實驗三圖形裁剪算法實現(xiàn)

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1、實驗三圖形裁剪算法實現(xiàn)實驗學時：2學時實驗類型：驗證型實驗要求：必修在使用計算機處理圖形信息吋，計算機內(nèi)部存儲的圖形往往比較大，而屏幕顯示的只是閣的一部分。因此需要確定閣形中哪些部分落在顯示區(qū)之(Al，哪些落在顯示區(qū)之外，以使只顯示落在顯示區(qū)內(nèi)的那部分圖形。這個選擇過程稱為裁剪。最簡單的裁剪方法是把各種圖形掃描轉(zhuǎn)換為點之盾，再判斷各點是否在窗內(nèi)。但那樣太費時，一般不可取。這是因為冇些閣形紺成部分全部在窗UI外，可以完全排除，不必進行掃描轉(zhuǎn)換。所以一般采川先裁剪再掃描轉(zhuǎn)換的方法，多邊形裁剪示意圖，如圖1-1所示。(a)裁剪前(b)裁剪后圖1-1多邊形裁剪示意圖直線裁剪1.直線和窗口的

2、關(guān)系直線和窗U的關(guān)系如圖1-2所示，可以分為如卜*3類：(1)整條直線在窗口內(nèi)。此時，不需剪裁，顯示整條直線。(2)整條且線在窗口外，此時，不需剪裁，不顯示整條K線。(3)部分直線在窗口內(nèi)，部分直線在窗U外。此吋，需耍求出直線與窗框的交點，并將窗口外的直線部分剪裁棹，顯示窗口內(nèi)的直線部分。直線剪裁算法冇兩個主要步驟。首先將不需剪裁的且線挑出，即刪去在窗外的直線。然后，對其余宜線，逐條與窗框求交點，并將窗口外的部分刪去。2.Cohen-Sutherland直線剪裁算法以區(qū)域編碼為基礎(chǔ)，將窗口及其周圍的8個方向以4bit的二進制數(shù)進行編碼。如圖1-3所示的編碼方法將窗UI及其鄰域分為5

3、個區(qū)域。(1)內(nèi)域：區(qū)域(0000)。(2)上域：區(qū)域(1001,1000,1010)。(3)下域：區(qū)域(0101,0100,0110)。(4)左域：區(qū)域(1001，0001,0101)。100110001010000100000010010101000110P,圖1-3WlI及M鄰域的5個區(qū)域及與肖線的關(guān)系(5)心域：區(qū)域(1010,0010,0110)。當線段的兩個端點的編碼的邏輯“與”非零時，線段妯然為不可見的。對某線段的兩各端點的區(qū)號進行位與運算，可知這兩個端點是否同在視區(qū)的上、下、左、右。算法的主要思想是，對每條直線，如P,P2利用以下步驟進行判斷：①對直線兩端點編碼分別

4、記為C,(P,)={6/,,Z?hChJ,},C2(P2)={6Z2,b2,c2,么}其中，at、bi、d、式取值范圍為{l，0}，/e{l,2}o②如果則顯示整條直線，取出下一條直線，返回步驟①；否則，進入步驟③。③如果

5、1=1，則求直線與窗上邊的交點，并刪去交點以上部分。如果

6、Z?2I=1?ICi—C*2

7、=1，丨d—d2

8、=1>進什類似處理。④返回步驟①判斷K一條直線。多邊形裁剪多邊形裁剪算法的關(guān)鍵在于，通過剪裁，要保持窗uA多邊形的邊界部分，而且要將窗框的冇關(guān)部分按一定次序插入多邊形的保貿(mào)邊界之間，從而使剪裁后的多邊形的邊仍然保持封閉狀態(tài)，以便填色算法得以正確實現(xiàn)，多邊形

9、裁剪原理示意閣，如閣1-4所示。(b)按直線剪裁的多邊形圖1-4多邊形裁剪原理示意圖I(c)按多邊形剪裁后的多邊形(1)Sutherland-Hodgman算法思路：將多邊形的各邊先相對于窗U的某一條邊界進行裁剪，然后將裁剪結(jié)果再與另一條邊界進行裁剪，如此重復(fù)多次，便可得到最終結(jié)果。（2）實現(xiàn)方法：①設(shè)置兩個表。輸入頂點表（向量）——用于存放被裁剪多邊形的頂點輸出頂點表（線性鏈表）——用于存放裁剪過程中叫結(jié)果的頂點②輸入頂點表中各頂點要求按一定順序排列，一般可采用順時針或逆時針方向。③相對于裁剪窗口的各條邊界，按頂點表中的順序，逐邊進行裁剪。（3）具體操作步驟如下：①P,?若位于邊

10、界線的可見一側(cè)，則P,?送給輸出頂點表。②P,?若位于邊界線的不對見一側(cè)，則將其舍棄。③除第一個頂點外，還要檢查每一個P,?和前一?頂點Py是否位于窗口邊界的同一?側(cè)，若不在同一側(cè)，則需計算出交點送給輸出頂點表。④最后一個頂點則還要與A—起進行同樣的檢杏。如下閣1-6所示，是上述多邊形裁剪的原理示意閣。圖1-6多邊形裁剪原現(xiàn)示意圖2似q3Q圖形裁剪編程1.程序設(shè)計功能說明如圖1-7所示為圖形裁剪的實用程序運行時的主界Iftf,首先根裾界側(cè)提示，在用戶區(qū)雙擊，出現(xiàn)所需要裁剪的各種線段，再單擊菜單中“閣形裁剪”，可選擇其下拉菜單的各閣形裁剪選項完成各種圖形裁剪（在窗U中紅矩形框外的線

11、段或多邊形被裁減掉）。圖1-7“圖形裁剪”程序主界面1.程序設(shè)計步驟程序“閣形裁剪”的設(shè)計步驟如不：(1)創(chuàng)建工程名稱為“圖形裁剪”單文檔應(yīng)用程序框梁(參看上面單文檔應(yīng)用程序框架的建立)。(2)編輯菜單資源。圖1-8圖形裁剪切界面設(shè)計如圖1-8所示的菜雄項。在工作區(qū)的ResourceView標簽屮，單擊Menu項左邊“+”，然后雙擊其子項IDR.MAINFRAME,并根裾表1-9中的定義編輯菜單資源。表1-9菜單資源表菜單標題菜單項標題標示符ID圖形裁剪線段裁剪ID.