zoukankan      html  css  js  c++  java
  • openGL实现图形学扫描线种子填充算法


    title: "openGL实现图形学扫描线种子填充算法"
    date: 2018-06-11T19:41:30+08:00
    tags: ["图形学"]
    categories: ["C++"]


    先上效果图

    白色的起始种子点

    代码

    
    
    #include <GL/glut.h>
    #include <cmath>
    #include <set>
    #include <vector>
    #include <unistd.h> //sleep函数
    #include <iostream>
    #include <algorithm> //find函数,查找vector中元素
    #include <stack>
    
    
    using namespace std;
    
    //规格化为0.05的倍数
    inline GLdouble normal(GLdouble x)
    {
    	return (round(x * 20) / 20);
    }
    
    typedef struct Point {
    	GLdouble x, y;
    
    	Point(GLdouble a = 0, GLdouble b = 0)
    	{
    		x = a, y = b;
    	}
    
    	// set会对插入的元素自动排序,需要重载运算符.定义排序规则
    	//
    	//
    	// 重载运算符的要求
    	// 1. 若A<B为真,则B<A为假
    	// 2. 若A<B,B<C --> A<C
    	// 3. A<A永远为假
    	// set中判断元素是否相等
    	// if(!(A<B||B<A)) --> A=B
    	bool operator<(const Point &a) const
    	{
    		return ((x - a.x) < -0.01 || ((x - a.x) < 0.01 && (y - a.y) < -0.01));
    	}
    
    	bool operator==(const Point &a) const
    	{
    		return (abs(x - a.x) < 0.01 && abs(y - a.y) < 0.01);
    	}
    } point;
    
    void drawGrid();
    
    void initGraphBorder();
    
    void drawGraphices();
    
    void myDisplay();
    
    void DDA(point A, point B);
    
    void initGraphBorder();
    
    
    point first_seed;
    unsigned long m;
    static int n = 40;
    static GLfloat pointSize = 12.5;
    set<point> graphBorder; // 图形边界数组<set>可以快速查找
    //set虽然可以快速查找,但却会打乱顺序,不方便实现填充动画
    vector<point> graphFill;   // 要填充的数组
    vector<point> graphVertex;  //存储图形定点数组,按顺序
    stack<point> seed;  //存储种子
    
    GLdouble p = float(2.0 / n); // 每个格子的大小
    
    //画网格坐标
    void drawGrid()
    {
    	glColor3d(1, 1, 1); //网格用白色表示
    	glLineWidth(1);
    	glBegin(GL_LINES);
    
    	for (int i = 0; i <= n; i++) {
    		//画竖线
    		glVertex2d(-1 + 1.0 / n + i * 2.0 / n, -1);
    		glVertex2d(-1 + 1.0 / n + i * 2.0 / n, 1);
    		//画横线
    		glVertex2d(-1, -1 + 1.0 / n + i * 2.0 / n);
    		glVertex2d(1, -1 + 1.0 / n + i * 2.0 / n);
    	}
    
    	glEnd();
    }
    
    
    //DDA算法
    void DDA(point A, point B)
    {
    	cout << "连接(" << A.x << ',' << A.y << ") 到 (" << B.x << ',' << B.y << ")
    ";
    
    	if (A.x > B.x) {
    		swap(A, B);
    	}
    
    	A.x = normal(A.x);
    	A.y = normal(A.y);
    	B.x = normal(B.x);
    	B.y = normal(B.y);
    	double delta_x = B.x - A.x;
    	double delta_y = B.y - A.y;
    	double k = delta_y / delta_x;
    	double x = A.x, y = A.y;
    
    	if (k > -1 && k < 1) {
    		//x是最大位移
    		//cout << k << endl;
    		while (true) {
    			if ((x - B.x) > 0.01)break;
    
    			graphBorder.insert(point(normal(x), normal(y)));
    			x += p;
    			y += (p * k);
    		}
    	}
    	else if (k >= 1) {
    		//Y是最大位移
    		while (true) {
    			if ((y - B.y) > 0.01) break;
    
    			graphBorder.insert(point(normal(x), normal(y)));
    			y += p;
    			x += (p / k);
    		}
    	}
    	else {
    		while (true) {
    			if ((B.y - y) > 0.01) break;
    
    			graphBorder.insert(point(normal(x), normal(y)));
    			y -= p;
    			x -= (p / k);
    		}
    	}
    }
    
