
for (int j = 0; j < n; ++j)
{
if (lines[j].is_active == 0)
continue;
if (lines[j].low_point.y == i)
{
EdgeNode *q = (EdgeNode*)malloc(sizeof(EdgeNode));
q->x = lines[j].low_point.x;
q->y_max = lines[j].high_point.y;
q->inverse_k = lines[j].inverse_k;
q->next = NULL;
p->next = q;
p = q;
}
}
s->next = bucket;
s = bucket;
}
裁剪算法详解 在使用计算机处理图形信息时，计算机部存储的图形往往比较大，而屏幕显示的只是图的一部分。因此需要确定图形中哪些部分落在显示区之，哪些落在显示区之外，以便只显示落在显示区的那部分图形。这个选择过程称为裁剪。最简单的裁剪方法是把各种图形扫描转换为点之后，再判断各点是否在窗。但那样太费时，一般不可取。这是因为有些图形组成部分全部在窗口外，可以完全排除，不必进行扫描转换。所以一般采用先裁剪再扫描转换的方法。 (a)裁剪前 (b) 裁剪后 图1.1 多边形裁剪 1直线段裁剪 直线段裁剪算法比较简单，但非常重要，是复杂图元裁剪的基础。因为复杂的曲线可以通过折线段来近似，从而裁剪问题也可以化为直线段的裁剪问题。常
用的线段裁剪方法有三种：Cohen-Sutherland,中点分割算法和梁友栋－barskey 算法。 1.1 Cohen-Sutherland裁剪 该算法的思想是：对于每条线段P1P2分为三种情况处理。（1）若P1P2完全在窗口，则显示该线段P1P2简称“取”之。（2）若P1P2明显在窗口外，则丢弃该线段，简称“弃”之。（3）若线段既不满足“取”的条件，也不满足“弃”的条件，则在交点处把线段分为两段。其中一段完全在窗口外，可弃之。然后对另一段重复上述处理。 为使计算机能够快速判断一条直线段与窗口属何种关系，采用如下编码方法。延长窗口的边，将二维平面分成九个区域。每个区域赋予4位编码CtCbCrCl.其中各位编码的定义如下：
图1.2 多边形裁剪区域编码图5.3线段裁剪 裁剪一条线段时，先求出P1P2所在的区号code1,code2。若code1=0,且code2=0，则线段P1P2在窗口，应取之。若按位与运算code1&code2≠0，则说明两个端点同在窗口的上方、下方、左方或右方。可判断线段完全在窗口外，可弃之。否则，按第三种情况处理。求出线段与窗口某边的交点，在交点处把线段一分为二，其中必有一段在窗口外，可弃之。在对另一段重复上述处理。在实现本算法时，不必把线段与每条窗口边界依次求交，只要按顺序检测到端点的编码不为0，才把线段与对应的窗口边界求交。 Cohen-Sutherland裁减算法 #define LEFT 1 #define RIGHT 2 #define BOTTOM 4
实验题目：实验二有效边表填充算法 1.实验目的： 设计有效边表结点和边表结点数据结构 设计有效边表填充算法 编程实现有效边表填充算法 2.实验描述： 下图1 所示多边形覆盖了12 条扫描线，共有7 个顶点和7 条边。7 个顶点分别为：P0（7，8），P1（3，12），P2（1，7），P3（3，1）, P4（6，5）, P5（8，1）, P6（12，9）。在1024×768 的显示分辩率下，将多边形顶点放大为P0（500,400），P1（350，600），P2（250，350），P3（350，50）, P4（500，250）, P5（600，50）, P6（800，450）。请使用有效边表算法填充该多边形。 图1示例多边形
图2 屏幕显示多边形 3.算法设计： （1）建立AET和BUCKET类； （2）初始化桶，并在建立桶结点时为其表示的扫描线初始化为带头结点的链表； （3）对每个桶结点进行循环，将桶内每个结点的边表合并为有效边表，并进行有效边表循环； （4）按照扫描线从小到大的移动顺序，计算当前扫描线与多边形各边的交点，然后把这些交点按X值递增的顺序进行排序，配对，以确定填充区间； （5）用指定颜色点亮填充区间内的所有像素，即完成填充工作。 4.源程序： 1)//AET.h class AET { public: AET(); virtual ~AET(); double x; int yMax; double k;//代替1/k AET *next; }; //AET..cpp AET::AET() {
} AET::~AET() { } 2) //Bucket.h #include "AET.h" class Bucket { public: Bucket(); virtual ~Bucket(); int ScanLine; AET *p;//桶上的边表指针 Bucket *next; }; // Bucket.cpp Bucket::Bucket() { } Bucket::~Bucket() { } 3)//TestView.h #include "AET.h"//包含有效边表类 #include "Bucket.h"//包含桶类 #define Number 7//N为闭合多边形顶点数，顶点存放在整型二维数组Point[N]中class CTestView : public CView { 。。。。。。。。。 public: void PolygonFill();//上闭下开填充多边形 void CreatBucket();//建立桶结点桶 void Et();//构造边表 void AddEdge(AET *);//将边插入AET表 void EdgeOrder();//对AET表进行排序
