实验三 图形裁剪算法实现

实验三 图形裁剪算法实现 实验学时：2学时 实验类型：验证型            实验要求：必修 在使用计算机处理图形信息时，计算机内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内，哪些落在显示区之外，以便只显示落在显示区内的那部分图形。这个选择过程称为裁剪。最简单的裁剪 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 是把各种图形扫描转换为点之后，再判断各点是否在窗内。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，多边形裁剪示意图，如图1-1所示。 （a）裁剪前    （b）裁剪后 图1-1  多边形裁剪示意图 直线裁剪 1．直线和窗口的关系 直线和窗口的关系如图1-2所示，可以分为如下3类： 图1-2 直线与窗口的关系 （1）整条直线在窗口内。此时，不需剪裁，显示整条直线。 （2）整条直线在窗口外，此时，不需剪裁，不显示整条直线。 （3）部分直线在窗口内，部分直线在窗口外。此时，需要求出直线与窗框的交点，并将窗口外的直线部分剪裁掉，显示窗口内的直线部分。 直线剪裁算法有两个主要步骤。首先将不需剪裁的直线挑出，即删去在窗外的直线。然后，对其余直线，逐条与窗框求交点，并将窗口外的部分删去。 2．Cohen-Sutherland直线剪裁算法 以区域编码为基础，将窗口及其周围的8个方向以4 bit的二进制数进行编码。如图1-3所示的编码方法将窗口及其邻域分为5个区域。 （1）内域：区域（0000）。 （2）上域：区域（1001，1000，1010）。 （3）下域：区域(0101, 0100, 0110)。 （4）左域：区域(1001, 0001, 0101)。 图1-3  窗口及其邻域的5个区域及与直线的关系 （5）右域：区域(1010, 0010, 0110)。 当线段的两个端点的编码的逻辑“与”非零时，线段显然为不可见的。对某线段的两各端点的区号进行位与运算，可知这两个端点是否同在视区的上、下、左、右。 算法的主要思想是，对每条直线，如P1P2利用以下步骤进行判断： ① 对直线两端点P1、P2编码分别记为C1(P1)={a1, b1, c1, d1}，C2(P2)={a2, b2, c2, d2}其中，ai、bi、ci、di取值范围为?{1, 0}，i∈{1, 2}。 ② 如果ai=bi=ci=di=0，则显示整条直线，取出下一条直线，返回步骤①；否则，进入步骤③。 ③ 如果|?a1–a2?|=1，则求直线与窗上边（y=yw–max）的交点，并删去交点以上部分。如果|?b1–b2?|=1，|?c1–c2?|＝1，|?d1–d2?|=1，进行类似处理。 ④ 返回步骤①判断下一条直线。 多边形裁剪 多边形裁剪算法的关键在于，通过剪裁，要保持窗口内多边形的边界部分，而且要将窗框的有关部分按一定次序插入多边形的保留边界之间，从而使剪裁后的多边形的边仍然保持封闭状态，以便填色算法得以正确实现，多边形裁剪原理示意图，如    图1-4所示。 （a）剪裁的多边形    （b）按直线剪裁的多边形    （c）按多边形剪裁后的多边形 图1-4  多边形裁剪原理示意图1 （1）Sutherland-Hodgman算法思路： 将多边形的各边先相对于窗口的某一条边界进行裁剪，然后将裁剪结果再与另一条边界进行裁剪，如此重复多次，便可得到最终结果。 （2）实现方法： ① 设置两个 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 。输入顶点表（向量）——用于存放被裁剪多边形的顶点p1–pm。输出顶点表（线性链表）——用于存放裁剪过程中间结果的顶点q1–qn。 ② 输入顶点表中各顶点要求按一定顺序排列，一般可采用顺时针或逆时针方向。 ③ 相对于裁剪窗口的各条边界，按顶点表中的顺序，逐边进行裁剪。 （3）具体操作步骤如下： ① Pi若位于边界线的可见一侧，则Pi送给输出顶点表。 ② Pi若位于边界线的不可见一侧，则将其舍弃。 ③ 除第一个顶点外，还要检查每一个Pi和前一顶点Pi–1是否位于窗口边界的同一侧，若不在同一侧，则需计算出交点送给输出顶点表。 ④ 最后一个顶点Pn则还要与P1一起进行同样的检查。 如下图1-6所示，是上述多边形裁剪的原理示意图。 图1-6  多边形裁剪原理示意图2 图形裁剪编程 1．程序 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 功能说明 如图1-7所示为图形裁剪的实用程序运行时的主界面，首先根据界面提示，在用户区双击，出现所需要裁剪的各种线段，再单击菜单中“图形裁剪”，可选择其下拉菜单的各图形裁剪选项完成各种图形裁剪（在窗口中红矩形框外的线段或多边形被裁减掉）。 图1-7 “图形裁剪”程序主界面 2．程序设计步骤 程序“图形裁剪”的设计步骤如下： （1）创建工程名称为“图形裁剪”单文档应用程序框架（参看上面单文档应用程序框架的建立）。 （2）编辑菜单资源。 图1-8 图形裁剪切界面 设计如图1-8所示的菜单项。在工作区的ResourceView标签中，单击Menu项左边“+”，然后双击其子项IDR_MAINFRAME，并根据表1-9中的定义编辑菜单资源。 表1-9  菜单资源表 菜单标题 菜单项标题 标示符ID 图形裁剪 线段裁剪 ID_CLIPLINE 多边形裁剪 ID_CLIPPOLYGON       （3）添加消息处理函数。 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，根据表1-10建立如下的消息映射函数，ClassWizard会自动完成有关的函数声明。 表1-10  菜单项的消息处理函数 菜单项ID 消 息 消息处理函数 ID_CLIPLINE CONMMAN OnIDTRANSLATION ID_CLIPPOLYGON CONMMAN OnIDROTATION       （4）添加代码，在图形裁剪应用程序的相应文件中添加如下黑体字部分代码。 ① 在“图形裁剪View.h”文档中的适当位置添加定义存储线段端点的数组。 class CMyView : public CView { protected: // create from serialization only public: CPoint ptset[N]; }; ② 在“图形裁剪View.cpp”文档中的适当位置手工添加以下黑体部分代码。 #include "stdafx.h" #include "图形裁剪.h" #endif #define LEFT 1 #define RIGHT 2 #define BOTTOM 4 #define  TOP 8 #define XL 100 #define XR 300 #define YT 100 #define YB 250 ////////////////////////////////////////////////////////////////// void CMyView::OnDraw(CDC* pDC)//功能为程序开始呈现下面的界面 { CMyDoc* pDoc = GetDocument(); ASSERT_VALID(pDoc); // TODO: add draw code for native data here CPen newpen(PS_SOLID,1,RGB(255,0,0)); CPen *old=pDC->SelectObject(&newpen); pDC->Rectangle(CRect(XL,YT,XR,YB)); //剪切窗口，可通过修改上面的对应数据修改裁剪矩形框 //需要剪切的各种线段，可通过修改数据修改线段（见图1-9） ptset[0]=CPoint(120,150); ptset[1]=CPoint(170,110); ptset[2]=CPoint(0,190);                                            ptset[3]=CPoint(350,150);                      ptset[4]=CPoint(0,250); ptset[5]=CPoint(150,230); ptset[6]=CPoint(200,50); ptset[7]=CPoint(120,150); 图1-9  线段剪切 ptset1[0]=CPoint(20,150);                      ptset1[1]=CPoint(170,110); ptset1[2]=CPoint(250,150); ptset1[3]=CPoint(200,230); ptset1[4]=CPoint(20,150); pDC->TextOut(0,0,"双击, 出现要剪切的线段"); pDC->TextOut(0,0,"双击鼠标右键, 出现要剪切的多边形"); pDC->SelectObject(old); } ////////////////////////////////////////////////////////////////// //处理双击左键消息函数，得到要进行裁剪的直线段 void CMyView::OnLButtonDblClk(UINT nFlags, CPoint point) { CDC* pDC=GetDC(); CPen newpen(PS_SOLID,1,RGB(255,0,0)); CPen *old=pDC->SelectObject(&newpen); flag=1; for(int i=0;iMoveTo(ptset[i]); pDC->LineTo(ptset[i+1]); i++; } CView::OnLButtonDblClk(nFlags, point);