计算机图形学 区域填充.共51页文档
计算机图形学 实验三 二维图形的区域填充
西北农林科技大学实习报告学院名称：理学院专业班级：姓名：学号：课程：计算机图形学实验报告日期：第十四周实验三二维图形的区域填充一、实验目的1）加深对填充算法的理解，分析比较种子填充和边缘填充的差异。
2）掌握二维图形区域种子填充的原理和算法。
二、实验步骤1）对任意多边形的几何形状进行分析，选定比较合适的算法模型。
2）画出程序流程图；3）编写程序的源程序；4）编辑源程序并进行调试；5）进行特殊模式的运行测试，并结合情况进行调整。
三、实验内容用种子填充算法编写程序实现区域填充，并能在计算机上编译运行，正确地实现任意多边形边界的单色填充。
原理边界填充算法可以让用户首先勾画图的轮廓，选择填充颜色和填充模式，然后拾取内部点，系统就可以自动给图的内部涂上所需要的颜色和图案。
该算法的输入是种子点坐标 ( x , y )、填充色和边界颜色。
算法从( x , y )开始检测相邻位置是否是边界颜色，若不是，就用填充色着色，并检测其相邻位置。
该过程延续到已经检测完区域边界颜色范围内的所有像素为止。
使用栈结构来实现4-连通边界填充算法的算法步骤如下：（1）种子像素入栈。
（2）执行如下三步操作：1 栈顶像素出栈。
2 将出栈像素置成填充色。
3 检查出栈像素的4-邻接点，若其中某个像素不是边界色且未置成多边形色，则把该像素入栈。
（3）检查栈是否为空，若栈非空重复执行步骤（2），若栈为空则结束。
边界填充算法可以用于填充带有内孔的平面区域。
其缺点是把太多的像素压入堆栈，有些像素甚至会入栈多次，这样一方面降低了算法的效率，另一方面还要求很大的存储空间以实现栈结构。
将之改进，可构造沿扫描线填充水平像素段的4-连通边界填充算法，其算法步骤如下：（1）种子像素入栈。
（2）执行如下三步操作：1 栈顶元素出栈。
2 填充出栈元素所在扫描行的连续像素段，从出栈的像素开始沿扫描线向左和向右填充，直到遇到边界像素为止，即每出栈一个像素，就对包含该像素的整个扫描线区间进行填充，并且记录下此时扫描线区间的x坐标范围[ x1, x2 ]。
第五讲_区域填充
表示一个区域的要素为：
边界（闭合区域）+ 填充色（灰度或色彩）
区域填充即给出一个闭合区域的边界，要求对边界范围内的所有像 素单元赋予指定的颜色代码。
因此，区域填充算法的一般步骤如下： 确定那些像素位于填充图元的内部； 确定以什么颜色填充这些像素；
多边形填充
边界由闭合的线段（多边形）组 成，一般由多边形的顶点序列 来表示多边形。
表1 中的数据表明，改进算法的平均填充时间、最小填充时间、最 大填充时间都要明显好于原始算法，算法改进取得了预想的效果
基本思想：
利用多边形边的相关性，采用边表和活性边表，减少求交计 算量。
边的相关性：
相邻扫描线上的交点是与多边形的边线相关 的。对同一条边，前一条扫描线 yi 与该边的 交点为xi，而后一条扫描线yi+1=yi+1与该边 的交点则为xi+1=xi+1/m，利用这种相关性 可以省去大量的求交运算。
边表（ET：Edge
事实上，传统算法对多边形顶点信息利用不够：根据顶点编号的连续性和多 边形边的邻接关系，不需要事先存储活性边表，活性边总能在扫描线移动到新 的顶点处时被发现。可以对多边形各顶点按逆时针顺序编号，将顶点编号存入 一个数组，并将数组按顶点的Y 坐标升序排列。填充时，沿Y 轴自下而上扫描 多边形。开始时活性边表为空，每到一个新的顶点处时，通过多边形顶点编号 及其连续性即可找到邻接该顶点的两条边，如果边的Ymax大于当前扫描线的Y 值，则将该边加入活性边表，保持按X 升序排列；否则，表明该活性边已处理 完毕，将其从活性边表删除。然后求取当前扫描线与各活性边的交点，对交点 进行两两配对，填充配对点之间的区域。扫描线不断上移，直到到达Y 最大值 处的多充条件
计算机图形学5多边形扫描转换和区域填充
多边形分为凸多边形、凹多边形、含内环的多边 形等：
（1）凸多边形 任意两顶点间的连线均在多边形内。
（2）凹多边形
任意两顶点间的连线有不在多边形内的部分。
凸多边形
凹多边形
含内环的多边形
有关概念
1) 区域：一组相邻而且又相连的像素，而且具有 相同属性的封闭区域。 2）种类：①单域 ②复合域
3) 区域填充：以某种属性对整个区域进行设置的过 程。
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，以便及时把它从有效边表中删除出去，避免 下一步进行无谓的计算。 综上所述，有效边表AET的每个结点存放对应边的有关信息 如下：
x
△x
ymax
next
其中x为当前扫描线与边的交点，ymax是边所在的最大扫描 线值，通过它可以知道何时才能“抛弃”该边，△x表示从 当前扫描线到下一条扫描线之间的x增量即斜率的倒数。 next为指向下一条边的指针
P6(2,7)
P4(11,8) F G B P5(5,5) P3(11,3) C D
A
1
0 1
P1(2,2) P2(5,1) 2 3 4 5 6 7
E
8
9
10
11
一个多边形与若干扫描线
7
把多边形所有 的边全部填成这 样的结构，插到 这个指针数组里 面来。
计算机图形学 区域填充算法的实现