一、填空题（每空0.5分，共 1 0 分） 1、 计算机图形学中的图形是指由点、线、面、体等 和明暗、灰度（亮度）、色 彩等 构成的，从现实世界中抽象出来的带有灰度、色彩及形状的图或形。 2、 一个计算机图形系统至少应具有 、 、输入、输出、 等 基本功能。 3、 常用的字符描述方法有：点阵式、 和 。 4、 字符串剪裁的策略包括 、 和笔划/像素精确度 。 5、 所谓齐次坐标就是用 维向量表示一个n 维向量。 6、 投影变换的要素有：投影对象、 、 、投影线和投影。 7、 输入设备在逻辑上分成定位设备、描画设备、定值设备、 、拾取设备 和 。 8、 人机交互是指用户与计算机系统之间的通信，它是人与计算机之间各种符号和动作 的 。 9、 按照光的方向不同，光源分类为： ， ， 。 10、从视觉的角度看，颜色包含3个要素：即 、 和亮度。 二、单项选择题（每题 2分，共 30 分。请将正确答案的序号填在 题后的括号内） 1、在CRT 显示器系统中，（ ）是控制电子束在屏幕上的运动轨迹。 A. 阴极 B. 加速系统 C. 聚焦系统 D. 偏转系统 2、分辨率为1024×1024的显示器需要多少字节位平面数为16的帧缓存？（ ） A. 512KB B. 1MB C. 2MB D. 3MB 3、计算机图形显示器一般使用什么颜色模型？（ ） A. RGB B. CMY C. HSV D. HLS 4、下面哪个不属于图形输入设备？（ ） A. 键盘 B. 绘图仪 C. 光笔 D. 数据手套 5、多边形填充算法中，错误的描述是（ ）。 A. 扫描线算法对每个象素只访问一次，主要缺点是对各种表的维持和排序的耗费较大 B. 边填充算法基本思想是对于每一条扫描线与多边形的交点，将其右方象素取补 C. 边填充算法较适合于帧缓冲存储器的图形系统
实验1 直线的绘制 实验目的 1、通过实验，进一步理解和掌握DDA和Bresenham算法； 2、掌握以上算法生成直线段的基本过程； 3、通过编程，会在TC环境下完成用DDA或中点算法实现直线段的绘制。实验环境 计算机、Turbo C或其他C语言程序设计环境 实验学时 2学时，必做实验。 实验内容 用DDA算法或Besenham算法实现斜率k在0和1之间的直线段的绘制。 实验步骤 1、算法、原理清晰，有详细的设计步骤； 2、依据算法、步骤或程序流程图，用C语言编写源程序； 3、编辑源程序并进行调试； 4、进行运行测试，并结合情况进行调整； 5、对运行结果进行保存与分析； 6、把源程序以文件的形式提交； 7、按格式书写实验报告。 实验代码：DDA： # include
void DDALine(int x0,int y0,int x1,int y1,int color) { int dx,dy,epsl,k; float x,y,xIncre,yIncre; dx=x1-x0; dy=y1-y0; x=x0; y=y0; if(abs(dx)>abs(dy)) epsl=abs(dx); else epsl=abs(dy); xIncre=(float)dx/(float)epsl; yIncre=(float)dy/(float)epsl; for(k=0;k<=epsl;k++) { putpixel((int)(x+0.5),(int)(y+0.5),4); x+=xIncre; y+=yIncre; } } main(){ int gdriver ,gmode ;
太原工业学院
实验拓展：绘制颜色渐变的三角形和四边形。 void CTriangle::Draw(CDC* pDC)//画出来一个三角形 { pDC->MoveTo(point0.x,point0.y); pDC->LineTo(point1.x,point1.y); pDC->LineTo(point2.x,point2.y); pDC->LineTo(point0.x,point0.y); } void CTriangle::GouraudShader(CDC* pDC) { SortVertex();//point0点为y坐标最小的点,point1点为y坐标最大的点,point2点的y坐标位于二者之间。如果y值相同，取x最小的点//定义三角形覆盖的扫描线条数 int nTotalScanLine = point1.y - point0.y + 1; //定义span的起点与终点数组 SpanLeft = new CPoint2[nTotalScanLine];//跨度左边数组 SpanRight = new CPoint2[nTotalScanLine];//跨度右边数组 //判断三角形与P0P1边的位置关系，0-1-2为右手系 int nDeltz = (point1.x - point0.x) * (point2.y - point1.y) - (point1.y - point0.y) * (point2.x - point1.x);//点矢量叉积的z坐标 if(nDeltz > 0)//三角形位于P0P1边的左侧 { nIndex = 0; DDA(point0, point2, TRUE); DDA(point2, point1, TRUE); nIndex = 0; DDA(point0, point1, FALSE); }
