计算机图形学课程设计报告

1、江西理工大学应用科学学院信息工程系计算机科学与技术教研室 计算机图形学 课程设计报告试验名称 计算机图形学实验 共 10 页成绩 实验日期 2008 年 7月 1 日班级微机051班 组别 交报告日期 2008 年 7月 15 日学号 0214020415 姓名 段石林同组学生 教师审批签字图形学实验报告 计算机051班32号段石林一、 实验目的：通过本实验 ，使自己了解计算机图形学的有关原理、算法及系统，掌握基本图形显示程序设计方法，及二维和三维图形变换程序设计方法，为进一步学习计算机辅助设计方面的技术知识打下基础。二、 实验内容和要求：1、实验内容 直线和圆的生成，设定屏幕图形工作方式，彩

2、色象素的读写，直线和圆的扫描转换。 多边形的裁剪和填充 图形变换：二维变换、及投影、透视变换2、上机实验要求上机实验是巩固课堂内容。增强感性认识。实验后要求学生认真编写实验报告，作为学生平时成绩的依据。三、 实验报告：1、 实验环境：VStudio6.0的VC6.0，MFC2、 实现功能：a) 直线和圆的生成，直线和圆的扫描转换。并且实现了用鼠标点击取点的交互功能。b) 多边形的裁剪和填充，实现了点扫描与直线扫描多边形。c) 直线剪裁，并可以自动判断与某条或某些条直线可剪裁，剪裁结果是一条线段生成两到三条线段，并可在文档中保存。d) 图形变换：二维变换：平移、旋转、缩放功能，其中平移已实现了鼠

3、标点击取点的交互功能。e) 提供了用户对对象的选择，再在在被选择的对象上进行相应操作。f) 实现了文档存储与打开。3、 文件格式：1、 Graph1.txt文件格式是：第一行表示有3种类形的图元数据，在本程序中为3，分别为直线，圆，多边形，第二行为第一个数据为类型，1表示为直线容器，第二个数据3表示此直线容器（用双链表实现）中有3条直线。下面3行的格式相同，分别是颜色，起点、终点的x、y坐标。第六行中3表示类型3是多边形，2表示多边形个数。再下面就是各个多边形的信息的，0表示不用填充，15550是颜色值，3表示3边形。下面三行是三个顶点的x、y坐标。11-16行信息同理。17行2表示类型2为圆

4、，1表示1个，18行各个数据分别表示，是否填充、颜色、圆心x、y坐标、半径。2、 可以直接用记事等不带格式的文本编辑器按文件格式进行手工修改，注意：一定要按格式，否则将不能生成你想要的图元。4、 所用数据结构：1、 GraphObject：本程序得用一个数据结构把所有的图元装入了，并可以根据不同的类型，做不同的动作，类的定义如下：/GraphObject是用来存放各种图形对象的,根据type的不同,/object做不同的类型转换.class GraphObject private:void * object;int type;public:GraphObject();GraphObject(v

5、oid *Object,int Type);virtual GraphObject();/根据type的不同,做不同的动作。bool action(CDC *pCDC);/根据type的不同,保存不同为格式。bool save(ofstream &out);再用CList GraphList;容器把所有的对象都装入进去了。当然，后来为了方便，再加了三个容器，这个容器的作用就不大了，可它却体现了大自然的面向对象的基本原理，值得关注。2、 Matrix：#define PI 3.1415926/3*3矩阵类:class Matrix public:Matrix();Matrix(const Mat

6、rix & mat);Matrix(int tx,int ty);Matrix(float tx,float ty);virtual Matrix();float array33;void SetIdentity();/设置对角为1,其余为0Matrix& operator*(const Matrix & mat);/矩阵乘法.Matrix& operator+(const Matrix & mat);/矩阵加法/将点通过矩阵转换为另一个点.POINT & pointTrans(POINT & point);3、 MidLine：#define Precision 5/此为选择对象的精确度 /

