计算机图形学课程设计实验报告

计算机图形学实验报告计算机图形学实验报告班级 计算机科学与技术 姓名 学号 2014 年 6 月 2 日实验一 基本图形生成算法一、实验目的： 1、掌握中点Bresenham绘制直线的原理； 2、设计中点Bresenham算法； 3、掌握八分法中点Bresenham算法绘制圆的原理； 4、设计八分法绘制圆的中点Bresenham算法； 5、掌握绘制1/4椭圆弧的上半部分和下半部分的中点Bresenham算法原理； 6、掌握下半部分椭圆偏差判别式的初始值计算方法； 7、设计顺时针四分法绘制椭圆的中点Bresenham算法。二、实验过程：1、 实验描述 实验1：使用中点Bresenham算法绘制斜率为0=k=1的直线。 实验2：使用中点Bresenham算法绘制圆心位于屏幕客户区中心的圆。 实验3：使用中点Bresenham算法绘制圆心位于屏幕客户区中心的椭圆。2、实验过程 1）用MFC(exe)建立一个单文档工程； 2）编写对话框，生成相应对象，设置相应变量； 3）在类CLineView中声明相应函数，并在相关的cpp文件中实现； 4）在OnDraw（）函数里调用函数实现绘制直线、圆、椭圆； 5）运行程序，输入相应值，绘制出图形。3、 源代码实验1：直线中点Bresenham算法1./ cline.cpp : implementation file/ cline dialogcline:cline(CWnd* pParent /*=NULL*/): CDialog(cline:IDD, pParent)/AFX_DATA_INIT(cline)m_x0 = 0;m_y0 = 0;m_x1 = 0;m_y1 = 0;/AFX_DATA_INITvoid cline:DoDataExchange(CDataExchange* pDX)1CDialog:DoDataExchange(pDX);/AFX_DATA_MAP(cline)DDX_Text(pDX, IDC_x0, m_x0);DDX_Text(pDX, IDC_y0, m_y0);DDX_Text(pDX, IDC_x1, m_x1);DDX_Text(pDX, IDC_y1, m_y1);/AFX_DATA_MAPBEGIN_MESSAGE_MAP(cline, CDialog)/AFX_MSG_MAP(cline)/AFX_MSG_MAPEND_MESSAGE_MAP()2、 / LineView.hclass CLineView : public CViewpublic:CLineDoc* GetDocument();.void Mbline(double,double,double,double); /直线中点Bresenham函数.3、/ Line.cpp /*直线中点Bresenham函数*/void CLineView:Mbline(double x0, double y0, double x1, double y1) CClientDC dc(this); COLORREF rgb=RGB(0,0,255); /定义直线颜色为蓝色double x,y,d,k;x=x0; y=y0; k=(y1-y0)/(x1-x0); d=0.5-k;for(x=x0;x=x1;x+)dc.SetPixel(int)x,(int)y,rgb);if(d0)y+;d+=1-k;elsed-=k;4、/LineView.cppvoid CLineView:OnDraw(CDC* pDC)CLineDoc* pDoc = GetDocument();ASSERT_VALID(pDoc);/ TODO: add draw code for native data herecline a;a.DoModal();/初始化CLineView:Mbline(a.m_x0,a.m_y0,a.m_x1,a.m_y1);实验2：圆中点Bresenham算法 1、/cricle.cpp/ Ccricle dialogCcricle:Ccricle(CWnd* pParent /*=NULL*/): CDialog(Ccricle:IDD, pParent)/AFX_DATA_INIT(Ccricle)m_r = 0;/AFX_DATA_INITvoid Ccricle:DoDataExchange(CDataExchange* pDX)CDialog:DoDataExchange(pDX);/AFX_DATA_MAP(Ccricle)DDX_Text(pDX, r_EDIT, m_r);/AFX_DATA_MAP 2、/CcircleView.hclass CCcircleView : public CView.public:CCcircleDoc* GetDocument();void CirclePoint(double,double); /八分法画圆函数void Mbcircle(double); /圆中点Bresenham函数. 3、/CcircleView.cppvoid CCcircleView:OnDraw(CDC* pDC)CCcircleDoc* pDoc = GetDocument();ASSERT_VALID(pDoc);/ TODO: add draw code for native data hereCcricle r;r.DoModal();CCcircleView:Mbcircle(r.m_r);/画圆4、/CcircleView.cpp/*八分法画圆*/void CCcircleView:CirclePoint(double x,double y)CClientDC dc(this);COLORREF rgb=RGB(0,0,255);dc.SetPixel(int)(300+x),(int)(300+y),rgb);dc.SetPixel(int)(300-x),(int)(300+y),rgb);dc.SetPixel(int)(300+x),(int)(300-y),rgb);dc.SetPixel(int)(300-x),(int)(300-y),rgb);dc.SetPixel(int)(300+y),(int)(300+x),rgb);dc.SetPixel(int)(300-y),(int)(300+x),rgb);dc.SetPixel(int)(300+y),(int)(300-x),rgb);dc.SetPixel(int)(300-y),(int)(300-x),rgb);/*圆中点Bresenham函数*/void CCcircleView:Mbcircle(double r)double x,y,d;COLORREF rgb=RGB(0,0,255);d=1.25-r;x=0; y=r;for(x=0;xy;x+)CirclePoint(x,y); /调用八分法画圆子函数if(d0)d+=2*x+3;elsed+=2*(x-y)+5;y-;实验3：椭圆中点Bresenham算法1、/ellipse1.cpp/ Cellipse dialogCellipse:Cellipse(CWnd* pParent /*=NULL*/): CDialog(Cellipse:IDD, pParent)/AFX_DATA_INIT(Cellipse)m_a = 0;m_b = 0;/AFX_DATA_INITvoid Cellipse:DoDataExchange(CDataExchange* pDX)CDialog:DoDataExchange(pDX);/AFX_DATA_MAP(Cellipse)DDX_Text(pDX, IDC_EDIT1, m_a);DDX_Text(pDX, IDC_EDIT2, m_b);/AFX_DATA_MAP2、/EllipseView.hclass CEllipseView : public CView.public:CEllipseDoc* GetDocument();void EllipsePoint(double,double); /四分法画椭圆void Mbellipse(double a, double b); /椭圆中点Bresenham函数.3、/Ellipse.cpp/*四分法画椭圆*/void CEllipseView:EllipsePoint(double x,double y)CClientDC dc(this);COLORREF rgb=RGB(0,0,255); dc.SetPixel(int)(300+x),(int)(300+y),rgb);dc.SetPixel(int)(300-x),(int)(300+y),rgb);dc.SetPixel(int)(300+x),(int)(300-y),rgb);dc.SetPixel(int)(300-x),(int)(300-y),rgb);/*椭圆中点Bresenham函数*/void CEllipseView:Mbellipse(double a, double b)double x,y,d1,d2;x=0;y=b;d1=b*b+a*a*(-b+0.25);EllipsePoint(x,y);while(b*b*(x+1)a*a*(y-0.5)/椭圆AC弧段if(d10)if(d20)d2+=b*b*(2*x+2)+a*a*(-2*y+3);x+;elsed2+=a*a*(-2*y+3);y-;EllipsePoint(x,y);4、/EllipseView.cppvoid CEllipseView:OnDraw(CDC* pDC)CEllipseDoc* pDoc = GetDocument();ASSERT_VALID(pDoc);/ TODO: add draw code for native data hereCellipse el;el.DoModal();/初始化CEllipseView:Mbellipse(el.m_a, el.m_b);/画椭圆4、 实结果验实验1：直线中点Bresenham算法实验2：圆中点Bresenham算法实验3：椭圆中点Bresenham算法实验二 有效边表填充算法一、实验目的：1、设计有效边表结点和边表结点数据结构；2、设计有效边表填充算法；3、编程实现有效边表填充算法。2、 实验过程：1、实验描述 下图1 所示多边形覆盖了 12 条扫描线，共有 7 个顶点和 7 条边。7 个顶点分别为：P0（7，8） ，P1（3，12） ，P2（1，7） ，P3（3，1）, P4（6，5）, P5（8，1）, P6（12，9）。在 1024768 的显示分辩率下，将多边形顶点放大为 P0（500,400） ，P1（350，600） ，P2（250，350），P3（350，50）, P4（500，250）, P5（600，50）, P6（800，450）。请使用有效边表算法填充该多边形。2、 实验过程 （1）建立AET类和Bucket类； （2）初始化桶，并在建立桶结点时为其表示的扫描线初始化为带头结点的链表； （3）对每个桶结点进行循环，将桶内每个结点的边表合并为有效边表，并进行有效边表循环； （4）按照扫描线从小到大的移动顺序，计算当前扫描线与多边形各边的交点，然后把这些交点按X值递增的顺序进行排序，配对，以确定填充区间； （5）用指定颜色点亮填充区间内的所有像素，即完成填充工作。3、 源代码1、/AET.hclass AET public:AET();virtual AET();double x;int yMax;double k;/代替1/kAET *next;/AET.cppAET:AET()AET:AET()2、 /Bucket.h#include AET.hclass Bucket public:Bucket();virtual Bucket();int ScanLine;AET *p;/桶上的边表指针Bucket *next;/ Bucket.cppBucket:Bucket()Bucket:Bucket()3、/test2.cppvoid CTest2View:Et()/构造边表函数for(int i=0;iPointi.y)/终点比起点高while(CurrentB-Scanline!=Pointi.y)/在桶内寻找该边的yMinCurrentB=CurrentB-next;/移到下一个桶结点Ei.x=Pointi.x;/计算AET表的值Ei.yMax=Pointj.y;Ei.k=double(Pointj.x-Pointi.x)/(Pointj.y-Pointi.y);/代表1/kEi.next=NULL;CurrentE=CurrentB-p;/获得桶上连接边表的地址if(CurrentB-p=NULL)CurrentE=&Ei;/边表的起始地址CurrentB-p=CurrentE;/第一个边表直接连接到对应的桶中elsewhile(CurrentE-next!=NULL)/如果当前边已连有边结点CurrentE=CurrentE-next;/移动指针到当前边的最后一个结点CurrentE-next=&Ei;/把当前边接上去if(Pointj.yScanline!=Pointj.y)/在桶内寻找该边的yMinCurrentB=CurrentB-next;/移到下一个桶结点Ei.x=Pointj.x;/计算AET表的值Ei.yMax=Pointi.y;Ei.k=double(Pointi.x-Pointj.x)/(Pointi.y-Pointj.y);/代表1/kEi.next=NULL;CurrentE=CurrentB-p;/获得桶上连接边表的地址if(CurrentE=NULL)CurrentE=&Ei;/边表的起始地址CurrentB-p=CurrentE;/第一个边表直接连接到对应的桶中elsewhile(CurrentE-next!=NULL)/如果当前边已连有边结点CurrentE=CurrentE-next;/移动指针到当前边的最后一个结点CurrentE-next=&Ei;/把当前边接上去CurrentB=NULL;CurrentE=NULL;void CTest2View:AddEdge(AET *NewEdge)/插入临时边表函数T1=HeadE;if(T1=NULL)/边表为空，将边表置为TempEdgeT1=NewEdge;HeadE=T1;elsewhile(T1-next!=NULL)/边表不为空，将TempEdge连在该边之后T1=T1-next;T1-next=NewEdge;void CTest2View:EdegeOrder()/对边表进行排序函数T1=HeadE;if(T1=NULL)return;if(T1-next=NULL)/如果该边表没有再连边表return;/桶结点只有一条边，不需要排序elseif(T1-next-xx)/边表按x值排序T2=T1-next;T1-next=T2-next;T2-next=T1;HeadE=T2; T2=HeadE; T1=HeadE-next; while(T1-next!=NULL)/继续两两比较相连的边表的x值，进行排序 if(T1-next-xx) T2-next=T1-next; T1-next=T1-next-next; T2-next-next=T1;T2=T2-next; else T2=T1; T1=T1-next; void CTest2View:PolygonFill()/多边形填充函数CClientDC dc(this);COLORREF rgb=RGB(0,0,255); HeadE=NULL;for(CurrentB=HeadB;CurrentB!