实验三 图形裁剪算法实现.doc

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1、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

2、）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

3、．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4bit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

4、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

5、 a1–a2 

6、=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

7、果

8、 b1–b2 

9、=1，

10、 c1–c2 

11、＝1，

12、 d1–d2 

13、=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

14、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。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：①Pi若位于边界线的可见一侧，则Pi送给输出顶点表。②Pi若位于边界线的不可见一侧，则将其

15、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

16、）。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