计算机图形学课件 第9讲 区域填充和字符处理

信息科学与工程学院 1999年7月 5.4.1 多边形的扫描转换 多边形的两种表示方法： 顶点表示：用多边形的顶点序列来刻划多边形。直观、几何意义强、占内存少；不能直接用于面着色。 点阵表示是用位于多边形内的像素的集合来刻划多边形。失去了许多重要的几何信息；便于运用帧缓冲存储器表示图形，易于面着色。 算法步骤： (1)确定多边形所占有的最大扫描线数，得到多边形顶点的最小和最大y值(ymin和ymax)。 (2)从y=ymin到y=ymax，每次用一条扫描线进行填充。对一条扫描线填充的过程可分为四个步骤： a. 求交：计算扫描线与多边形各边的交点； b. 排序：把所有交点按x值递增顺序排序； c. 配对：第一个与第二个，第三个与第四个等等；每对交点代表扫描线与多边形的一个相交区间; d. 填色：把相交区间内的像素置成多边形颜色，把相交区间外的像素置成背景色。 存在问题和解决方法：当扫描线与多边形顶点相交时，交点的取舍问题。 3. 改进的有效边表算法(Y连贯性算法) 有效边(Active Edge)：指与当前扫描线相交的多边形的边，也称为活性边。 有效边表(Active Edge Table, AET)：把有效边按与扫描线交点x坐标递增的顺序存放在一个链表中，此链表称为有效边表。 有效边表的每个结点： x ymax 1/k next 边表(Edge Table)——方便有效边的建立和更新 边表的构造： (1)首先构造一个纵向链表，链表的长度为多边形所占有的最大扫描线数，链表的每个结点，称为一个桶，其对应多边形覆盖的每一条扫描线。 (2)将每条边的信息链入与该边最小y坐标(ymin )相对应的桶处。也就是说，若某边的较低端点为ymin，则该边就放在相应的扫描线桶中。 (3)每条边的数据形成一个结点，内容包括：该扫描线与该边的初始交点x(即较低端点的x值)，1/k，以及该边的最大y值ymax。 x|ymin ymax 1/k next 算法步骤： (1)初始化：构造边表，AET表置空； (2)将第一个不空的ET表中的边与AET表合并； (3)由AET表中取出交点对进行填充。 填充时设一布尔变量b(初值为假)，令指针从AET中第一个结点到最后一个结点遍历一次，每访问一个结点，把b取反一次，若b为真，则把从当前结点的x值到下一结点的x值结束的区间用多边形色填充。填充之后删除y=ymax的边。(期间，x=round(x) ) (4)yi+1=yi+1,根据xi+1=xi+1/k计算并修改AET表，同时合并ET表中y=yi+1桶中的边，按次序插入到AET表中，形成新的AET表； (5)AET表不为空则转(3)，否则结束。 5.4.2 边缘填充算法 边缘填充算法基本思想 按任意顺序处理多边形的每条边。在处理每条边时，首先求出该边与扫描线的交点，然后将每一条扫描线上交点右方的所有像素取补。 5.4.3 区域填充 区域填充是指从区域内的一个点(种子)开始，由内向外将填充色扩展到整个区域内的过程。 区域是指已经表示成点阵形式的填充图形，它是像素集合。通常有内点表示和边界表示两种形式。 边界表示法 边界表示法：把位于给定区域的边界上像素一一列举出来的方法。 在边界表示法中，区域边界上的像素着同一颜色，而区域内的像素点不能着这种颜色。 由于边界以特殊颜色指定，填充算法可逐个像素地向外处理，直到遇到边界颜色为止。以此为基础的区域填充算法称为边界填充算法(Boundary-fill Algorithm)。 内点表示法 内点表示：枚举出给定区域内所有像素的表示方法。 在内点表示法中，区域内的所有像素点着同一颜色，而区域边界上的像素着不同的颜色。 以内点表示法为基础的区域填充算法称为泛填充算法(Flood-fill Algorithm)。 区域通常分为4-连通区域和8-连通区域两类。 一个点p的4-邻接点是指上、下、左、右四个相邻的点。 一个点p的8-邻接点是指上、下、左、右、左上、右上、左下、右下八个相邻的点。 4-连通区域是指从区域上一点出发，通过访问已知点的4-邻接点，在不越出区域的前提下，遍历区域内的所有像素。 8-连通区域是指从区域上一点出发，通过访问已知点的8-邻接点，在不越出区域的前提下，遍历区域内的所有像素。 1. 边界填充算法 算法的输入：种子点坐标(x,y)，填充色和边界颜色。 栈结构实现4-连通边界填充算法的算法步骤为： 种子像素入栈；当栈非空时重复执行如下三步操作： (1)栈顶像素出栈； (2)将出栈像素置成填充色；