实验二图形的几何变换的实现算法 班级 08 信计 学号 59 姓名 _____ 分数 _____ 一、 实验目的和要求： 1、 掌握而为图形的基本几何变换，如平移，旋转，缩放，对称，错切变换；＜ 2、 掌握OpenG 冲模型变换函数，实现简单的动画技术。 3、 学习使用OpenGL 生成基本图形。 4、 巩固所学理论知识，加深对二维变换的理解，加深理解利用变换矩阵可 由简单图形得到复杂图形。加深对变换矩阵算法的理解。 编制利用旋转变换绘制齿轮的程序。编程实现变换矩阵算法，绘制给出形体 的三视图。调试程序及分析运行结果。要求每位学生独立完成该实验，并上传实 验报告。 二、 实验原理和内容： .原理： 图像的几何变换包括：图像的空间平移、比例缩放、旋转、仿射变换和图像插值。 图像几何变换的实质：改变像素的空间位置，估算新空间位置上的像素值。 图像几何变换的一般表达式：［u,v ］=［X （x, y ）,Y （x, y ）］，其中，［u,v ］为变换后图像 像素的笛卡尔坐标， ［x, y ］为原始图像中像素的笛卡尔坐标。这样就得到了原始图像与变 换后图像的像素的对应关系。 平移变换：若图像像素点（x, y ）平移到（x x 。，y ■ y 。），则变换函数为 u = X （x, y ） =x 沟， v 二丫（x, y ） = y ■ y 。，写成矩阵表达式为: 比例缩放：若图像坐标 （x,y ）缩放到（S x ，s y ）倍，则变换函数为: S x ,S y 分别为x 和y 坐标的缩放因子，其大于1表示放大, 小于1表示缩小。 旋转变换：将输入图像绕笛卡尔坐标系的原点逆时针旋转 v 角度，则变换后图像坐标为: u COST 内容： :u l :Sx k ；0 其中，x 0和y 0分别为x 和y 的坐标平移量。 其中,
计算机图形学课程设计设计题目改进的有效边表算法对多边形的填充学院名称信息科学与技术学院 专业名称计算机科学与技术 学生姓名刘柯 学生学号201213030112 任课教师梅占勇 设计（论文）成绩 教务处制 2015年9 月28 日
目录 一、设计内容与要求 (3) 1.1设计题目 (3) 1.2 设计内容 (3) 1.3 设计目标 (3) 二、总体设计 (3) 2.1 多边形的表示 (3) 2.2 x-扫描线算法 (4) 2.3 改进的有效边表算法 (4) 2.3.1 改进的有效边表算法 (4) 2.3.2 有效边表 (5) 2.3.3 边表 (6) 三、详细设计 (8) 3.1 改进的有效边表算法的实现 (8) 3.2 有效边表算法程序流程图 (9) 四、测试结果 (9) 五、总结 (15) 六、源代码 (15) 参考文献 (26)
一、设计内容与要求 1.1设计题目 用改进的有效边表算法实现多边形的填充 1.2 设计内容 使用OpenGL实现用改进的有效边表算法填充多边形 1.3 设计目标 参照课本上改进的有效边表算法的思想，实现该算法的C语言代码，并用该算法搭配OpenGL以像素点的方式绘制出给定顶点坐标的多边形。 二、总体设计 2.1 多边形的表示 在计算机图形学中，多边形有2种重要的表示方法：顶点表示和点阵表示。 顶点表示用多边形的顶点序列来刻画多边形，这种方法直观、几何意义强，占用内存少，应用普遍，但它没有明确指出哪些像素在多边形内，故不能直接用于面着色。 点阵表示用位于多边形内的像素的集合来刻画多边形。这种表示法虽然失去了许多重要的几何信息，但便于运用帧缓存表示图形，是面着色所需要的图形表示形式。 大多数图形应用系统采用顶点序列表示多边形，而顶点表示又不能直接用于显示，那么就必须有从多边形的顶点表示到点阵表示的转换，这种转换称为多边形的扫描转
计算机图形学课程设计 书 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
课程设计(论文)任务书 理学院信息与计算科学专业2015-1班 一、课程设计(论文)题目：图像融合的程序设计 二、课程设计(论文)工作： 自2018 年1 月10 日起至2018 年1 月12日止 三、课程设计(论文) 地点: 2-201 四、课程设计(论文)内容要求： 1．本课程设计的目的 （1）熟悉Delphi7的使用，理论与实际应用相结合，养成良好的程序设计技能；（2）了解并掌握图像融合的各种实现方法，具备初步的独立分析和设计能力；（3）初步掌握开发过程中的问题分析，程序设计，代码编写、测试等基本方法；（4）提高综合运用所学的理论知识和方法独立分析和解决问题的能力； （5）在实践中认识、学习计算机图形学相关知识。 2．课程设计的任务及要求 1）基本要求： （1）研究课程设计任务，并进行程序需求分析； （2）对程序进行总体设计，分解系统功能模块，进行任务分配，以实现分工合作；（3）实现各功能模块代码； （4）程序组装，测试、完善系统。 2）创新要求： 在基本要求达到后，可进行创新设计，如改进界面、增加功能或进行代码优化。
3）课程设计论文编写要求 （1）要按照书稿的规格打印誊写课程设计论文 （2）论文包括封面、设计任务书（含评语）、摘要、目录、设计内容、设计小结（3）论文装订按学校的统一要求完成 4）参考文献： （1）David ，《计算机图形学的算法基础》，机械工业出版社 （2）Steve Cunningham，《计算机图形学》，机械工业出版社 （3） 5）课程设计进度安排 内容天数地点 程序总体设计 1 实验室 软件设计及调试 1 实验室 答辩及撰写报告 1 实验室、图书馆 学生签名： 2018年1月12日 摘要 图像融合是图像处理中重要部分，能够协同利用同一场景的多种传感器图像信息，输出一幅更适合于人类视觉感知或计算机进一步处理与分析的融合图像。它可明显的改善单一传感器的不足，提高结果图像的清晰度及信息包含量，有利于更为准确、更为可靠、更为全面地获取目标或场景的信息。图像融合主要应用于军事国防上、遥感方面、医学图像处理、机器人、安全和监控、生物监测等领域。用于较多也较成熟的是红外和可见光的融合，在一副图像上显示多种信息，突出目标。一般情况下，图像融合由
实验二2-2 一、实验题目 给定四个点绘制图4-44所示的不同转角的两个正方形，使用有效边表算法进行填充，填充效果如图4-45所示，注意采用“左闭右开”和“上闭下开”的原则，使得每个正方形的右边界和下边界没有填充。 二、实验思想 有效边表填充算法通过维护边表和有效边表，避开了扫描线与多边形所有边求交的复杂运算。填充原理是按照扫描线从小到大的移动顺序，计算当前扫描线与有效边的交点，然后把这些交点按x值递增的顺序进行排序、配对，以确定填充区间，最后用指定颜色填充区间内的所有像素，即完成填充工作。 三、实验代码 void CTestView::GetMaxX()//获得屏幕宽度 { CRect Rect; GetClientRect(&Rect); MaxX=Rect.right; } void CTestView::GetMaxY()//获得屏幕高度 { CRect Rect; GetClientRect(&Rect); MaxY=Rect.bottom; } void CTestView::ReadPoint()//读入点表函数 { //设置第一个正方形的4个顶点 int a=160; P1[0]=CP2(MaxX/4-a,MaxY/2+a);//P0 P1[1]=CP2(MaxX/4+a,MaxY/2+a);//P1 P1[2]=CP2(MaxX/4+a,MaxY/2-a);//P2 P1[3]=CP2(MaxX/4-a,MaxY/2-a);//P3 //设置第二个正方形的4个顶点
int b=ROUND(sqrt(2)*a); P2[0]=CP2(3*MaxX/4,MaxY/2+b);//P0 P2[1]=CP2(3*MaxX/4+b,MaxY/2);//P1 P2[2]=CP2(3*MaxX/4,MaxY/2-b);//P2 P2[3]=CP2(3*MaxX/4-b,MaxY/2);//P3 } void CTestView::DrawRect(CDC *pDC,CP2 *P)//绘制正方形函数{ CP2 T; CLine line; for(int i=0;i<4;i++)//边循环 { if(i==0) { line.MoveTo(pDC,P[i]); T=P[0]; } else { line.LineTo(pDC,P[i]);; } } line.LineTo(pDC,T);//闭合 } void CTestView::OnMENUIFill() { // TODO: Add your command handler code here COLORREF FColor; CColorDialog ccd(RGB(255,0,0)); if(ccd.DoModal()==IDOK)//调用调色板选取色 { FColor=ccd.GetColor(); m_Red=GetRValue(FColor);//获得颜色的红色分量
《计算机图形学Visual c++版》考试作业报告 题目：计算机图形学图形画板 专业：推荐IT学长淘宝日用品店530213 班级：推荐IT学长淘宝日用品店530213 学号：推荐IT学长淘宝日用品店530213 姓名：推荐IT学长淘宝日用品店530213 指导教师：推荐IT学长淘宝日用品店530213 完成日期： 2015年12月2日
一、课程设计目的 本课程设计的目标就是要达到理论与实际应用相结合，提高学生设计图形及编写大型程序的能力，并培养基本的、良好的计算机图形学的技能。 设计中要求综合运用所学知识，上机解决一些与实际应用结合紧密的、规模较大的问题，通过分析、设计、编码、调试等各环节的训练，使学生深刻理解、牢固掌握计算机图形学基本知识和算法设计的基本技能术，掌握分析、解决实际问题的能力。 通过这次设计，要求在加深对课程基本内容的理解。同时，在程序设计方法以及上机操作等基本技能和科学作风方面受到比较系统和严格的训练。 二、设计内容推荐IT学长淘宝日用品店530213 设计一个图形画板，在这个图形画板中要实现： 1，画线功能，而且画的线要具备反走样功能。 2, 利用上面的画线功能实现画矩形，椭圆，多边形，并且可以对这些图形进行填充。 