7、线段类:class MidLine public:MidLine();MidLine(int x0,int y0,int x1,int y1);MidLine(POINT Point0,POINT Point1);virtual MidLine();void MidPointLine(CDC *pCDC);void setColor(COLORREF Color);bool SelectIt(POINT point);/二维复合变换void move(POINT point);void rotate(float a, CPoint refpt);void scale(float sx, flo

8、at sy, CPoint refpt);bool select;POINT point0,point1;COLORREF color;private:void MidPointLine0(int x0,int y0,int x1,int y1,int color,int index,CDC *pCDC);4、 MidCircle：#define PI 3.1415926/3*3矩阵类:class Matrix public:Matrix();Matrix(const Matrix & mat);Matrix(int tx,int ty);Matrix(float tx,float ty);v

9、irtual Matrix();float array33;void SetIdentity();/设置对角为1,其余为0Matrix& operator*(const Matrix & mat);/矩阵乘法.Matrix& operator+(const Matrix & mat);/矩阵加法/将点通过矩阵转换为另一个点.POINT & pointTrans(POINT & point);5、 Polygon：#include #include #include #define Precision 5/此为选择对象的精确度 /扫描线算法中的“边”数据结构表示struct Edge int y

10、;/边的上端点的y坐标float x;/AEL中当前扫描线与边的交点(或ET中边的下端点的x坐标)float deltax;/边的斜率的倒数/定义边类型的大小比较关系(用于排序)friend bool operator (const Edge&, const Edge&);/结点为边的链表的数据类型typedef std:list EgList;/Et表数据类型typedef std:map EtType;/多边形类:class polygon public:/多边形数据结构表示int count;/多边形顶点数POINT* pPointArray;/多边形顶点数组COLORREF color

11、;bool Fill;/是否填充bool select;/是否为当前选择对象bool SelectIt(POINT point);/判断当前点是否选中多边形EtType et;EgList ael;/四个构造函数polygon();polygon(int Count,POINT* pPoint);polygon& operator=(const polygon& py); virtual polygon();/下面四个函数为扫描填充多边形int toInt(float a, int type);void init();void drawLine(int xLeft, int xRight, i

12、nt y, CDC *pDC);void LineScan(CDC* pDC );void setColor(COLORREF Color);/画多边形,根据Fill是否填充.void drawPoly(CDC *pCDC);/二维复合变换void move(POINT point);void rotate(float a, CPoint refpt);void scale(float sx, float sy, CPoint refpt);private:polygon(const polygon& py);5、 调试经验：我在调试这个程序的时候遇到了一些“低级”错误，也理解了关于C+的一些

13、高级主题，为方便大家的交流，也方便自已以后的学习，我将这此经验都用注释写在相应的地方了。试举几例：（1）、polygon& polygon:operator=(const polygon& py) /注意下面两行代码，是必须的，/一定要释放对象以前指向的内存区。/详细情况请看polygon:polygon(const polygon& py)的注释if(pPointArray!=NULL) delete pPointArray;count=py.count;pPointArray=new POINTcount;color=15550;Fill=py.Fill ;select=py.select

14、 ;for(int i=0; icount; i+)pPointArrayi=py.pPointArrayi;return *this;polygon:polygon(const polygon& py)/if(pPointArray!=NULL) /delete pPointArray;/!/当用polygon p(py)时,p.pPointArray不会自动设为空!/此时用delete将会产生寻常!/然而:又如何保证在赋值前释放以前的空间呢!?/解答:test类:test.h,注意:如果写成:test c=a则会调用其拷贝构造函数/只有写成test c;c=a;才会调用operator=/

15、基于此,可把拷贝构造函数设为私有,才可保证生成对象时一定会调用默认/构造函数!/但是,如果这样,则在使用这个类时会遇上很多阻碍,那就是你要避免系统/自动调用你的拷贝构造函数,比如当你的函数形参是对象而不是引用时,/因此,这时你最好检查你的函数,使其用引用做为形参,如果不想因函数改变/形参,则设为引用即可./也许,C+在扩充C时加入了一个引用这种奇怪的数值引用方式.count=py.count;pPointArray=new POINTcount;color=15550;Fill=py.Fill ;select=py.select ;for(int i=0; icount; i+)pPointA

