Python中的Bresenham直线绘制算法代码

2025年1月5日 | 阅读 4 分钟

Bresenham 算法 是一种使用整数值来确定空间中起点和终点之间的点的算法。它是一种用于画线的增量扫描转换算法。它确定了起点和终点之间的所有点。Bresenham 画线算法使用各种数学运算,包括加法和减法。但它不使用乘法和除法,因为这些运算很耗费资源,会导致画线处理缓慢。

问题陈述

我们需要画一条直线 AB。直线的点的坐标为 A (a1, b1) 和 B (a2, b2)。我们必须找到在屏幕像素上画线 AB 所需的点。

让我们通过一些例子来理解这个问题。

示例

输入

输出

(1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4), (5, 5)

输入

输出

(0, 0), (1, 0), (2, 1), (3, 2)

Bresenham 画线算法中的假设

为使算法更简单,做了一些假设

  • 线条必须从左向右绘制。
  • 直线的点的坐标必须遵循此规则:a1 < a2 且 b1 < b2。
  • 线段的斜率必须在 0 和 1 之间。
  • 线条必须从左下绘制到右上。

Bresenham 算法如何工作?

Bresenham 算法旨在避免在每一步中进行浮点乘法来计算 mx = c,然后计算 mx + c 的值。在此算法中,我们在 x 轴上以相等的间隔移动。a 坐标的值将增加 1,并且将检查 b 坐标的值是否需要增加 1 或保持不变。对于任何点 n,我们需要在(an + 1, bn) 和 (an + 1, bn + 1) 之间决定坐标。我们将使用一个决策变量来选择是使用 bn+1 还是 bn ¬作为下一个点。主要目标是保持从上一个 b 值增加后的斜率误差。如果斜率误差大于 0.5,则表示该线向上移动了一个像素。这表示我们必须将 b 的值增加 1 来计算斜率误差。通过从新像素顶部的距离减去 1 来计算斜率误差。

 

实施

matplotlib 库显示了使用 bresenham 画线算法绘制的线条。

代码

输出

Enter the Starting point of a: 23
Enter the Starting point of b: 34
Enter the end point of a: 45
Enter the end point of b: 44
a = 23, b = 34
a = 24, b = 34
a = 25, b = 35
a = 26, b = 35
a = 27, b = 36
a = 28, b = 36
a = 29, b = 37
a = 30, b = 37
a = 31, b = 38
a = 32, b = 38
a = 33, b = 39
a = 34, b = 39
a = 35, b = 39
a = 36, b = 40
a = 37, b = 40
a = 38, b = 41
a = 39, b = 41
a = 40, b = 42
a = 41, b = 42
a = 42, b = 43
a = 43, b = 43
a = 44, b = 44
a = 45, b = 44

Bresenham Line Drawing Algorithm Code in Python

说明

我们导入了 matplotlib 库来显示线条。使用 title、xlabel 和 ylabel 函数,我们为图表添加了标题和标签。X 和 Y 轴坐标分别用 a 和 b 变量声明。这些是根据斜率误差值计算的,该误差值是通过 a 和 b 的绝对值确定的。