=NULL;CurrentB=CurrentB-next)/访问所有桶结点for(CurrentE=CurrentB-p;CurrentE!=NULL;CurrentE=CurrentE-next)/桶中所有结点AET *TempEdge= new AET;TempEdge-x=CurrentE-x;TempEdge-yMax=CurrentE-yMax; TempEdge-k=CurrentE-k; TempEdge-next=NULL; AddEdge(TempEdge);/将该边插入临时Aet表EdegeOrder();/边表按照x递增的顺序存放 T1=HeadE;/根据ymax抛弃扫描完的边结点if(T1=NULL)return;while(CurrentB-Scanline=T1-yMax)/放弃该结点，Aet表指针后移，下闭上开T1=T1-next;HeadE=T1;if(HeadE=NULL)return;if(T1-next!=NULL)T2=T1;T1=T2-next;while(T1!=NULL)if(CurrentB-Scanline=T1-yMax)/跳过一个结点 T2-next=T1-next; T1-next=NULL; T1=T2-next;elseT2=T1;T1=T2-next;BOOL In=false;/设置一个BOOL变量In，初始值为假double xb,xe;/扫描线的起点和终点for(T1=HeadE;T1!=NULL;T1=T1-next)/填充扫描线和多边形相交的区间if(In=false)xb=T1-x;In=true;/，每访问一个结点，把In值取反一次else/如果In值为真，则填充从当前结点的x值开始到下一个结点的x值结束的区间xe=T1-x-1;/左闭右开CClientDC dc(this);for(double x=xb;xScanline,rgb);/填充 Sleep(1);/延时1ms，提高填充过程的可视性 In=FALSE;for(T1=HeadE;T1!=NULL;T1=T1-next)/边连贯性 T1-x=T1-x+T1-k;/x=x+1/kdelete HeadB;delete CurrentB;delete CurrentE;delete HeadE;/*初始化桶*void CTest2View:CreatBucket() int ScanMax,ScanMin;ScanMax = ScanMin = Point0.y;for(int i=1;iNumber;i+)if(Pointi.yScanMax)ScanMax = Pointi.y; /扫描线的最大值for( i=ScanMin;iScanline = ScanMin;CurrentB-p = NULL; /没有连接边链表CurrentB-next = NULL;else /建立桶的其他节点CurrentB-next = new Bucket; /新建一个桶节点CurrentB = CurrentB-next; /使CurrentB指向新建的桶节点CurrentB-Scanline = i;CurrentB-p = NULL; /没有连接边链表CurrentB-next = NULL;/*菜单函数*/*void CTest2View:OnMenuAET() AfxGetMainWnd()-SetWindowText(多边形有效边表填充算法);/显示标题CColorDialog ccd(GetColor);if(ccd.DoModal()=IDOK)/调用调色板选取前景色GetColor=ccd.GetColor();getchar();RedrawWindow();/刷新屏幕CreatBucket();/初始化桶Et();/建立边表PolygonFill();/多边形填充*/4、/test2View.cppvoid CTest2View:OnDraw(CDC* pDC)CTest2Doc* pDoc = GetDocument();ASSERT_VALID(pDoc);/ TODO: add draw code for native data here/-pDC-Polygon(Point,7);/绘制多边形/输出多边形的顶点编号pDC-TextOut(550,410,P0);pDC-TextOut(350,600,P1); pDC-TextOut(230,340,P2);pDC-TextOut(350,30,P3);pDC-TextOut(490,220,P4);pDC-TextOut(600,30,P5);pDC-TextOut(805,450,P6);getchar();RedrawWindow();/刷新屏幕CreatBucket();/初始化桶Et();/建立边表PolygonFill();/多边形填充/OnMenuAET();4、 实验结果20