图形学种子填充算法
种子填充算法
一、实验目标1.了解基于种子填充算法的基本思想；2.掌握基于种子填充算法的算法实现；3.掌握栈的使用。
二、实验内容本次实验主要是实现递归种子填充算法、简单种子填充算法、扫描线种子填充算法以及区域图案填充算法。
种子填充算法原理简述：在开始介绍种子填充算法之前，首先也介绍两个概念，就是“4-连通算法”和“8-连通算法”。
既然是搜索就涉及到搜索的方向问题，从区域内任意一点出发，如果只是通过上、下、左、右四个方向搜索到达区域内的任意像素，则用这种方法填充的区域就称为四连通域，这种填充方法就称为“4-连通算法”。
如果从区域内任意一点出发，通过上、下、左、右、左上、左下、右上和右下全部八个方向到达区域内的任意像素，则这种方法填充的区域就称为八连通域，这种填充方法就称为“8-连通算法”。
种子填充算法采用的边界定义是区域边界上所有像素均具有某个特定的颜色值，区域内部所有像素均不取这一特定颜色，而边界外的像素则可以具有和边界相同的颜色值。
程序从（x，y）开始，先检测该点的颜色，如果它与边界色和填充色均不相同，就用填充色填充该点，然后检测相邻位置，以确定它们是否边界色和填充色，若不是，就填充该相邻点。
这个过程延续到已经检测完边界范围内的所有像素为止。
扫描线种子填充算法原理简述：当给定种子点(x, y)时，首先分别向左和向右两个方向填充种子点所在扫描线上的位于给定区域的一个区段，同时记下这个区段的范围[xLeft, xRight]，然后确定与这一区段相连通的上、下两条扫描线上位于给定区域内的区段，并依次保存下来。
反复这个过程，直到填充结束。
扫描线种子填充算法可由下列四个步骤实现：(1)初始化一个空的栈用于存放种子点，将种子点(x, y)入栈；(2)判断栈是否为空，如果栈为空则结束算法，否则取出栈顶元素作为当前扫描线的种子点(x, y)，y是当前的扫描线；(3)从种子点(x, y)出发，沿当前扫描线向左、右两个方向填充，直到边界。
计算机图形学实验报告8-种子点填充
《计算机图形学实验》报告2016年春季学期实验四:种子点填充算法Seed Filling实验时间：2016年9月底实验地点：实验目的：掌握使用opengl 的种子点填充算法，观察改变参数对生成图形的改变(改变点的位置、颜色等)如果要填充的区域是以图像元数据方式给出的，通常使用种子填充算法进行区域填充。
种子填充算法的核心是一个递归算法，都是从指定的种子点开始，向各个方向上搜索，逐个像素进行处理，直到遇到边界。
种子填充算法常用四连通域和八连通域技术进行填充操作。
从区域内任意一点出发，通过上、下、左、右四个方向到达区域内的任意像素。
用这种方法填充的区域就称为四连通域；这种填充方法称为四向连通算法。
从区域内任意一点出发，通过上、下、左、右、左上、左下、右上和右下八个方向到达区域内的任意像素。
用这种方法填充的区域就称为八连通域；这种填充方法称为八向连通算法。
算法的优点是非常简单，缺点是需要大量栈空间来存储相邻的点。
程序代码：使用的运行环境是vc++6.0#include <glut.h>#include <fstream>typedef float Color[3];//获取像素点的颜色void getpixel(GLint x, GLint y, Color color) {glReadPixels(x, y, 1, 1, GL_RGB, GL_FLOAT, color); //OPENGL自带}//画点函数void setpixel(GLint x, GLint y) {glBegin(GL_POINTS);glVertex2f(x, y);glEnd();}//比较颜色是否相等int compareColor(Color color1, Color color2) {if (color1[0] != color2[0] || color1[1] != color2[1] || color1[2] != color2[2]) { return 0; }else { return 1; }}void boundaryFill4(int x, int y, Color fillColor, Color boarderColor) {Color interiorColor;getpixel(x, y, interiorColor);if (compareColor(interiorColor, fillColor) == 0 && compareColor(interiorColor, boarderColor) == 0) { setpixel(x, y);boundaryFill4(x + 1, y, fillColor, boarderColor);boundaryFill4(x - 1, y, fillColor, boarderColor);boundaryFill4(x, y + 1, fillColor, boarderColor);boundaryFill4(x, y - 1, fillColor, boarderColor);}}void boundaryFill8(int x, int y, Color fillColor, Color boarderColor) {Color interiorColor, a, b, c, d;getpixel(x, y, interiorColor);getpixel(x + 1, y, a);getpixel(x, y - 1, b);getpixel(x, y + 1, c);getpixel(x - 1, y, d);int i = 0;if (compareColor(a, boarderColor) == 1) i++;if (compareColor(b, boarderColor) == 1) i++;if (compareColor(c, boarderColor) == 1) i++;if (compareColor(d, boarderColor) == 1) i++;if (i <= 1) {if (compareColor(interiorColor, fillColor) == 0 && compareColor(interiorColor, boarderColor) == 0) {setpixel(x, y);boundaryFill8(x+1,y,fillColor,boarderColor);boundaryFill8(x-1,y,fillColor,boarderColor);boundaryFill8(x,y+1,fillColor,boarderColor);boundaryFill8(x,y-1,fillColor,boarderColor);boundaryFill8(x-1,y+1,fillColor,boarderColor);boundaryFill8(x-1,y-1,fillColor,boarderColor);boundaryFill8(x+1,y+1,fillColor,boarderColor);boundaryFill8(x+1,y-1,fillColor,boarderColor);}}}void polygon() {glBegin(GL_LINE_LOOP);glLineWidth(5);//此处修改坐标，绘制多边形glVertex2f(100, 150);glVertex2f(150, 200);glVertex2f(200, 200);glVertex2f(200, 160);glEnd();}void display(void) {Color fillColor = {0.0, 1.0, 1.0};//填充颜色Color boarderColor = {0.0, 1.0, 0.0};//边界颜色glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);glViewport(0, 0, 500, 500);glColor3fv(boarderColor);polygon();glColor3fv(fillColor);//boundaryFill4(150, 150, fillColor, boarderColor);//设置起点坐标及颜色boundaryFill8(120, 160, fillColor, boarderColor);glFlush();}int main(int argc, char **argv) {glutInit(&argc, argv);glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE | GLUT_RED);glutInitWindowSize(500, 500);glutInitWindowPosition(100, 100);glutCreateWindow("BoundaryFill1");glClearColor(1, 1, 1, 0.0);glMatrixMode(GL_PROJECTION);//投影模型gluOrtho2D(0.0, 500.0, 0.0, 500.0);glutDisplayFunc(display);glutMainLoop();return 0;}实验结果：（更改颜色）（更改形状）。
案例9 区域八邻接点种子填充算法
总结
八邻接点种子填充算法的种子像素可以位于区域的上方 多边形内或下方多边形内，填充过程不同，但都可以获得一 致的填充效果。
（a）多边形
（b）连接点放大效果图 图9-1八连通域
效果图
图9-2 效果图
原理算法
（1）调用颜色对话框读取填充色。 （2）绘制多边形区域。 （3）设置默认边界色为黑色，默认种子色为蓝色。 （4）鼠标选择种子的像素的坐标（x0,y0）位置，执行x=x0±1与 y=y0±1操作，判断x或y是否到达客户区边界。如果x或y到达客户区边 界，给出“种子不在图形之内”的警告信息，重新选择种子像素的位 置。 （5）将多边形区域内的种子像素入栈。 （6）如果栈不为空，将栈顶像素出栈，用种子色绘制出栈像素。 （7）按左、左上、上、右上、右、右下、下、左下顺序搜索出栈像素 的八个邻接点像素。如果相邻像素的颜色不是边界色并且不是种子色 ，将其入栈，否则丢弃。 （8）重复步骤（6），直到栈为空。
程序代码
填充函数 while(pHead->pNext!=NULL)//如果栈不为空 { CP2 PopPoint; Pop(PopPoint); pDC->SetPixelV(Round(PopPoint.x),Round(PopPoint.y),SeedClr); Left.x=PopPoint.x-1;//搜索出栈结点的左方像素 Left.y=PopPoint.y; PixelClr=pDC->GetPixel(Round(Left.x),Round(Left.y)); if(BoundaryClr!=PixelClr && SeedClr!=PixelClr)//不是边界色并且未置成填充色 Push(Left);//左方像素入栈 LeftTop.x=PopPoint.x-1; LeftTop.y=PopPoint.y+1;//搜索出栈结点的左上方像素 PixelClr=pDC->GetPixel(Round(LeftTop.x),Round(LeftTop.y));
计算机图形学图形区域填充效果
// Fill.cpp : implementation file
#include "stdafx.h"
#include "FloodFill.h"
#include "Fill.h"
#ifdef _DEBUG
#define new DEBUG_NEW
#undef THIS_FILE
（1）种子填充算法原理
在多边形内部找到一个已知的象素点作为种子点，由此开始，利用区域的连通性找到多边形内部的 其它所有象素点进行填充。
（i）四向连通区域
①四向连通区域概念：从区域上任一点出发，在不超出区域边界的前提下，可通过4个方向：上、下、左、右的移动组合到达区域中的任意象素点，称此区域为四向连通区域。
{
//有需要填充的区域
if(spanNeedFill==FALSE)
{
spanNeedFill = TRUE;
}
x++;
}
if(spanNeedFill)
{
CPoint rightp(x-1,y);
stack.Push(x-1);
stack.Push(y);
spanNeedFill = FALSE;
virtual ~CStack();
};
#endif // !defined(AFX_STACK_H__D198F788_4ED1_4C09_98E5_433BAB24D864__INCLUDED_)
CStack.cpp参考代码：
// Stack.cpp: implementation of the CStack class.
#if !defined(AFX_STACK_H__D198F788_4ED1_4C09_98E5_433BAB24D864__INCLUDED_) #define AFX_STACK_H__D198F788_4ED1_4C09_98E5_433BAB24D864__INCLUDED_
种子填充算法
Hale Waihona Puke a) 连通域及其内点 b) 填充四连通域
四向连通填充算法：
a） 种子像素压入栈中；
b） 如果栈为空，则转e)；否则转c)；
c） 弹出一个像素，并将该像素置成填充色；并判断该像素相邻的四连通像素是否为边界色或已经置成多边形的填充色，若不是，则将该像素压入栈；
d） 转b）；
从区域内任意一点出发，通过上、下、左、右、左上、左下、右上和右下八个方向到达区域内的任意像素。用这种方法填充的区域就称为八连通域；这种填充方法称为八向连通算法。
一般来说，八向连通算法可以填充四向连通区域，而四向连通算法有时不能填充八向连通区域。例如，八向连通填充算法能够正确填充如图2.4a所示的区域的内部，而四向连通填充算法只能完成如图2.4b的部分填充。
种子填充算法又称为边界填充算法。其基本思想是：从多边形区域的一个内点开始，由内向外用给定的颜色画点直到边界为止。如果边界是以一种颜色指定的，则种子填充算法可逐个像素地处理直到遇到边界颜色为止。
种子填充算法常用四连通域和八连通域技术进行填充操作。
从区域内任意一点出发，通过上、下、左、右四个方向到达区域内的任意像素。用这种方法填充的区域就称为四连通域；这种填充方法称为四向连通算法。
e） 结束。
图形填充之种子填充算法
图形填充之种⼦填充算法编译器：VS2013算法：在图形内选择⼀个点为种⼦，然后对这个种⼦四⽅位坐标未着⾊的⼊栈，出栈便着⾊，如此重复，等到栈内为空，则着⾊完成代码：1 #include "stdafx.h"2 #include<stdio.h>3 #include"graphics.h"4 #include<stdlib.h>5 #include<stack>67using namespace std;89//定义结构体存储像素坐标10struct Point11 {12int x;13int y;14 };1516//函数声明17void Boundaryfilling(Point a[], int n);18void judgecolor(int x, int y, stack<int> &sx, stack<int> &sy);1920int main()21 {22int gdriver = DETECT, gmode, n, i;2324 printf("please input number of point:\n");25 scanf_s("%d", &n);2627 Point *p=(Point *)malloc(n*sizeof(Point)); //动态分配内存2829 printf("please input point :\n");30for (i = 0; i < n; i++)31 scanf_s("%d%d", &p[i].x, &p[i].y);3233 initgraph(&gdriver, &gmode, "");3435 setcolor(BLUE);36 setbkcolor(BLACK);3738//画出多边形39for (i = 0; i < n-1; i++)40 line(p[i].x, p[i].y, p[i + 1].x, p[i + 1].y);4142 Boundaryfilling(p, n);4344 system("pause");45 closegraph();4647return0;48 }4950void Boundaryfilling(Point a[], int n)51 {52 stack<int> sx,sy;53int x=0 , y=0 ,x0,y0,i;5455for (i = 0; i < n; i++)56 {57 x += a[i].x;58 y += a[i].y;59 }6061 x = x / (n-1);62 y = y / (n-1);6364 sx.push(x);//x坐标⼊栈65 sy.push(y);//y坐标⼊栈6667while (!sx.empty()) //判断栈是否为空68 {69 x0 = sx.top();70 y0 = sy.top();7172 putpixel(sx.top(), sy.top(), YELLOW); //栈顶元素着⾊73 sx.pop();//栈顶元素出栈74 sy.pop();//栈顶元素出栈7576 judgecolor(x0 - 1, y0, sx, sy);//左边点77 judgecolor(x0 + 1, y0, sx, sy);//右边点78 judgecolor(x0, y0 - 1, sx, sy);//下边点79 judgecolor(x0, y0 + 1, sx, sy);//上边点80 }81 }8283//判断该像素是否没有着⾊84void judgecolor(int x, int y,stack<int> &sx,stack<int> &sy) 85 {86if (getpixel(x, y) == BLACK)87 {88 sx.push(x);89 sy.push(y);90 }91 }结果：。
实验二：图形填充算法实验报告
《计算机图形学》实验报告(实验二：图形填充算法)一、实验目的及要求用两种方法做图形的填充算法！二、理论基础1.边填充算法对于每一条扫描线和每条多边形的交点（x1,y1），将该扫描线上的交点右方的所有像素取补。
2.种子填充算法利用栈来实现种子填充算法。
种子像素入栈，当栈非空时重复执行如下步骤：将栈顶像素出栈，将出栈像素置成多边形色，按左，上，右，下顺序检查与出栈像素相邻的四个像素，若其中某个像素不再边界且未置成多边形，则把该像素入栈！三、算法设计与分析1、边填充算法void CEdge_mark_fillView::OnDraw(CDC* pDC){CEdge_mark_fillDoc* pDoc = GetDocument();ASSERT_V ALID(pDoc);int d[500][500]={0};int inside;int x,y;Bresenham(80,101,100,400,d);Bresenham(100,300,290,400,d);Bresenham(292,400,382,50,d);Bresenham(380,50,202,150,d);Bresenham(200,150,82,101,d);for(y=0;y<500;y++){inside=0;for(x=0;x<500;x++){if(d[x][y]==1)if(d[x+1][y]!=1){inside=!(inside);}if(inside!=0)pDC->SetPixel(x,y,12);}}}2、种子填充int x=299,y=51;COLORREF oldcolor;COLORREF newcolor;oldcolor=RGB(256,256,256);newcolor=RGB(123,123,123);pDC->MoveTo (40,40);pDC->LineTo (80,40);pDC->LineTo (70,80);pDC->LineTo (40,40);FloodFill(51,51,RGB(255,255,255),RGB(0,0,255));pDC->LineTo (40,40);void CMyView::FloodFill(int x,int y,COLORREF oldcolor,COLORREF newcolor) {CDC* pDC;pDC=GetDC();if(pDC->GetPixel(x,y)==oldcolor){pDC->SetPixel(x,y,newcolor);FloodFill(x,y-1,oldcolor,newcolor);FloodFill(x,y+1,oldcolor,newcolor);FloodFill(x-1,y,oldcolor,newcolor);FloodFill(x+1,y,oldcolor,newcolor);}四、程序调试及结果的分析1、2、四、实验心得及建议由于很多不会，所以这次没能按时当堂完成，下来花了不少时间才弄出来，第二种尤其比较麻烦，在同学的帮助下才做出来了。
计算机图形学扫描线种子填充算法
2.1 深度递归的种子填充算法
2.2 扫描线种子填充算法
2.1 深度递归的种子填充算法
种子填色又称边界填色(Boundary Filling)。 它的功能是，给出多边形光栅化后的边界位置及边 界色代码oundary_color，以及多边形内的一点(x, y)位置，要求将颜色fill_color填满多边形。
动画演示
扫描线种子填充算法特点
1. 该算法考虑了扫描线上象素的相关性，种子象 素不再代表一个孤立的象素，而是代表一个尚 未填充的区段。 2. 进栈时，只将每个区段选一个象素进栈（每个 区段最右边或最左边的象素），这样解决了堆 栈溢出的问题。 3. 种子出栈时，则填充整个区段。 4. 这样有机的结合：一边对尚未填充象素的登记 （象素进栈），一边进行填充（象素出栈）， 既可以节省堆栈空间，又可以实施快速填充。
3. 已知有一个5边形如下。建立新边表 NET，并写出每一条扫描线经过时活性边 表AET中的数据状态。
X ΔX Ymax
第1项存当前扫描线与边的交点坐标x值； 第2项存从当前扫描线到下一条扫描线间x的增量Dx; 第3项存该边所交的最高扫描线号ymax； 第4项存指向下一条边的指针。
假定当前扫描线与多边形某一条边的交点的x 坐标为x，则下一条扫描线与该边的交点不要重计 算，只要加一个增量△x。(连贯性) 设该边的直线方程为：ax+by+c=0； 若y＝yi，x=x i；则当y = y i+1时， x i+1=xi-b/a 其中ΔX= -b/a为常数， 另外使用增量法计算时，我们需要知道一条边 何时不再与下一条扫描线相交，以便及时把它从 活性边表中删除出去。
建立或调整AET(ActiveEdgeList)；
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/种子填充算法
void CZhztchView::boundaryfill4(int x, int y, int boundarycolor, int newcolor)
{
int color;
CClientDC dc(this); //获取客户区设备描述表
color=dc.GetPixel(x,y);
if(color!=newcolor&&color!=boundarycolor)
{
dc.SetPixel(x,y,newcolor);
boundaryfill4(x,y+1,boundarycolor,newcolor);
boundaryfill4(x,y-1,boundarycolor,newcolor);
boundaryfill4(x-1,y,boundarycolor,newcolor);
boundaryfill4(x+1,y,boundarycolor,newcolor);
}
}
///////////////////////////////////////////////////////////////// ///////////////
//扫描线填充算法
void CZhztchView::OnScanfill()
{
RedrawWindow();
CDC* pDC=GetDC();
CPen newpen(PS_SOLID,3,RGB(255,0,0));
CPen *old=pDC->SelectObject(&newpen);
spt[0]=CPoint(100,100); //绘制多边形区域
spt[1]=CPoint(300,100);
spt[2]=CPoint(250,250);
spt[3]=CPoint(100,250);
spt[4]=CPoint(150,200);
spt[5]=CPoint(90,180);
spt[6]=CPoint(150,150);
spt[7]=CPoint(100,100);
pDC->Polyline(spt,8);
//pDC->SelectObject(old);
//ReleaseDC(pDC);
// TODO: Add your command handler code here //CDC* pDC=GetDC();
CPen newpen2(PS_SOLID,1,RGB(0,255,0)); CPen *old2=pDC->SelectObject(&newpen2);
int j,k,s = 0;
int p[5]; //每根扫描线交点
int pmin = 0,pmax = 0;
for(int i=0;i<=6;i++)//建立边表
{
edge[i].dx=(float)(spt[i+1].x-spt[i].x)/(spt[i+1].y-spt[i].y); if (spt[i].y<=spt[i+1].y){
edge[i].num=i;
edge[i].ymin=spt[i].y;
edge[i].ymax=spt[i+1].y;
edge[i].xmin=(float)spt[i].x;
edge[i].xmax=(float)spt[i+1].x;
if(spt[i+1].y > pmax)
pmax = spt[i+1].y;
if(spt[i].y < pmin)
pmin = spt[i].y;
}
else{
edge[i].num=i;
edge[i].ymin=spt[i+1].y;
edge[i].ymax=spt[i].y;
edge[i].xmax=(float)spt[i].x;
edge[i].xmin=(float)spt[i+1].x;
if(spt[i].y > pmax)
pmax = spt[i].y;
if(spt[i+1].y < pmin)
pmin = spt[i+1].y;
}
}
for(int r=1;r<=6;r++) //排序edge(yUpper，xIntersect)，结果为从大到小
{
for(int q=0;q<=6-r;q++)
{
if(edge[q].ymin<edge[q+1].ymin)
{
newedge[0]=edge[q]; edge[q]=edge[q+1];
edge[q+1]=newedge[0];
}
}
}
for(intscan=pmax-1;scan&；intb=0;；k=s;；for(j=k;j<=6;j++)；if((sc an>edge[j].ymin；if(scan==edge[j].ymax)；if(spt[edge[j].num+1].y&；b+ +;；p[b]=(int)edge[j].xmax;；elseif(spt[edge[j].
for(int scan=pmax-1;scan>=pmin+1;scan--)
{
int b=0;
k=s;
for(j=k;j<=6;j++)
{
if((scan>edge[j].ymin)&&(scan<=edge[j].ymax))//判断与线段相交
{
if(scan==edge[j].ymax)
{
if(spt[edge[j].num+1].y<edge[j].ymax)
{
b++;
p[b]=(int)edge[j].xmax;
}
else if(spt[edge[j].num-1].y<edge[j].ymax) {
b++;
p[b]=(int)edge[j].xmax;
}
}
if((scan>edge[j].ymin)&&(scan<edge[j].ymax))
{
b++;
p[b]=(int)(edge[j].xmax+edge[j].dx*(scan-edge[j].ymax)); }
}
//pDC->LineTo(spt[edge[0].num].x,spt[edge[0].num].y); if(scan<=ed ge[j].ymin)//
s=j;
}
if(b>1)
{
for(int u=1;u<b;u++)
{
pDC->MoveTo(p[u]-1,scan);
u++;
pDC->LineTo(p[u],scan);
}
}
}
pDC->SelectObject(old); pDC->SelectObject(old2); }。