3，可以对选中区域的图形放大，缩小，平移，旋转等功能。 三、设计过程 程序预处理：包括头文件的加载，常量的定义以及全局变量的定义 #include "stdafx.h" #include "GraDesign.h" #include "GraDesignDoc.h" #include "GraDesignView.h" #include "math.h" #ifdef _DEBUG #define new DEBUG_NEW #undef THIS_FILE static char THIS_FILE[] = __FILE__; #endif //******自定义全局变量 int type = -1; CPoint point1; CPoint point2; CPoint temp[2];
实验二 直线的生成算法的实现 班级 08信计2班 学号 59 姓名 分数 一、实验目的和要求 1.理解直线生成的基本原理。 2.掌握几种常用的直线生成算法。 3.利用Visual C++实现直线生成的DDA 算法。 二、实验内容 1.了解直线的生成原理，尤其是Bresenham 画线法原理。 2.掌握几种基本的直线生成算法：DDA 画线法、Bresenham 画线法、中点画线法。 3.利用Visual C++实现直线生成的DDA 算法，在屏幕上任意生成一条直线。 三、实验步骤 1.直线的生成原理： （1）DDA 画线法也称数值微分法，是一种增量算法。是一种基于直线的微分方程来生成直线的方法。 （2）中点画线法原理 以下均假定所画直线的斜率[0,1]k ∈，如果在x 方向上的增量为1，则y 方向上的增量只能在01 之间。中点画线法的基本原理是：假设在x 坐标为p x 的各像素点中，与直线最近者已经确定为(,)p p P x y ，用小实心圆表示。那么，下一个与直线最近的像素只能是正右方的1(1,)p p P x y +，或右上方的2(1,1)p p P x y ++，用小空心圆表示。以M 为1P 和2P 的中点，则M 的坐标为(1,0.5)p p x y ++。又假设Q 是理想直线与垂直线1p x x =+的交点。显然，若M 在Q 的下方，则2P 离直线近，应取2P 为下一像素点；若M 在Q 的上方，则1P 离直线近，应取1P 为下一像素点。 （3）B resenham 画线法原理 直线的中点Bresenham 算法的原理：每次在主位移方向上走一步，另一个方向上走不走步取决于中点偏差判别式的值。 给定理想直线的起点坐标为P0（x0，y0），终点坐标为P1（x1，y1），则直线的隐函数方程为： 0b kx y y)F(x,=--= （3-1） 构造中点偏差判别式d 。 b x k y y x F y x F d i i i i M M -+-+=++==)1(5.0)5.0,1(),(
《计算机图形学》课程设计报告题目名称：球体背面剔除消隐算法 专业计算机科学与技术 班级计科15升-1班 学号 1516353004 姓名 指导教师王玉琨 2016 年 06 月 07 日
目录 设计内容与要求 (03) 总体目标和要求 (03) 内容与要求 (03) 总体设计 (03) 2.1 球的消隐处理基本原理 (03) 2.2 具体设计实现 (04) 详细设计 (04) 3.1调试后正确的程序清单 (04) 功能实现 (08) 4.1程序运行结果 (09) 4.2 功能实现及分析 (09) 总结 (09) 参考文献 (10)
球体背面剔除消隐算法 第 1章设计内容与要求 1.1 总体目标和要求 课程设计的目的：以图形学算法为目标，深入研究。继而策划、设计并实现一个能够表现计算机图形学算法原理的或完整过程的演示系统， 并能从某些方面作出评价和改进意见。 通过完成一个完整程序，经历策划、设计、开发、测试、总结和验收各阶段，达到： 1) 巩固和实践计算机图形学课程中的理论和算法； 2) 学习表现计算机图形学算法的技巧； 3) 培养认真学习、积极探索的精神； 4) 具备通过具体的平台实现图形算法的设计、编程与调试的能力； 5) 完成对实验结果分析、总结及撰写技术报告的能力。 总体要求：策划、设计并实现一个能够充分表现图形学算法的演示系统，界面要求美观大方，能清楚地演示算法执行的每一个步骤。 开发环境：Viusal C++ 6.0 1.2 内容与要求 球体背面剔除消隐算法 内容：（1）掌握背面剔除消隐算法原理； （2）实现矢量点积与叉积运算； （3）透视投影变换 （4）曲面体经纬线划分方法 功能要求： （1）绘制球体线框模型的透视投影图，使用背面剔除算法实现动态消隐； （2）通过右键菜单显示消隐效果，右键菜单有两个选项：未消隐与消隐； （3）使用键盘的上下左右控制键旋转消隐前后的球体； （4）单击左键增加视距，右击缩短视距； 第2章总体设计 2.1 球的消隐处理基本原理 球体的曲面通常采用一组网格多边形来表示，即把曲面离散成许多小平面片，用平面逼近曲面，一般使用许多四边形来逼近曲面。 网格四边形愈多，逼近曲面的精度就愈高，逼近效果就愈好，曲面看起来就越光滑。一般根据实际需要来确定合适的逼近精度即网格多边形数目。 当曲面表示为一组网格多边形时，消隐处理的主要工作是确定各网格多边形的可见性，由此可用平面立体的算法对曲面进行消隐处理。 球面的参数方程为：
计算机图形学实验报告 班级： 学号：
姓名：