实验四区域填充算法的实现班级 08信计学号 58 姓名陈瑞雪分数一、实验目的和要求：1、掌握区域填充算法基本知识2、理解区域的表示和类型，能正确区分四连通和八连通的区域3、了解区域填充的实现原理，利用Microsoft Visual C++ 6.0（及EasyX_2011版）实现区域种子填充的递归算法。
二、实验内容：1、编程完成区域填色2、利用画线函数，在屏幕上定义一个封闭区域。
3、利用以下两种种子填充算法，填充上述步骤中定义的区域(1)边界表示的四连通区域种子填充的实现(2)内点表示的四连通区域种子填充的实现4、将上述算法作部分改动应用于八连通区域，构成八连通区域种子填充算法，并编程实现。
三、实验结果分析1、以上各种算法相应代码及运行结果如下：程序代码：#include<graphics.h>#include<conio.h>#include<time.h>void FloodFill4(int x,int y,int oldcolor,int newcolor){if(getpixel(x,y)==oldcolor){putpixel(x,y,newcolor);Sleep(1);FloodFill4(x-1,y,oldcolor,newcolor);FloodFill4(x,y+1,oldcolor,newcolor);FloodFill4(x+1,y,oldcolor,newcolor);FloodFill4(x,y-1,oldcolor,newcolor);}}void main(){int a,b,c,d,i,j;int graphdriver=DETECT;int graphmode=0;initgraph(&graphdriver,&graphmode," ");cleardevice();setcolor(RED);setfillstyle(RGB(255,255,0));fillcircle(315,200,50);a=300;b=200;c=RGB(255,255,0);d=RGB(0,255,0);FloodFill4(a,b,c,d);getch();closegraph();}运行结果：程序代码：#include<graphics.h>#include <conio.h>#include<time.h>void BoundaryFill4(int x,int y,int Boundarycolor,int newcolor) {if(getpixel(x,y) != newcolor && getpixel(x,y) !=Boundarycolor) {putpixel(x,y,newcolor);Sleep(1);BoundaryFill4(x-1,y,Boundarycolor,newcolor);BoundaryFill4(x,y+1,Boundarycolor,newcolor);BoundaryFill4(x+1,y,Boundarycolor,newcolor);BoundaryFill4(x,y-1,Boundarycolor,newcolor);}}void main(){int a,b,c,d,i,j;int graphdriver=DETECT;int graphmode=0;initgraph(&graphdriver,&graphmode," ");cleardevice();setcolor(RGB(0,255,0));setfillstyle(WHITE);fillellipse(50,75,150,125);a=100;b=100;c=RGB(0,255,0);d=RGB(255,0,255);BoundaryFill4(a,b,c,d);getch();closegraph();}运行结果：程序代码：#include<graphics.h>#include<conio.h>#include<time.h>void FloodFill8(int x,int y,int oldcolor,int newcolor) {if(getpixel(x,y)==oldcolor){putpixel(x,y,newcolor);Sleep(1);FloodFill8(x-1,y,oldcolor,newcolor);FloodFill8(x,y+1,oldcolor,newcolor);FloodFill8(x+1,y,oldcolor,newcolor);FloodFill8(x,y-1,oldcolor,newcolor);FloodFill8(x-1,y+1,oldcolor,newcolor);FloodFill8(x+1,y+1,oldcolor,newcolor);FloodFill8(x+1,y-1,oldcolor,newcolor);FloodFill8(x-1,y-1,oldcolor,newcolor);}}void main(){int a,b,c,d,i,j;int graphdriver=DETECT;int graphmode=0;int points[] = {250, 250, 300, 150, 350, 250,300,350};initgraph(&graphdriver,&graphmode," ");cleardevice();setcolor(GREEN);setfillstyle(RGB(0,0,255));fillpoly(4, points);a=300;b=200;c=RGB(0,0,255);d=RGB(255,255,0);FloodFill8(a,b,c,d);getch();closegraph();}运行结果：程序代码：#include<graphics.h>#include <conio.h>#include<time.h>void BoundaryFill8(int x,int y,int Boundarycolor,int newcolor){if(getpixel(x,y) != newcolor && getpixel(x,y) !=Boundarycolor) {putpixel(x,y,newcolor);Sleep(1);BoundaryFill8(x-1,y,Boundarycolor,newcolor);BoundaryFill8(x,y+1,Boundarycolor,newcolor);BoundaryFill8(x+1,y,Boundarycolor,newcolor);BoundaryFill8(x,y-1,Boundarycolor,newcolor);BoundaryFill8(x-1,y+1,Boundarycolor,newcolor);BoundaryFill8(x+1,y+1,Boundarycolor,newcolor);BoundaryFill8(x+1,y-1,Boundarycolor,newcolor);BoundaryFill8(x-1,y-1,Boundarycolor,newcolor);}}void main(){int a,b,c,d,i,j;int graphdriver=DETECT;int graphmode=0;initgraph(&graphdriver,&graphmode," ");cleardevice();setcolor(RGB(255,0,255));rectangle(170,80,270,130);for(i=171;i<270;i++)for(j=81;j<130;j++){putpixel(i,j,RGB(0,255,0));}a=200;b=100;c=RGB(255,0,255);d=RGB(0,0,255);BoundaryFill8(a,b,c,d);getch();closegraph();}运行结果：2、结果分析：通过以上各算法运行结果分析与对比可知：1．四连通算法的缺点是有时不能通过狭窄区域，因而不能填满多边形。
计算机图形学--第四讲 区域填充算法
任课教师：李陶深教授tshli@12直线生成算法圆与椭圆的绘制算法5图元的概念436区域填充算法裁剪反走样技术4.4 区域填充算法4.4 区域填充算法—基础知识（3）线框多边形物体:只需扫描转换线段填充多边形物体:要扫描转换多边形本质：点阵表示。
特点：面着色，画面明暗自然、色彩丰富。
4.4 区域填充算法4.4 区域填充算法—基础知识（4）图形学中多边形的两种表示方式顶点表示：用多边形的有序顶点序列表示多边形点阵表示：用位于多边形内部的像素集合来表示多边形4.4 区域填充算法多边形边界的矢量形式数据之上，可用于程序填色，也可用于交互填色。
形边界的图像形式数据之上，并还需提供多边形边界内一点的坐标。
概括地说，该算法先画边界，然后对内定义区域填充。
所以，它一般只能用于人机交互填色，而难以用于程序填色。
4.4 区域填充算法—多边形填色算法的问题多边形填色算法面临的一个首要问题，是判断一个像素是在多边形内还是多边形外。
Question1: How to Judge…?Question2: How to improve …?图4.14 射线法图4.15 转角法4.4 区域填充算法4.4 区域填充算法4.4 区域填充算法4.4 区域填充算法4.4 区域填充算法大量的求交、乘除运算4.4 区域填充算法—扫描线填色算法（1）基本思路：扫描线算法按扫描线的顺序计算出扫描线与多边形的相交区间，然后用要求的颜色填充这些区间内的像素。
该算法利用了扫描线的连续性和边的连续性，避免对像素的逐点判断和反复求交运算，减少了计算量，提高了算法速度。
具体处理过程：先求出扫描线与多边形边的交点，利用扫描线的连续性求出多边形与扫描线相交的连续区域，然后利用多边形边的连续性，求出下一条扫描线与多边形的交点，对所有扫描线由上到下依次处理。
4.4 区域填充算法—扫描线填色算法（2） 算法实现的步骤：对每一条扫描线执行如下四步:(1) 求交：求扫描线与多边形各边的交点;(2) 排序：将求得的交点按递增顺序进行排序;(3) 交点配对：确定相交区间;(4) 区间填色：将相交区间内的像素置成多边形色, 相交区间外的像素置成背景色。
计算机图形学 区域填充算法的实现
实验四区域填充算法的实现班级 08信计学号 67姓名张洪伟分数一、实验目的和要求：1. 理解区域的表示和类型；2．实现区域填充的扫描线算法；3．WIN-TC 图形编程模板实现编程结果并保存。
二、实验内容：在任意不间断区间中只取一个种子像素（不间断区间指在一条扫描线上一组相邻元素），填充当前扫描线上的该段区间；然后确定与这一区段相邻的上下两条扫描线上位于区域内的区段，并依次把它们保存起来，反复进行这个过程，直到所保存的每个区段都填充完毕。
