实验报告5 多边形裁剪与填充.doc

《计算机图形学》实验5实验报告 实验题目：多边形裁剪与填充 实验内容：1 阅读理解提供的参考资料。 2编写并调通一个多边形裁剪的java程序。 3编写并调通一个多边形填充的java程序。 参考资料：1 fillPolygon.java 2 clipSC2.java 3变换与剪裁.ppt 4多边形的填充.ppt 基本概念： 1变换与裁剪： 计算机处理图形的过程一般分为三个阶段：①图形的数字化；②图形操作；③图形输出。 （2）模型坐标系（局部坐标系）：当构造单个对象的数字模型时，为了方便,可以将其置一个特定的坐标系下，即模型坐标系或局部坐标系。 （3）世界坐标系：为描述图形场景中所有图形之间的空间关系,将它们置于一个统一的坐标系中，该坐标系被称为世界坐标系。 （4）设备坐标系：要输出经过处理后的数字化图形，需要在输出设备上建立一个坐标系，称为设备坐标系。 （5）标准化设备坐标系：有些图形系统，对设备坐标系进行了规范化，将坐标范围限定在区间 {x,y,z | 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤z≤1} 内，称标准化设备坐标系。 （6）三维图形的显示流程图 （7）裁剪 裁剪作用：选择显示的内容--图形在窗口内的部分被显示出来，窗口外的部分被裁剪掉。图形中每个基本元素都要经过裁剪,因此裁剪直接影响整个图形系统的效率。 裁剪类型：二维裁剪、三维裁剪 裁剪窗口：矩形，凸多边形，任意多边形 视见体:棱台 、立方体 裁剪对象：直线段、多边形、文字等 2多边形的填充: (1)多边形的填充指在给定区域填上所需要的颜色，就是把多边形的顶点表示转换为点阵表示，即从多边形的给定边界出发，求出位于其内部的各个像素，并将帧缓冲器内的各个对应元素设置相应的灰度或颜色。 (2)多边形的表示： 1）顶点表示是用多边形的顶点的序列来描述多边形，该表示几何意义强、占内存少，但它不能直观地说明哪些像素在多边形内。? 2）点阵表示是用位于多边形内的象素的集合来刻划多边形，该方法虽然没有多边形的几何信息，是面着色所需要的图像表示形式。 算法设计： 1 多边形的裁剪： Sutherland-Cohen算法: 基本思想：对于每条线段P1P2分为三种情况处理。 （1）若P1P2完全在窗口内，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。 具体操作：分为两步 第一步是判定： 1) 完全在窗口内的直线段，称为完全可见的线段； 2) 完全在窗口外的线段，称为完全不可见线段。 第二步处理不能断定为完全可见或完全不可见的线段。 这时需要计算出直线段和窗口边界的一个交点，这个交点把直线分成两段，其中一条为完全不可见的线段,被抛弃。 对余下部分再作第一步的判断，重复上述过程，直到直线段余下的部分可用第一步的判断得出肯定的结论为止。 2多边形的填充: (1) 多边形填充的扫描线算法 a. 令y = c 为一个常数，扫描整个多边形的边 ，记录横坐标为xi记为序列1. b. 设d为一整数，d=c–1，且yi0≥y≥yin；设位于扫描线y=d上的交点序列为 ，记为序列2。 c. 奇点的处理: 多边形P的顶点可分为两类：极值点和非极值点。如果 ， 称顶点Pi为极值点(P1,P2,P3,P5, P6,P8)；否则称Pi为非极值点(P0,P4,P7)。若扫描线与多边形相交于多边形的顶点，则该交点(顶点)称为奇点。为了使交点个数保持为偶数，规定当奇点是P的极值点时，该点按两个交点计算；否则按一个交点计算。 (2) 边缘填充算法: 对多边形P的每一非水平边上的各像素做向右求反运算即可。 步骤：a. 以值为boundary-color 的特殊颜色勾画多边形P的边界。设多边形顶点为Pi= (xi, yi),0≤i≤n， xi, yi均为整数；置Pn+1=P0。每一条扫描线上着上这种特殊颜色的点的个数必定是偶数(包括零)。 b. 设interior_point 是一布尔变量。对每一条扫描线从左到右进行搜索，如果当前是像素位于多边形P内，则interior_point=true，需要填上值为polygon_color的颜色；否则该像素在多边形P外，需要填上值为background_color的颜色。 (3) 区域填充: a. 区域是指已经表示成点阵形式的像素集合。在光栅图形 中，区域可采用内点表示和边界表示两种形式进行描述。 内点表示法：把位于给定区域内的所有像素一一列举出来的方法称为内点表示法。 边界表示法：把位于给定区域边界上的像素一一列举出来的方法称为边界表示法。 b.区域的连通性: 1) 连通的区域: