计算机图形学实验四 ：裁剪

贵州大学实验报告 学院：计算机科学与技术 专业： 计算机科学与技术 班级：计科131 姓名 学号 实验组 实验时间 指导教师 黄初华 成绩 实验项目名称 直线裁剪 实验目的

一、实验目的 掌握常用的裁减及消隐算法：直线的裁剪

实验要求

实现一个直线裁减算法 对于设计性实验，应根据“由学生自行设计实验方案并加以实现的实验”内涵要求，

注意省略由学生自主设计的“实验方案”. 根据本实验的特点、要求和具体条件，采用“以学生自主训练为主的开放模式组织教学，还是采用集中授课形式”，须加以明确。

实验原理

直线裁减 Cohen-SutherLand算法（编码算法） 算法原理（递归的裁剪过程）： 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。 （2）若P1P2明显在窗口外，则丢弃该线段。 （3）若线段不满足（1）或（2）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。 为快速判断，采用如下编码方法： 由窗口四条边所在直线把二维平面分成9个区域(右图)，每个区域赋予一

个四位编码：CtCbCrCl（上下右左）；直线的端点都按其所处区域赋予相应的区域码，用来标识出端点相对于裁剪矩形边界的位置。 各位编码含义：

1001 0001 0101 1000 0000 0100

1010 0010 0110 上：if y>ymax，Ct=1，else, 0; 下：if y右：if x>xmax，Cr=1，else, 0; 左：if x对某线段的两个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； ‐ 如果两端点的编码均为0000，表示直线在窗口内。 ‐ 如果两端点的编码相与不为0000，表示直线在窗口外。 ‐ 如果两端点的编码不全为0000，但相与为0000，则该直线部分可见，需计算直线与窗口的交点，确定哪一部分可见。 ‐ 算法描述： BOOL done,draw；（done表示是否完成，draw表示是否可见） Unsigned char code1,code2；端点1，端点2的编码 While (!done) begin if (判断code1,code2,若为第1种情况) begin done = TRUE； draw = TRUE； end else if (为第2种情况) begin done = TRUE； draw = FALSE； end else if(检查code1，若在窗口内)/*第3种情况*/ begin 交换端点及端点的编码；以左，上，右，下的次序对端点1进行判断及求交；将交点的值赋给端点1； end end

算法分析： 本算法的优点在于简单，易于实现。用编码方法可快速判断线段的完全可见和显然不可见，他可以简单的描述为将直线在窗口左边的部分删去，按左，右，下，上的顺序依次进行，处理之后，剩余部分就是可见的了。在这个算法中求交点是很重要的，他决定了算法的速度。 本算法对于其他形状的窗口是否同样有效就值得讨论了，这也证明了在图形算法中，没有几个是对大多数情况有效的。 特别适用二种情形：大窗口场合；窗口特别小场合(光标拾取图形，光标看作小的裁剪窗口)。 Cohen-Sutherland与中点法在区域码测试阶段能以位运算方式高效率地进行，因而当大多数线段能够简单的取舍时，效率较好。

实验环境 五、实验条件： 硬件平台：PC 软件(推荐)：Windows平台，Visualstdio2013,opengl

实验步骤

六、实验步骤 1. 掌握算法原理； 2. 依据算法，编写源程序并进行调试； 3. 对运行结果进行保存与分析； 4. 把源程序以文件的形式提交； 5. 按格式书写实验报告。

实验内容

#include"stdafx.h" #include #include #include

#pragma comment( lib, "opengl32.lib" ) #pragma comment( lib, "glu32.lib" ) #pragma comment( lib, "glut32.lib" )

#define LEFT_EDGE 1 #define RIGHT_EDGE 2 #define BOTTOM_EDGE 4 #define TOP_EDGE 8 static int times = 1;

//画从(x0,y0)到(x1,y1)的直线 void LineGL(int x0, int y0, int x1, int y1) { glBegin(GL_LINES); glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f); glVertex2f(x0, y0); glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f); glVertex2f(x1, y1); glEnd(); }

//矩形的结构体 typedef struct Rectangle { float xmin; float xmax; float ymin; float ymax; } Rectan;

Rectan rect; int x0, y0, x1, y1;

//求出坐标点的Cohen-Sutherland编码 int CompCode(int x, int y, Rectan rect) { int code = 0x00; if (y < rect.ymin) { code = code | 4; }

if (y>rect.ymax) { code = code | 8; }

if (x>rect.xmax) { code = code | 2; }

if (x{ code = code | 1; }

return code; } //裁剪直线 int cohensutherlandlineclip(Rectan rect, int& x0, int& y0, int& x1, int& y1) { int accept = 0, done = 0; float x, y; int code0, code1, codeout; int x00 = x0, y00 = y0, x11 = x1, y11 = y1;

code0 = CompCode(x0, y0, rect); code1 = CompCode(x1, y1, rect);

//直线全部在矩形框内部，应保留 if (!(code0 | code1)) { accept = 1; done = 1; }

//直线和矩形不相交，并且划直线的两点在矩形同侧（上、下、右。左），应去掉。 if (code0 & code1) { done = 1; }

while (!done) { //直线和矩形有交点，只保留矩形内部的 if (!(code0 | code1)) { accept = 1; done = 1; } else { if (code0 != 0) { codeout = code0; } else { codeout = code1; }

if (codeout & LEFT_EDGE) { y = y0 + (y1 - y0)*(rect.xmin - x0) / (x1 - x0); x = (float)rect.xmin; } else { if (codeout &RIGHT_EDGE) { y = y0 + (y1 - y0)*(rect.xmax - x0) / (x1 - x0); x = (float)rect.xmax; } else { if (codeout & BOTTOM_EDGE) { x = y0 + (x1 - x0)*(rect.ymin - y0) / (y1 - y0); y = (float)rect.ymin; } else { if (codeout & TOP_EDGE) { x = x0 + (x1 - x0)*(rect.ymax - y0) / (y1 - y0); y = (float)rect.ymax; } } } }

if (codeout == code0) { x0 = x; y0 = y; code0 = CompCode(x0, y0, rect); } else { x1 = x; y1 = y; code1 = CompCode(x1, y1, rect); }

//直线和矩形不相交，但是划直线的两点在矩形不同侧，这时应去掉。 if ((times <= 3) && (code0 & code1))