计算机图形学区域填充的扫描线算法.docx
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计算机图形学区域填充的扫描线算法
计算机图形学——区域填充的扫描线算法
1．实验名称：
区域填充的扫描线算法
2．实验目的：
1、理解区域填充扫描线算法的原理；
2、实现区域填充的扫描线算法并测试；
3．算法原理：
算法基本思想:
首先填充种子点所在扫描线上位于区域内的区段，然后确定与该区段相邻的上下两条扫描线上位于区域内的区段，并依次将各区段的起始位置保存,这些区段分别被用区域边界色显示的像素点所包围。
随后,逐步取出一开始点并重复上述过程，直到所保存各区段都填充完毕为止。
借助于栈结构，区域填充的扫描线算法之步骤如下：
Step1.初始化种子点栈：
置种子点栈为空栈，并将给定的种子点入栈；
Step2.出栈：
若种子点栈为空，算法结束；否则，取栈顶元素（x，y）为种子点；
Step3.区段填充：
从种子点（x,y）开始沿纵坐标为y的当前扫描线向左右两个方向逐像素点进行填色，其颜色值置为newcolor
直至到达区域边界。
分别以xl和xr表示该填充区段两端点的横坐标；
Step4.新种子点入栈:
分别确定当前扫描线上、下相邻的两条扫描线上位于区段[xl,xr]内的区域内的区段。
若这些区段内的像素点颜色值为newolor,则转至Step2；否则以区段的右端点为种子点入种子点栈，再转至Step2。
4．原程序代码：
/*****************************************/
/*4-ScanLineFill区域填充的扫描线算法实现*/
/*****************************************/
#include
#include
#include
#include
#defineStack_Size100//栈的大小常量
//定义结构体,记录种子点
typedefstruct{
intx;
inty;
}Seed;
//定义顺序栈（种子点）
typedefstruct
{
SeedPoint[Stack_Size];
inttop;
}SeqStack;
//初始化栈操作
voidInitStack（SeqStack*&S）
{
S=（SeqStack*）malloc（sizeof（SeqStack））;
S->top=-1;
}
//种子点栈置空；
voidsetstackempty（SeqStack*S）
{
S->top==-1;
}
//种子点栈状态检测函数
intisstackempty（SeqStack*S）
{
if（S->top==-1）
returntrue;//空栈返回true
else
returnfalse;//非空栈返回false
}
//种子点入栈；
intstackpush（SeqStack*&S,Seedpoint）
{
if（S->top==Stack_Size-1）//栈已满，返回false
returnfalse;
S->top++;//栈未满，栈顶元素加1
S->Point[S->top]=point;
returntrue;
}
//取栈顶元素；
intstackpop（SeqStack*&S,Seed&point）
{
if（S->top==-1）//栈为空，返回false
returnfalse;
point=S->Point[S->top];
S->top--;//栈未空，top减1
returntrue;
}
//画圆
voidCirclePoints（intxc,intyc,intx,inty,intColor）
{
putpixel（xc+x,yc+y,Color）;
putpixel（xc+x,yc-y,Color）;
putpixel（xc-x,yc+y,Color）;
putpixel（xc-x,yc-y,Color）;
putpixel（xc+y,yc+x,Color）;
putpixel（xc+y,yc-x,Color）;
putpixel（xc-y,yc+x,Color）;
putpixel（xc-y,yc-x,Color）;
}
//中点画圆算法
voidMidpointCircle（intradius,intColor）
{
intx,y;
floatd;
x=0;
y=radius;
d=5.0/4-radius;
CirclePoints（250,250,x,y,Color）;
while（x{
if（d<0）
{
d+=x*2.0+3;
}
else
{
d+=（x-y）*2.0+5;
y--;
}
x++;
CirclePoints（250,250,x,y,Color）;
}
}
//四连通扫描线算法
voidScanLineFill4（intx,inty,intoldcolor,intnewcolor）
{
intxl,xr,i;
boolSpanNeedFill;
Seedpt;//种子点
SeqStack*S;//定义顺序栈
InitStack（S）;//定义了栈之后必须把栈先初始化
setstackempty（S）;//种子点栈置空；
pt.x=x;
pt.y=y;
stackpush（S,pt）;//种子点（x,y）入栈
while（!
isstackempty（S））
{
stackpop（S,pt）;//取种子点
y=pt.y;
x=pt.x;
while（getpixel（x,y）==oldcolor）
{//从种子点开始向右填充
putpixel（x,y,newcolor）;
x++;
}
xr=x-1;
x=pt.x-1;
while（getpixel（x,y）==oldcolor）
{//从种子点开始向左填充
putpixel（x,y,newcolor）;
x--;
}
xl=x+1;
x=xl;
y=y+1;//处理上面一条扫描线
while（x{
SpanNeedFill=false;
while（getpixel（x,y）==oldcolor）
{
SpanNeedFill=true;
x++;
}//待填充区段搜索完毕
if（SpanNeedFill）
{//将右端点作为种子点入栈
pt.x=x-1;
pt.y=y;
stackpush（S,pt）;
SpanNeedFill=false;
}//继续向右检查以防遗漏
while（（getpixel（x,y）!
=oldcolor）&&（xx++;
}//上一条扫描线上检查完毕
x=xl;
y=y-2;//处理下面一条扫描线
while（x{
SpanNeedFill=false;
while（getpixel（x,y）==oldcolor）
{
SpanNeedFill=true;
x++;
}
if（SpanNeedFill）
{
pt.x=x-1;
pt.y=y;
stackpush（S,pt）;
SpanNeedFill=false;
}
while（（getpixel（x,y）!
=oldcolor）&&（xx++;
}
}
}
//主函数检测
voidmain（）
{
intradius,color;
intx,y;//种子点
intoldcolor,newcolor;//原色与填充色
//输入参数值
printf（"inputradiusandcolor:
\n"）;//画圆参数
scanf（"%d,%d",&radius,&color）;
printf（"inputxandy:
\n"）;//读入内点
scanf（"%d,%d",&x,&y）;
printf（"inputoldcolorandnewcolor:
\n"）;//读入原色与填充色
scanf（"%d,%d",&oldcolor,&newcolor）;
intgdriver=DETECT,gmode;
initgraph（&gdriver,&gmode,"c:
\\tc"）;
//用背景色清空屏幕
cleardevice（）;
//设置绘图色为红色
setcolor（RED）;
MidpointCircle（radius,color）;//用中点画圆算法画圆
rectangle（150,150,350,350）;//再画一个矩形区域
ScanLineFill4（x,y,oldcolor,newcolor）;//扫描线区域填充
getch（）;
closegraph（）;
}
5．运行结果与讨论：
测试结果1：
测试结果2：
6．实验分析与讨论：
1.通过借助栈这一数据结构，完成了区域填充的扫描线算法的实现，并利用以前所学的画圆等算法，进行综合运用，在此基础上进行扩充，设计多种图案，进行扫描线填充算法的检测，都得到了理想的结果，体现了算法的有效性；
2.栈的数据结构给种子点的操作带来了极大的方便，为算法的实现提供了便利，同时还提高了算法的复用性和可靠性；
3.此扫描线填充算法能够对多种图案进行填充，展现了算法的实用性。
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