    
    //初始化图形边界数组
    void initGraphBorder()
    {
    	//    graphVertex存储图形的顶点
    	for (auto it = graphVertex.begin(); it != graphVertex.end(); it++) {
    		if (it == graphVertex.end() - 1) {
    			//最后一个点连接第一个点
    			DDA(*it, *graphVertex.begin());
    		}
    		else {
    			//连接it1和it2xr
    			DDA(*it, *(it + 1));
    		}
    	}
    }
    
    /*********************************
     * 1. 初始化:堆栈置空,将种子seed(x,y)入栈
     * 2. 出栈: 若栈空则结束,否则将栈顶元素出栈,以y作为当前扫描线
     * 3. 填充并确定新种子点所在区域:从当前种子点出发,沿y扫描线向左右方向填充
     *    直到遇到边界像素。标记当前区段的左右端点坐标为Xl, Xr.
     * 4. 确定新种子点:检查[Xl-1,Xr]和[Xl+1,Xr]区域,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栈。返回第2步
    **********************************/
    
    // 沿扫描线的区域填充
    // 从种子堆栈<stack>seed中取出种子点
    // 把要填充的点加入<vector>graphFill
    void floodFillSet()
    {
    	while (!seed.empty()) {
    		point s = seed.top();   //当前种子点
    		seed.pop();
    		cout << "当前种子点  " << s.x << "  " << s.y << endl;
    		//填充种子点及左右连续区域
    		point t = s, xl, xr;
    
    		//填充左侧连续区域,并找到区域最左边界
    		while (true) {
    			//到达边界退出
    			if (t.x < -1)break;
    			graphFill.push_back(t);
    			t.x -= p;
    			//查找是否已填充
    			auto it1 = find(graphFill.begin(), graphFill.end(), t);
    			//查找是否是边界
    			auto it2 = graphBorder.find(t);
    
    			if (it1 != graphFill.end() || it2 != graphBorder.end()) { //已填充或已达边界
    				xl = t;
    				xl.x += p;
    				break;
    			}
    		}
    
    		t = s;
    
    		//填充右侧区域
    		while (true) {
    			if (t.x > 1)break;
    
    			graphFill.push_back(t);
    			t.x += p;
    			//查找是否已填充
    			auto it1 = find(graphFill.begin(), graphFill.end(), t);
    			//查找是否是边界
    			auto it2 = graphBorder.find(t);
    
    			if (it1 != graphFill.end() || it2 != graphBorder.end()) { //已填充或已达边界
    				xr = t;
    				xr.x -= p;
    				break;
    			}
    		}
    
    		//在下一行找种子点
    		for (int d : { 1, -1 }) {//先上再下
    			bool status = false; //标记一段空白区域的开始
    			t = xl;
    			t.y += (p * d);   //移到下一行或上一行
    
    			while ((t.x - xr.x) < 0.07) {
    				auto it1 = find(graphFill.begin(), graphFill.end(), t);
    				auto it2 = graphBorder.find(t);
    
    				//找空白区域开始点
    				//如果当前点是空白区域,且空白区域未开始 则s=true
    				if (!status && it1 == graphFill.end() && it2 == graphBorder.end()) {
    					status = true;
    				}
    
    				//区域开始且遇到边界或填充区域
    				if (status && (it1 != graphFill.end() || it2 != graphBorder.end())) { //到达边界或已填充颜色,且左侧有空白区域
    					status = false;
    					//添加左侧一点为种子点
    					seed.push(point(t.x - p, t.y));
    				}
    