实验三多边形填充 一实验目的 1)掌握多边形的有效边表填充算法； 2)掌握边界像素处理原则； 3)掌握菱形图形的填充方法。 二实验要求 1)设计实现多边形填充类，可以设置顶点序列，调用填充函 数。 2)多边形填充采用有效边表填充算法进行实现，通过建立多 边形的桶表和边表数据，按照算法步骤依次扫描填充；3)调用设计实现的多边形填充类，对菱形线框进行颜色填充。三实验步骤 第1步:创建MFC应用程序框架 参照第一章的步骤建立空的MFC应用程序框架。 第2步:设计实现直线绘制类 设计实现多边形填充类 1）有效边表填充算法原理 在多边形填充过程中，常采用：“下闭上开”和“左闭右开”的原则对边界像素进行处理。有效边表填充算法通过维护“桶表和边表”数据，节省了有效数据存储空间，避免了扫描线与多
边形所有边求交的运算耗时。 图1 边表结点数据结构 有效边表填充算法实现步骤为： a）根据多边形的顶点序列，建立其“桶表和边表”数据。b）按照扫描线从小到大的移动顺序，取出当前扫描线对应桶的边表数据。 c）如果“桶表”数据已经取完，则填充结束；否则，继续后续填充操作。 d）将当前桶里的边表数据加入到有效边表，根据“下闭上开”的原则，删除已经到y max的无效边。 e）对当前扫描线的有效边表按x值递增的顺序进行排序、配对，以确定填充区间；根据“左闭右开”的原则，对两两配对的填充空间进行像素填充。 f）继续回到步骤b。 1）新建多边形填充类CFillPoly头文件
首先声明二维点类“CP2”、边表类“CAET”和桶表类“CBucket”，用于存储和传递多边形“桶表和边表”数据。多边形填充类中主要包括存放多边形顶点数据、有效边表结点指针和桶表结点指针的成员变量，以及创建桶表、边表、有效边表排序和填充多边形等成员函数。“FillPoly.h”头文件中具体类型声明代码如下： #pragma once class CP2 { public: CP2 (); virtual~CP2 (); CP2 (double,int);
实验报告 一、实验目的 1、掌握有序边表算法填充多边形区域； 2、理解多边形填充算法的意义； 3、增强C语言编程能力。 二、算法原理介绍 根据多边形内部点的连续性知：一条扫描线与多边形的交点中，入点和出点之间所有点都是多边形的内部点。所以，对所有的扫描线填充入点到出点之间所有的点就可填充多边形。 判断扫描线上的点是否在多边形之内，对于一条扫描线，多边形的扫描转换过程可以分为四个步骤： （1）求交：计算扫描线与多边形各边的交点； （2）排序：把所有交点按x值递增顺序排序； （3）配对：第一个与第二个，第三个与第四个等等；每对交点代表扫描线与多边形的一个相交区间; （4）着色：把相交区间内的象素置成多边形颜色，把相交区间外的象素置成背景色。 p1,p3,p4,p5属于局部极值点，要把他们两次存入交点表中。如扫描线y=7上的交点中，有交点(2,7,13)，按常规方法填充不正确，而要把顶点(7,7)两次存入交点表中(2,7,7,13)。p2，p6为非极值点，则不用如上处理。
为了提高效率，在处理一条扫描线时，仅对与它相交的多边形的边进行求交运算。把与当前扫描线相交的边称为活性边，并把它们按与扫描线交点x坐标递增的顺序存放在一个链表中，称此链表为活性边表(AET)。 对每一条扫描线都建立一个与它相交的多边形的活性边表（AET）。每个AET的一个节点代表一条活性边，它包含三项内容 1.x -当前扫描线与这条边交点的x坐标； 2.Δx -该边与当前扫描线交点到下一条扫描线交点的x增量； 3.ymax -该边最高顶点相交的扫描线号。 每条扫描线的活性边表中的活性边节点按照各活性边与扫描线交点的x值递增排序连接在一起。 当扫描线y移动到下一条扫描线y = y+1时，活性边表需要更新，即删去不与新扫描线相交的多边形边，同时增加与新扫描线相交的多边形边，并根据增量法重新计算扫描线与各边的交点x。 当多边形新边表ET构成后，按下列步骤进行： ①对每一条扫描线i，初始化ET表的表头指针ET[i]； ②将ymax = i的边放入ET[i]中； ③使y =多边形最低的扫描线号； ④初始化活性边表AET为空； ⑤循环，直到AET和ET为空。 ●将新边表ET中对应y值的新边节点插入到AET表。 ●遍历AET表，将两两配对的交点之间填充给定颜色值。 ●遍历AET表，将 ymax= y的边节点从AET表中删除，并将ymax> y的各边节点 的x值递增Δx；并重新排序。 ●y增加1。 三、程序源代码 #include "graphics.h" #define WINDOW_HEIGHT 480 #define NULL 0 #include "alloc.h" #include "stdio.h" #include "dos.h" #include "conio.h" typedef struct tEdge /*typedef是将结构定义成数据类型*/ { int ymax; /* 边所交的最高扫描线号 */
安徽建筑工业学院 计算机图形学实验报告 院（系）名称： 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导老师：
