计算机图形学基础课程设计.docx

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除计算机图形学基础课程设计1.设计要求、给出系统框架；、调用画点的函数，分别用DDA、中点Bresenham算法和改进Bresenham算法绘制直线和中点算法绘制直线、用不同的算法绘制圆和椭圆 ，并各自比较算法精度与效率的差别 ；、实现二维图形的变换。（包括平移，放缩，旋转，错切以及复合变换）；4、运用所学的多边形扫描算法实现多边形的扫描转换；5、运用所学的区域填充算法实现区域填充；6、运用所学算法实现线段裁剪以及多边形裁剪（多边形裁剪为可选）；7、自己实现其它附加以及需要完善的功能模块；2.程序算法及原理2.1扫描转换直线段2.1.1 DDA算法扫描转换直线段：算法步骤：已知过端点P0 (x0, y0), P1(x1, y1)的直线段L：y=kx+b，直线斜率为，这种方法直观，但效率太低，因为每一步需要一次浮点乘法和一次舍入运算。 计算yi+1= kxi+1+b= kxi+b+kDx= yi+kDx 当Dx =1;yi+1 = yi+k l 即：当x每递增1，y递增k(即直线斜率)；l 注意上述分析的算法仅适用于|k| 1的情形。在这种情况下，x每增加1,y最多增加1。l 当 |k| 1时，必须把x，y地位互换2.1.2、中点算法扫描转换直线段：算法步骤：中点画线算法的原则是：如下图所示，但斜率K0,这线更靠近E点，下一点选择为E点。反之选择NE点。首先：f(x,y) = ax+by+c=0,且 y = dy/dx *x + B,so : f(x,y) = dy*x-dx*y+Bdx =0so: a = dy, b = -dx, c = Bdx.假设，已经选定P点，应用中点法则选择下一点是，我们只要计算f(x+1,y+1/2),并考察是正数还是负数。我们定义d=f(x+1,y+1/2)=a(x+1)+b(y+1/2)+c.这样，对于d0,d0 ， ;当d1- d20时 yi+1= yi+1 ， pi+1 =2dy-2dx+ pi当pi 0时 p2= p1 + 2dy-2dx当p1 0时 p2= p1 + 2dy，由此得出算法。2.2扫描转换圆弧2.2.1、扫描转换生成圆算法步骤： 利用圆的对称性，只须讨论1/8圆。P为当前点亮象素，那么，下一个点亮的象素可能是P1（Xp+1，Yp）或P2（Xp +1，Yp -1)。 构造函数：F（X，Y）=X2 + Y2 - R2 ；则 F（X，Y）= 0 （X，Y）在圆上； F（X，Y） 0 （X，Y）在圆外。设M为P1、P2间的中点，M=(Xp+1,Yp-0.5)，有如下结论： F（M）M在圆内- 取P1 F（M）= 0 -M在圆外- 取P2为此，可采用如下判别式： d = F(M)= F(xp + 1, yp - 0.5)=(xp + 1)2 + (yp - 0.5) 2 - R2 若d=0, 则P2 为下一个象素，那么再下一个象素的判别式为： d1 = F(xp + 2, yp - 1.= (xp + 2)2 + (yp - 1.5) 2 - R2 = d + （2xp + 3）+（-2 yp + 2）， 即d 的增量为 2 (xp - yp) +5.d的初值： d0 = F(1, R-0.5) = 1 + (R-0.5)2 - R2 = 1.25 - R2.2.2扫描转换生成椭圆算法步骤：1， 输入椭圆的两个半径r1和r2，并且输入椭圆的圆心。设置初始点(x0,y0)的位置为(0,r2);2，计算区域1中央决策参数的初始值p = ry*ry - rx*rx*ry + 1/4*(rx*rx);3，在区域1中的每个Xn为止，从n = 0 开始，直到|K|(斜率）小于-1时后结束；（1）如果p =0 ,绘制下一个点(x+1,y-1),并且计算 p = p + r2*r2*(3+2*point.x) - 2*r1*r1*(y-1) 4，设置新的参数初始值； p = ry*ry(X0+1/2)*(X0+1/2) + rx*rx*(Y0-1) - rx*rx*ry*ry;5，在区域2中的每个Yn为止，从n = 0开始，直到y = 0时结束。（1）如果P0的情况下,下一个目标点为(x,y-1)，并且计算 p = p - 2rx*rx*(Yn+1) + rx*rx;（2）如果p Abs(dy) Then epsl = Abs(dx) Else epsl = Abs(dy)xInce = dx / epslyInce = dy / epslFor k = 0 To epslmainShow.PSet (X + 0.5), (Y + 0.5), pcolorX = X + xInceY = Y + yInceNext kErr1:End Sub4.2 画圆及椭圆模块Public Sub DrawElipse(ByVal x0 As Integer, ByVal y0 As Integer, ByVal x1 As Integer, ByVal y1 As Integer, ByVal pcolor As String)On Error GoTo Err5Dim a, b As DoubleDim X, Y As DoubleDim d1 As DoubleDim d2 As Doublea = Val(InputBox(请输入椭圆长半轴的值（04000）, 输入长半轴的值, 0)b = Val(InputBox(请输入椭圆短半轴的值（04000）, 输入短半轴的值, 0)X = 0Y = bd1 = b * b + a * a * (-b + 0.25)mainShow.PSet (X, Y)mainShow.PSet (-X, Y)mainShow.PSet (X, -Y)mainShow.PSet (-X, -Y)Do While (b * b * (X + 1) a * a * (Y - 0.5)If d1 0)If d2 10 Or N 1) Then GoTo ErrEnd Sub绘制多边形的过程中遇到一个问题：为什么第一个总是原点,已解决Public Sub DrawDuobianxing()Dim j As IntegerFor j = 1 To NIf j = N ThenCall DrawLineBresMid(duobianxingX(N), duobianxingY(N), duobianxingX(1), duobianxingY(1), pcolor)ElseCall DrawLineBresMid(duobianxingX(j), duobianxingY(j), duobianxingX(j + 1), duobianxingY(j + 1), pcolor)End IfNext jIofN = 1End Sub在mousedown事件下捕获需要绘制的多边形的顶点坐标Private Sub mainShow_MouseDown(Button As Integer, Shift As Integer, X As Single, Y As Single)If LABEL = 10 ThenduobianxingX(IofN) = XduobianxingY(IofN) = YIofN = IofN + 1ElsestartX = X: startY = YEnd IfEnd Sub当已捕获的顶点等于要生成的多边形的顶点个数时，生成多边形Private Sub mainShow_MouseUp(Button As Integer, Shift As Integer, X As Single, Y As Single). (其他代码) .If LABEL = 10 And IofN = N + 1 Then Call DrawDuobianxing. （其他代码）.End Sub4.5区域填充 为避免溢出以及在用户可接受的时间范围内填充完毕，将待填充区域限定为一个较小的矩形，并以X-扫描线算法进行填充。5.总结