1. 确定种子区段：从种子点出发，沿当前扫描线向左右两个方向填充直到边界。
用三元组(y,xLeft,xRight)记录此区段。
2．初始化：将堆栈设为空，将种子区段压入堆栈。
3．出栈：若堆栈为空，算法结束;否则取栈顶元素，以纵坐标为y的扫描线为当前扫描线，[xLeft,xRight]为搜索区间。
4．进栈：分别确定与当前扫描线相邻的上下两条扫描线与区段(y,xLeft,xRight)连通的位于给定区域内的区段。
如果有这样的区段，填充并将它们的信息压入堆栈，返回步骤3。
三、实验结果分析1该实验先用fillellipse(100,100,60,40) 画出实心椭圆，然后用如上算法填充，代码如下：setcolor(5);fillellipse(300,250,60,40);ScanLineFill(300,250,15,5);此算法还能填充带边框的多边形，如下代码填充一个矩形区域，oldColor 为背景色0：rectangle(100,20,200,50);ScanLineFill(125,30,0,5);如下代码填充带孔的四连通区域：bar(100,80,150,180);bar(150,80,200,90);bar(200,80,250,180);bar(150,130,200,180);ScanLineFill(110,150,15,2);对于每一个待填充的区段，只需压栈一次，因此扫描线算法的效率提高了很多。
计算机图形学 多边形填充
y=12
边表结点
边表
P0P1 7 1 12 12 P1P2 -1 2/5 ^ 7 9 P 0P 6 5
2.桶表与 边表示例
示例多边形
y=11 y=10 y=9 y=8 y=7 y=6 y=5 y=4 y=3 y=2 y=1 3 7 P2P3 -1/3 P4P5 8 5 -1/2
4.3.2 填充过程
假定边的顺序为E0、E1、E2、E3、E4、E5和E6。这里， 边的顺序并不影响填充结果，只是方便编写循环结构而已。 填充过程如图所示。
P1（x1，y1） E1 E0 E6
P0（x0，y0）
E2 E3 E4
E5
边缘填充算法定义示例多边形
边缘填充算法原理
void CTestView::FillPolygon(CDC *pDC) { COLORREF BClr=RGB(255,255,255);//背景色 COLORREF FClr=GetClr;//填充色 int ymin,ymax;//边的最小y值与最大y值 double x,y,k;//x,y当前点，k斜率的倒数 for(int i=0;i<7;i++)//循环多边形所有边 { int j=(i+1)%7; k=(P[i].x-P[j].x)/(P[i].y-P[j].y);//计算1/k if(P[i].y<P[j].y)//得到每条边y的最大值与最小值 { ymin=Round(P[i].y); ymax=Round(P[j].y); x=P[i].x;//得到x|ymin } else { ymin=Round(P[j].y); ymax=Round(P[i].y); x=P[j].x; }
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圆中填充蓝色，
2. 出栈，若栈空则结束；否则取栈顶元素（x，y），以 y 作为扫描线。
3. 填充并确定种子点所在区段，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。
4. 确定新的种子点，在以上确定的边界中检查与当前扫描线 y 上、下相邻的两条扫描线
上的像素。若存在非边界、未填充的像素，则把每一区间的最右像素作为种子点压入
三、实验内容及步骤：
3.1、实验内容：
1. 利用种子算法实现内点表示的四连通区域的填充。如：设（x，y）为内点表示的四连
通区域内的一点，oldcolor 为区域的原色，要将整个区域填充为新的颜色 newcolor；
2. 利用扫描线算法实现以上区域的填充。如：填充以下图案，
三角形中填充红色；
3.2、实验步骤：
typedef struct{ NhomakorabeaElemType data[MaxSize];
int top;
} SqStack;
//栈顶指针
void InitStack(SqStack *&s) {
s=(SqStack *)malloc(sizeof(SqStack)); s->top=-1; }
int StackEmpty(SqStack *s) {
实验四 区域填充算法的实现
班级 08 信计二 学号 64 姓名 刘辉 分数
一、实验目的和要求：
1、理解区域的表示和类型； 2、能够正确区分四连通、八连通的区域； 3、了解填充函数、区域填充的实现原理； 4、了解掌握区域填充的各种算法（种子填充算法、扫描线算法、边填充
算法等），并实现种子填充算法和扫描线算法； 5、用种子填充算法实现四连同区域和八连通区域的填充，并观察他们之
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16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克