实验一实现任意直线的中点画线算法 【实验目的】 掌握直线的中点画线算法； 【实验环境】 VC++6.0 【实验内容】 利用任意的一个实验环境，编制源程序，实现直线的中点画线法。 【实验原理】 假定直线斜率k在0~1之间，当前象素点为（x p,y p），则下一个象素点有两种可选择点P1（x p+1,y p）或P2（x p+1,y p+1）。若P1与P2的中点（x p+1,y p+0.5）称为M，Q为理想直线与x=x p+1垂线的交点。当M在Q的下方时，则取P2应为下一个象素点；当M在Q的上方时，则取P1为下一个象素点。这就是中点画线法的基本原理。 图2.1.2 中点画线法每步迭代涉及的象素和中点示意图 下面讨论中点画线法的实现。过点(x0,y0)、(x1, y1)的直线段L的方程式为F(x, y)=ax+by+c=0，其中，a=y0-y1, b=x1-x0, c=x0y1-x1y0，欲判断中点M在Q点的上方还是下方，只要把M代入F（x，y），并判断它的符号即可。为此，我们构造判别式: d=F(M)=F(x p+1, y p+0.5)=a(x p+1)+b(y p+0.5)+c
当d<0时，M在L(Q点)下方，取P2为下一个象素； 当d>0时，M在L(Q点)上方，取P1为下一个象素； 当d=0时，选P1或P2均可，约定取P1为下一个象素； 注意到d是x p, y p的线性函数，可采用增量计算，提高运算效率。 若当前象素处于d 0情况，则取正右方象素P1(x p+1, y p),要判下一个象素位置，应计 算d1=F(x p+2, y p+0.5)=a(x p+2)+b(y p+0.5)=d+a，增量为a。 若d<0时，则取右上方象素P2(x p+1, y p+1)。要判断再下一象素，则要计算d2= F(x p+2, y p+1.5)=a(x p+2)+b(y p+1.5)+c=d+a+b ，增量为a＋b。画线从(x0, y0)开始，d的初值d0=F(x0+1, y0+0.5)=F(x0, y0)+a+0.5b，因F(x0, y0)=0，所以d0=a+0.5b。 由于我们使用的只是d的符号，而且d的增量都是整数，只是初始值包含小数。因此，我们可以用2d代替d来摆脱小数，写出仅包含整数运算的算法程序。 【实验程序】 void Midpoint Line (int x0,int y0,int x1, int y1,int color) { int a, b, d1, d2, d, x, y； a=y0-y1； b=x1-x0；d=2*a+b； d1=2*a；d2=2* (a+b)； x=x0；y=y0； drawpixel(x, y, color); while (x . 计算机图形学 课程设计报告 设计课题： 专业班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 设计时间：2018.12.06 中南林业科技大学涉外学院理工系计算机图形学课程设计任务书 指导教师：廖宁教研室主任： 2018年12月06 日注：本表下发学生一份，指导教师一份，栏目不够时请另附页。 课程设计任务书装订于设计计算说明书（或论文）封面之后，目录页之前。 目录 一．设计目的……………………………………………………………二．设计要求…………………………………………………………… 1.构建基础类…………………………………………………… 2.构建直线类…………………………………………………… 3.构建变换类…………………………………………………… 4.构建填充类…………………………………………………… 5.构建光照类……………………………………………………三．开发环境…………………………………………………………四．详细设计 五．源程序 六．程序运行效果图 七．总结 设计目的 ?培养对图形建模、变换、投影、消隐、光照原理的理解和应用。 ?培养图形类的编程能力。 ?培养计算机图形学应用软件开发的能力。 设计要求 深入研究计算机图形学的生成原理，设计算法实现具体的类。 1.构建基础类 实现CP2类绘制二维点；实现CP3类绘制三维点；实现CRGB 类处理RGB颜色；实现CVector类处理矢量。 2.构建直线类 实现CLine类绘制任意斜率的直线、实现CALine类绘制任意斜率的反走样直线、实现CCLine类绘制任意斜率的颜色渐变直线、实现CACLine类绘制任意斜率的反走样颜色渐变直线。 3.构建变换类 实现CTransForm完成二维和三维图形变换。 4.构建填充类 实现CFill类使用有效边表算法填充多边形、实现CZBuffer类进行深度缓冲消隐，并使用Gouraud和Phong明暗处理填充图形面片。 5.构建光照类 实现CLight类设置点光源、实现CMaterial类设置物体材质、实现CLighting类对物体实施光照。 开发环境 Viusal C++ 6.0的MFC框架。 详细设计 《计算机图形学实验报告》样例 实验名称：圆周画法的实现 1.实验内容 1.画出圆心坐标为(75,90)和半径为50的红色圆周 2.画出圆心坐标为(‐40,‐80)和半径为60的蓝色圆周 2.程序的基本思路和功能 先用MFC构建界面外观，然后在相应位置分别用Bresenham和DDA编辑画圆的程序然后编译运行。 3.