任意斜率的中点画线算法
一、中点画线算法的基本原理
在画直线的过程中,当前像素点P(xp,yp),则下一个点与直线最接近的像素只能是P1或者P2,即P点的正右方或者右上角的点。设M(xp+1,yp+0.5)为P1与P2的中点,Q为与理想直线与x=xp+1线相交的点。当M在Q的下方时,则P2应为下一像素点;当M在Q的上方时,则P1应为下一像素点。
设直线的表达式 F(x+y)=ax+by+c,那么我们把M的数值代入到直线表达式中即可:
当 F(x,y) = 0 ,点在直线上,任意取P1或者P2都可以;
当 F(x,y) > 0 ,点在直线上方,取P1,P1坐标为(xp+1,yp)
当 F(x,y) < 0 ,点在直线下方,取P2,P2坐标为(xp+1,yp+1)
我们只需要判断F符号,可知Q点在中点M的上方还是下方,就可以判断下一个点是P1还是P2。
二、 中点画线算法的具体分类
1. 0<=k<=1
设当前点P(x_p,y_p),则下一点P1和P2中点M点坐标为M(x_p+1,y_p+0.5)。
将M点带入F(x,y):
d_0=F(M)=F(x_p+1,y_p+0.5)=a(x_p+1)+b(y_p+0.5)+c
此时分两种情况:
①若d_0<0,则取P2点,即右上点;
②若d_0>0,则取P1点,即正右点。
下面对两种情况进行分别讨论:
当d0<0时,即下一像素点为P2,下下一个像素点位置为M(xp+2,yp+1.5):
d1=F(M)=F(xp+2,yp+1.5)=a(xp+1)+b(yp+0.5)+c+a+b=d0+a+b
当d0>0时,即下一像素点为P1,下下一个像素点位置为M(xp+2,yp+0.5):
d1=F(M)=F(xp+2,yp+0.5)=a(xp+1)+b(yp+0.5)+c+a=d0+a
2. -1<=k<0
设当前点P(x_p,y_p),则下一点P1和P2中点M点坐标为M(x_p+1,y_p-0.5)。
将M点带入F(x,y):
d_0=F(M)=F(x_p+1,y_p-0.5)=a(x_p+1)+b(y_p-0.5)+c
此时分两种情况:
①若d_0<0,则取P1点,即正右点;
②若d_0>0,则取P2点,即右下点。
下面对两种情况进行分别讨论:
当d_0<0时,即下一像素点为P1,下下一个像素点位置为M(x_p+2,y_p-0.5):
d_1=F(M)=F(x_p+2,y_p-0.5)=a(x_p+1)+b(y_p-0.5)+c+a=d_0+a
当d_0>0时,即下一像素点为P2,下下一个像素点位置为M(x_p+2,y_p-1.5):
d_1=F(M)=F(x_p+2,y_p-1.5)=a(x_p+1)+b(y_p-0.5)+c+a-b=d_0+a-b
3. K>1
设当前点P(x_p,y_p),则下一点P1和P2中点M点坐标为M(x_p+0.5,y_p+1)。
将M点带入F(x,y):
d_0=F(M)=F(x_p+0.5,y_p+1)=a(x_p+0.5)+b(y_p+1)+c
此时分两种情况:
①若d_0<0,则取P1点,即正上点;
②若d_0>0,则取P2点,即右上点。
下面对两种情况进行分别讨论:
当d_0<0时,即下一像素点为P1,下下一个像素点位置为M(x_p+0.5,y_p+2):
d_1=F(M)=F(x_p+0.5,y_p+2)=a(x_p+0.5)+b(y_p+1)+c+b=d_0+b
当d_0>0时,即下一像素点为P2,下下一个像素点位置为M(x_p+1.5,y_p+2):
d_1=F(M)=F(x_p+1.5,y_p+2)=a(x_p+0.5)+b(y_p+1)+c+a+b=d_0+a+b
4. K<-1
设当前点P(x_p,y_p),则下一点P1和P2中点M点坐标为M(x_p+0.5,y_p-1)。
将M点带入F(x,y):
d_0=F(M)=F(x_p+0.5,y_p-1)=a(x_p+0.5)+b(y_p-1)+c
此时分两种情况:
①若d_0<0,则取P2点,即右下点;
②若d_0>0,则取P1点,即正下点。
下面对两种情况进行分别讨论:
当d_0<0时,即下一像素点为P2,下下一个像素点位置为M(x_p+1.5,y_p-2):
d_1=F(M)=F(x_p+1.5,y_p-2)=a(x_p+0.5)+b(y_p-1)+c+a-b=d_0+a-b
当d_0>0时,即下一像素点为P1,下下一个像素点位置为M(x_p+0.5,y_p-2):
d_1=F(M)=F(x_p+0.5,y_p-2)=a(x_p+0.5)+b(y_p-1)+c-b=d_0-b
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