    				// 到达最右区间xr,即便不是边界,只要s=true也应标注最右种子点
    				if (status && abs(t.x - xr.x) < 0.01) {   //注意浮点数比较大小
    					status = false;
    					seed.push(t);
    				}
    
    				t.x += p;
    			}
    		}
    	}
    }
    
    
    //画待填充的图形边界
    void drawGraphices()
    {
    	glColor3f(0.5, 0.5, 0.2);
    	glBegin(GL_POINTS);
    
    	//C++11的新特性,可以遍历vector map list or {1,2,3}
    	for (auto it : graphBorder) {
    		glVertex2d(it.x, it.y);
    	}
    
    	glEnd();
    }
    
    //画填充像素
    void drawFloodFill(unsigned long m)
    {
    	glColor3f(0.4, 0.8, 0.1);
    	glBegin(GL_POINTS);
    
    	for (unsigned long i = 0; i < m && i < graphFill.size(); i++) {
    		glVertex2d(graphFill[i].x, graphFill[i].y);
    		//myDisplay();
    	}
    
    	glEnd();
    }
    
    //绘图
    void myDisplay()
    {
    	glClearColor(0.1f, 0.3f, 0.33f, 0.0f);
    	glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    	//画图形边界
    	drawGraphices();
    	//画m个填充像素
    	drawFloodFill(m);
    	glColor3d(1, 0, 0);
    	glPointSize(pointSize);
    	//加个白点,起始种子点
    	glColor3d(1, 1, 1);
    	glBegin(GL_POINTS);
    	glVertex2d(first_seed.x, first_seed.y);
    	glEnd();
    	//画网格
    	drawGrid();
    	glFlush();
    }
    
    
    int main(int argc, char *argv[])
    {
    	//存入要填充的图形顶点 8
    	//(-0.7,0.6) (0.7,0.6) (0.7,0) (0.3,0) (0.3,-0.5) (-0.3,-0.5)
    	// (-0.3,0) (-0.7,0)
    	cout << "请输入顶点坐标,(-1,1) 输入>1 结束 
    ";
    	double x, y;
    
    	while (cin >> x) {
    		if (x > 1)
    			break;
    		else
    			cin >> y;
    
    		graphVertex.emplace_back(point(x, y));
    	}
    
    	cout << "输入初始种子点
    ";
    	cin >> x >> y;
    	first_seed.x = x;
    	first_seed.y = y;
    	glutInit(&argc, argv);
    	glutInitDisplayMode(GLUT_RGB | GLUT_SINGLE);
    	glutInitWindowSize(500, 500);
    	glutInitWindowPosition(100, 100);
    	//初始化边界集
    	initGraphBorder();
    	//扫描线种子填充
    	seed.push(first_seed);
    	floodFillSet();
    	glutCreateWindow("扫描线种子填充");
    	glutDisplayFunc(&myDisplay);
    
    	for (m = 0; m < graphFill.size(); m++) {
    		usleep(10000);
    		myDisplay();
    	}
    
    	glutMainLoop();
    	return 0;
    }
    
    

    输入样例

    -0.7 0.7
    -0.35 0.7
    -0.35 0
    0.35 0
    0.35 0.7
    0.7 0.7
    0.7 -0.7
    -0.7 -0.7
    2 
    0 -0.2
    
    
    
  • 相关阅读:
    linux execl()函数 关于execl()函数族的用法不在赘述,
    mysql日期格式化
    JavaScript超越了Java,c,python等等成为Stack Overflow上最热门的
    GO语言web框架Gin之完全指南
    计算机专业四年本科的课程表是什么样的?
    文化常识大全201901 普通老百姓交的朋友谓“布衣之交”
    JavaScript超越了Java,c,python等等成为Stack Overflow上最热门的
    linux bash吧,还有啥Bourne Again Shell
    TCP、UDP服务器模型 在网络程序里面,通常都是一
    SpringMVC常见面试题总结(超详细回答)
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/lepeCoder/p/openGL_scan_line.html
Copyright © 2011-2022 走看看