计算机图形学 实验四 二维图形的裁剪

1、西北农林科技大学实习报告学 院名称：理 学 院 专业班级： 姓名： 学 号：课程：计算机图形学实验 报告日期：第十五周 实验四 二维图形的裁剪一、实验目的1）加深直线段的剪裁算法的理解。2）熟练掌握一种裁剪算法的编程方法。二、实验步骤1）分析直线段和矩形窗口的位置关系，选定比较合理算法流程。2）画出程序流程图。3）编写程序的源程序。4）编辑源程序并进行调试。5）进行特殊模式的运行测试，并结合情况进行调整。三、实验内容1）在编码算法、中点分割算法、Liang-Barsky算法三种中任选一种作为编程模型。2）编写直线段裁剪的源程序。 3）建议有能力的学生编写多边形裁剪程序。4）在计算机上编辑编译运

2、行，实现直线段的裁剪。原理1直线和窗口的关系：直线和窗口的关系可以分为如下3类：（1）整条直线在窗口内。此时，不需剪裁，显示整条直线。（2）整条直线在窗口外，此时，不需剪裁，不显示整条直线。（3）部分直线在窗口内，部分直线在窗口外。此时，需要求出直线与窗框的交点，并将窗口外的直线部分剪裁掉，显示窗口内的直线部分。直线剪裁算法有两个主要步骤。首先将不需剪裁的直线挑出，即删去在窗外的直线。然后，对其余直线，逐条与窗框求交点，并将窗口外的部分删去。2Cohen-Sutherland直线剪裁算法：（1）输入直线段的两端点坐标p1(x1,y1)，p2(x2,y2)，以及窗口的4条边界坐标，ywt,ywb

3、,ywl,ywr.（2）对p1，p2进行编码，点p1的编码为code1，点p2的编码为code2.（3）若code1| code2=0，对直线p1p2“简取”之，转（6）；否则，若code1& code20，对直线段“简弃”之，转（7）；当上述两条均不满足时，进行步骤（4）。（4）确保p1在窗口外部。若p1在窗口内，则交换p1和p2的坐标值和编码。（5）根据p1编码从低位开始寻找值为1的地方 ，从而确定p1在窗口外的哪一侧，然后求出直线段与相应窗口边界的交点S，并用交点S的坐标值替换p1的坐标值，即在交点S处把线段一分为二，因此可以去掉p1S。转（2）。（6）用直线扫描算法转换算法画出当前的直

4、线段p1p2。（7）算法结束。图形描述：在MATLAB中输入： W=3,7,2,5W = 3 7 2 5 P=0,0,16,16P = 0 0 16 16 r=CSCutLine(W,P)r = 1程序的源程序：M文件，命名为CSCutLine% 计算机图形学 直线裁剪 CS编码算法function r=CSCutLine(W,P) %result%W=窗口坐标 P=直线两端点坐标 y=x/2W=xwl,xwr,ywb,ywt W=3,7,2,6;P=x1,y1,x2,y2 P=0,0,16,8;% clear;clc;W=3,7,2,6;P=0,0,16,8;r=CSCutLine(W,P)

5、xwl=W(1); xwr=W(2); ywb=W(3); ywt=W(4);x1=P(1); y1=P(2); x2=P(3); y2=P(4);Rectangle=xwl,xwr,ywb,ywt;k=0;Lines=;%取出线段P1=x1,y1;P2=x2,y2;PP=P1-P2;%计算斜率if PP(1)=0 k=inf;else k=PP(2)/PP(1);endfinished=false;while (finished) %对点P1和P2进行编码 code=P1(1)Rectangle(2),P1(2)Rectangle(4); P2(1)Rectangle(2),P2(2)Rec

6、tangle(4); ; % P1,P2,k,code %进行简取或简弃的判断 test=code(1,:)|code(2,:); %判断是否简取 if isempty(find(test0,1) Lines=Lines;P1,P2; finished=true; end %若当前线段处理完成，则退出 if finished break; end %判断是否简弃 test=code(1,:)&code(2,:); if isempty(find(test0,1) finished=true; end if finished break; end %确保P1在窗口之外 if isempty(fi

7、nd(code(1,:)0,1) %交换P1,P2的坐标值和编码 PT=P1; P1=P2; P2=PT; PT=code(1,:); code(1,:)=code(2,:); code(2,:)=PT; end %从低位开始找编码值为1的地方 D=find(code(1,:)0,1); if D0,1); else %若线段是斜线，则计算y值，x值变为窗口的左边界或右边界 P1=Rectangle(D),P1(2)+k*(Rectangle(D)-P1(1); end else %此时P1位于窗口的上方或下方 if k=inf %若线段是竖直线，则x不变，y变为窗口的上边界或下边界 %且此时

8、k不会等于0，否则线段将处于简弃状态。 P1(2)=Rectangle(D); else %若线段是斜线，则计算x值，y值变为窗口的上边界或下边界。 P1=P1(1)+(Rectangle(D)-P1(2)/k,Rectangle(D); end end %对P1和P2重新编码，再次计算。 %P1,P2,k,code %pause(1); %scanf(D,%d); %inputdlg();end %对最终点进行取整运算%Lines=floor(Lines); %- %绘制原始图像和裁剪后图形 figureOriginalLines=x1,y1,x2,y2; %lines=P1,P2;plot

9、(OriginalLines(1,1,3),OriginalLines(1,2,4),b);title(原始图像)grid onfigurehold onR=Rectangle;RLines= R(1),R(3),R(2),R(3); R(2),R(3),R(2),R(4); R(2),R(4),R(1),R(4); R(1),R(4),R(1),R(3); ;for i=1:length(RLines(:,1) plot(RLines(i,1,3),RLines(i,2,4),-r);endSutherlandedLines=Lines;plot(SutherlandedLines(1,1,

10、3),SutherlandedLines(1,2,4),g);title(裁剪后图形)grid onhold off figurehold onplot(OriginalLines(1,1,3),OriginalLines(1,2,4),b);plot(SutherlandedLines(1,1,3),SutherlandedLines(1,2,4),g);for i=1:length(RLines(:,1) plot(RLines(i,1,3),RLines(i,2,4),-r);endlegend(原始图像,裁剪后图形,裁剪窗口,0)grid onhold offr=true; end四、实验总结通过本次实习，我复习了直线段的Cohen-Sutherland算法，中点分割算法，以及Liang-Barsky算法思想，最后选择了Cohen-Sutherland算法完成Matlab编程。 本次实习的内容有一定难度， 要综合运用前面实习中的直线绘