关键代码及说明 void Circle::circleMinPoint(CDC* pDC) { xCenter = (float)(400 + x); yCenter = (float)(300 - y); //绘制圆心 drawCenter(pDC); //r = 50; //设置颜色 color = RGB(red,green,blue); float m_x = 0; float m_y = r; float d = 1.25 - r; circlePoint(m_x,m_y,pDC); while(m_x <= m_y){ if(d<=0){ d = d + 2 * m_x + 3; }else{ d = d + 2 * ( m_x - m_y ) + 5; m_y = m_y - 1; } m_x = m_x + 1; circlePoint(m_x,m_y,pDC); } } void Circle::circleBresenham(CDC* pDC) { //确认圆心坐标 xCenter = (float)(400 + x); yCenter = (float)(300 - y); //绘制圆心 drawCenter(pDC); //r = 50; //设置颜色 color = RGB(red,green,blue); float m_x = 0; float m_y = r; 2.1.1 生成直线的DDA算法 数值微分法即DDA法(Digital Differential Analyzer)，是一种基于直线的微分方程来生成直线的方法。 一、直线DDA算法描述： 设(x1，y1)和(x2，y2)分别为所求直线的起点和终点坐标，由直线的微分方程得 可通过计算由x方向的增量△x引起y的改变来生成直线： 也可通过计算由y方向的增量△y引起x的改变来生成直线： 式(2－2)至(2－5)是递推的。 二、直线DDA算法思想： 选定x2－x1和y2－y1中较大者作为步进方向(假设x2－x1较大)，取该方向上的增量为一个象素单位(△x=1)，然后利用式(2－1)计算另一个方向的增量(△y=△x·m=m)。通过递推公式(2－2)至(2－5)，把每次计算出的(x i+1，y i+1)经取整后送到显示器输出，则得到扫描转换后的直线。 之所以取x2－x1和y2－y1中较大者作为步进方向，是考虑沿着线段分布的象素应均匀，这在下图中可看出。 另外，算法实现中还应注意直线的生成方向，以决定Δx及Δy是取正值还是负值。 三、直线DDA算法实现： 1、已知直线的两端点坐标：(x1，y1)，(x2，y2) 2、已知画线的颜色：color 3、计算两个方向的变化量：dx=x2－x1 dy=y2－y1 4、求出两个方向最大变化量的绝对值： steps=max(|dx|，|dy|) 5、计算两个方向的增量(考虑了生成方向)： xin=dx/steps yin=dy/steps 6、设置初始象素坐标：x=x1,y=y1 7、用循环实现直线的绘制： for(i=1；i<=steps；i++) { putpixel(x，y，color)；/*在(x，y)处，以color色画点*/ x=x+xin； y=y+yin； } 五、直线DDA算法特点： 该算法简单，实现容易，但由于在循环中涉及实型数的运算，因此生成直线的速度较慢。 //@brief 浮点数转整数的宏 实现代码 #define FloatToInteger(fNum) ((fNum>0)?static_cast 《计算机图形学》实验报告 题目: 3D真实感场景 绘制 姓名: 郭继杰 学号: 2014214168 班级: 地信141 学院: 理学院 指导老师: 解山娟 日期: 2017年1月1日 一、实验目的 结合一学期所学计算机图形学知识,基于专业背景,使用OpenGL 绘制简单的3D真实感图形场景。 二、实验要求 应用光栅化算法、多边形裁剪计算以及消隐算法在场景绘制中, 其中真实感场景绘制包括颜色模型、纹理模型、雾化模型、运动模型 以及环境光、漫反射、镜面反射等光照模型设置。 三、实验小组及任务分工 小组成员任务分工 金城纹理贴图,颜色模型,雾化模型 郭继杰运动模型,光照模型 沈黎达材料收集,代码整合 四、实验内容 1、实验前期工作 前期工作经过小组成员充分讨论,资料收集,最终确定小组实验模板为以下两幅场景。目标就是实现一艘简单3D帆船模型以及一辆3D小车模型 2、程序编译环境:Visual Studio 2012 3、光照模型建立过程 光照模型建立流程图: 3、1设置光照模型相应指数 3、2打开光源 光照模型设计过程有两点注意的就是: 1、glShadeModel函数用于控制opengl中绘制指定两点间其她点颜色的过渡模式,参数一般为GL_SMOOTH、GL_FLAT,如果两点的颜色相同,使用两个参数效果相同,如果两点颜色不同,GL_SMOOTH会出现过渡效果,GL_FLAT 则只就是以指定的某一点的单一色绘制其她所有点。 glShadeModel(GL_FLAT) 着色模式glShadeModel(GL_SMOOTH)着色模式(可以瞧出GL_SMOOTH模式下颜色更加光滑) 2、需要使用光照模型时必须启用,glEnable(GL_LIGHTING)(启用灯源)、glEnable(GL_LIGHT0)(启用光源),否则所有灯光效果都会无效。效果对比如下图所示。计算机图形学课程设计报告
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