16、rrayi=py.pPointArrayi;polygon:polygon(int Count,POINT* pPoint)/由于用此种构造函数时，不会设置pPoint为NULL，/故不用下面两行代码/否则可能删除未初始化指针，产生异常。/if(pPointArray!=NULL) /delete pPointArray; （2）、/画多边形,根据Fill选择是否填充.void polygon:drawPoly(CDC *pCDC)for(int i=0;icount-1;i+)MidLine line(pPointArrayi,pPointArrayi+1);line.setColor (c

17、olor);line.MidPointLine (pCDC);MidLine line(pPointArraycount-1,pPointArray0);line.setColor (color);line.MidPointLine (pCDC);if(Fill)LineScan(pCDC);/下面是用点填充算法实现填充!/由于递归算法太过消耗资源，故将其注释掉/改成线扫描/*int x=0,y=0;for(i=0;icount;i+)/!一个count-1用了我1个半小时/还是上厕所的时候突然想到,for语句控制错误!/可见编程最是要头脑清醒! （3）、POSITION pos=polygo

18、nList.GetHeadPosition(); /注意!:(CList *)object一定要用()号括起来!6、 程序特点：（1）、由于本程序是为了实现图形学的各种算法，因此，哪怕是画直线这样的事也都没有调用MFC提供的函数来实现，全部都是自己编写的。（2）、结构较严谨，在编写的过程中，我注意到了类的结构严谨，文档类视图类的分工合作明确。但还是很遗留了很多冗繁的地方，因为有的一开始就没有注意，到后来也就没有改了。 （3）、保存了调试信息，我在编写代码是时候喜欢由接口到实现，由简单到复杂的顺序编写，最后我保存了那些有价值的调试代码做为注释，以便以后学习与修改。 （4）、纠正并完善了某些书上的

19、算法：我用的图形参考书是：计算机图形学 倪明田、吴良芝 编著，北京大学出版社，但其中很多算法没有用（1）、/此算法在这里有问题,可能是因为我们所用的坐标系/原点在左上角而不是程序假设的左下角./*P0(x0, y0)P1(x1, y1)为待裁剪线段*/* rect为裁剪窗口*/bool CGraphView:CohenSutherlandLineClip(float x0,float y0,float x1,float y1,CutRect *rect,POINT &point0,POINT &point1)（2）、bool CGraphView:CohenSutherlandLineClip

20、(float x0,float y0,float x1,float y1,CutRect *rect,POINT &point0,POINT &point1)函数中：/注意,书上此行代码有问题!/原句是:x=x0+(x1-x0)*(float)rect-ymin-x0)/(y1-y0);/书111面 （3）、在直线的中点算法中，void MidLine:MidPointLine0(int x0,int y0,int x1,int y1,int color,int index,CDC *pCDC) d+=incrE;x+;/注意:书本47面的的程序少了这行代码,应该加上. （4）、直线的中点算法书上只是实现1/8的区域，要以任意点画直线，需要自己做一些转化。7、 待扩充内容：本程序还有很多地方值得改进，由于时间不够，先做到这里，但现在因为我采用了各种类来定义不同的图元，因此，要扩充是很容易的。需要扩充的地方有：图元变换的交互式实现（包括鼠标的变形）、图形类型的添加，如，椭圆，圆弧等, 还有就是调色板对颜色的控制。四、 设计总结：1、 设计收获与体会：比较起这个学期的其他课程来说，我这个图形实验上用的时间是最多的，当然收获也是最大的，做完实验后，不免清点一下：a、对C+语言的进一步应用与理解，最大的收获便是引用，我以前一直对引用总是一知半解，知其然不