C 语言扫描线多边形填充

在本文中，您将学习 C 语言中的扫描线多边形填充及其实现。

扫描线多边形填充简介

扫描线多边形填充 是计算机图形学中渲染实心形状到屏幕上的基本算法。它通过逐行系统地扫描图像，识别扫描线与多边形边缘的交点，然后用所需的颜色填充这些交点之间的像素来工作。

扫描线多边形填充的重要性

多边形填充是计算机图形学中的一项基本操作，因为它对于渲染逼真的图像和提供形状的可视化表示至关重要。扫描线多边形填充算法在此过程中发挥着重要作用，能够精确高效地渲染实心颜色或纹理的多边形。

C 语言中扫描线多边形填充算法的工作原理

确定边：识别多边形的边，表示为线段。每条边由其端点定义。

排序边：根据其 y 坐标 对边进行排序，以确定它们与扫描线的相交顺序。

初始化边表：创建一个 边表 来存储关于每条边信息，包括斜率、与当前扫描线的交点的 x 坐标 以及其他相关属性。

初始化活动边表 (AET)：从一个空的 活动边表 开始。随着算法在扫描线之间进行，边会根据它们的交点进入和退出 AET。

扫描线：从多边形的底部到顶部逐行迭代。对于每条扫描线，通过从 边表 添加新边并移除已到达其跨度末尾的边来更新 AET。

填充像素：对于 AET 中每对相邻的边，用指定的颜色填充当前扫描线上它们 x 坐标之间的像素。

更新边坐标：根据边的斜率递增 AET 中边的 x 坐标。

重复：重复此过程，直到处理完所有扫描线，并且多边形的整个内部都已填充。

扫描线填充算法的优点

扫描线填充算法 有几个优点。扫描线填充算法的一些主要优点如下：

• 效率

仅处理与扫描线相交的像素，减少计算量。对于具有最小冗余计算的大型多边形尤其高效。

• 多功能性

它可以适应复杂多边形、凹形以及带有孔的多边形。在各种计算机图形学场景中都有广泛的应用。

• 易于实现

它是一个简单的概念，易于程序员和设计师理解。它不需要复杂的数据结构，简化了实现过程。

• 处理各种边缘情况

它无缝处理水平和非水平边。适用于具有重叠或重合边的多边形。

• 支持内部属性

它有助于用纯色或纹理填充内部。它实现了计算机图形学的逼真表示。

使用 Ubuntu 操作系统实现扫描线填充算法的步骤。

步骤 1

• 打开终端，然后安装 freeglut3 您可以使用以下命令安装 freeglut3 库。

• 创建一个具有某个文件夹名称的文件夹。这里我们使用 javaTpoint 作为文件夹名称。您可以使用以下命令创建一个目录。

步骤 2

• 创建一个文本文件并为其命名以存储坐标。之后，使用文本编辑器打开文本文件，然后写入坐标。您可以使用以下命令

步骤 3

• 创建一个 C 文件 并为其命名以编写实现扫描线填充算法的实际代码。之后，使用编辑器打开 c 文件并编写代码。您可以使用以下命令。这里我们将 c 文件命名为 c。

示例

我们以一个 C 程序为例，该程序将写入 main.c 文件。

执行上述代码的命令

输出

输出

说明

此 C++ 程序演示了使用 OpenGL 和 GLUT 的扫描线多边形填充算法。让我们分解程序的主要组件：

导入

stdio.h, math.h, GL/glut.h：这些是标准的 C 和 OpenGL 库。stdio.h 用于文件操作，math.h 用于数学函数，GL/glut.h 用于 OpenGL 实用工具包函数。

全局变量

maxHt, maxWd, maxVer：这些常量定义了程序中的最大高度、宽度和顶点数。它们用于设置 OpenGL 窗口和管理边表。

*FILE fp：此文件指针用于从名为 “sample.txt” 的文件读取多边形的坐标。

结构体（EdgeBucket, EdgeTableTuple）：这些定义了边存储桶和边表元组的结构。边存储桶包含多边形边信息，边表元组管理边存储桶的集合。

函数

initEdgeTable()：它通过将边存储桶的数量设置为 0 来初始化全局数组 EdgeTable。

printTuple(EdgeTableTuple tup)：它打印边表元组的内容，包括最大 y 坐标、最低边点的 x 坐标以及每条边的斜率倒数。

printTable()：它通过迭代所有扫描线来打印整个边表。

insertionSort(EdgeTableTuple)：它按 x 坐标递增顺序对边存储桶数组进行排序。

storeEdgeInTuple(...)：它将边存储在给定的边表元组中，并根据 ymax 和 xofymin 对存储桶进行排序。

storeEdgeInTable(...)：它计算斜率倒数并将边存储在边表中。

removeEdgeByYmax(...)：它从活动边表中删除 y=ymax 的边。

updatexbyslopeinv(...)：它根据斜率倒数更新活动边表中每条边的 x 坐标。

ScanlineFill()：它通过使用活动边表中的 x 坐标对来填充每条扫描线上的线来实现扫描线填充算法。

myInit()：它使用白色背景初始化 OpenGL 窗口并设置正交投影。

drawPolyDino()：它从文件 “PolyDino.txt” 读取坐标，绘制线，并将边存储在边表中。

drawDino()：它初始化边表，调用 drawPolyDino()，打印边表，并执行扫描线填充。

main(...)：主函数初始化文件指针、OpenGL 窗口和显示函数。之后，它进入 GLUT 主循环。

控制流

• 程序开始时打开文件 “PolyDino.txt” 以读取多边形坐标。
• drawDino() 函数是程序的主要驱动程序，它初始化边表，绘制多边形，打印边表，并执行扫描线填充。
• drawPolyDino() 函数读取坐标，绘制线，并将边存储在边表中。
• 扫描线填充 是通过处理每条扫描线，将边从边表移动到活动边表，并在当前扫描线上填充线来实现的。

结论

总之，C 程序使用 OpenGL 和 GLUT 实现 扫描线多边形填充算法。该算法通过扫描线并确定与边的交点来有效地填充多边形的内部。这项基本计算机图形学算法展示了其多功能性、易于实现性以及对各种边缘情况的支持。该程序使用标准的 C 库、用于图形渲染的 OpenGL 以及用于窗口管理的 GLUT。控制流遵循初始化、绘制和执行扫描线填充的逻辑顺序，展示了该算法在屏幕上渲染实心形状的有效性。