计算机图形学实验报告

《计算机图形学》实验报告姓名：郭子玉

学号：2012211632

班级：计算机12-2班

实验地点：逸夫楼507

实验时间：15.04.10 15.04.17

实验一

1 实验目的和要求

理解直线生成的原理；掌握典型直线生成算法；掌握步处理、分析实验数据的能力；

编程实现DDA 算法、Bresenham 中点算法；对于给定起点和终点的直线，分别调用DDA 算法和Bresenham 中点算法进行批量绘制，并记录两种算法的绘制时间；利用excel 等数据分析软件，将试验结果编制成表格，并绘制折线图比较两种算法的性能。

2 实验环境和工具

开发环境：Visual C++ 6.0

实验平台：Experiment_Frame_One （自制平台）

3 实验结果

3.1 程序流程图

（1）DDA 算法

是 否 否

是 是

开始

计算k ，b K<=1 x=x+1;y=y+k;

绘点 x<=X1

y<=Y1

绘点

y=y+1;x=x+1/k;

结束

（2）Mid_Bresenham 算法

是 否

否

是 是

是 否 是 否

开始

计算dx,dy dx>dy D=dx-2*dy

绘点 D<0

y=y+1；D = D +

2*dx -

2*dy; x=x+1;

D = D - 2*dy; x=x+1;

x

D=dy-2*dx

y

绘点

D<0

D = D - 2*dx; y=y+1;

x=x+1；D = D + 2*dy -

2*dx; y=y+1;

结束

3.2程序代码

//-------------------------算法实现------------------------------// //绘制像素的函数DrawPixel(x, y);

(1)DDA算法

void CExperiment_Frame_OneView::DDA(int X0, int Y0, int X1, int Y1)

{

//----------请实现DDA算法------------//

float k, b;

float d;

k = float(Y1 - Y0)/float(X1 - X0);

b = float(X1*Y0 - X0*Y1)/float(X1 - X0);

if(fabs(k)<= 1)

{

if(X0 > X1)

{

int temp = X0;

X0 = X1;

X1 = temp;

}

int x;

float y;

x = (int)X0;

y = (float)Y0;

while(x <= X1)

{

DrawPixel(x, round(y));

x ++;

y = y + k;

}

}

else

{

if(Y0 > Y1)

{

int temp = Y0;

Y0 = Y1;

Y1 = temp;

}

float x;

int y;

x = (float)X0;

y = (int)Y0;

while(y <= Y1)

{

DrawPixel(round(x), y);

y ++;

x = x + 1/k;

}

}

return;

}

（2）Mid_Bresenham算法

void CExperiment_Frame_OneView::Mid_Bresenham(int X0, int Y0, int X1, int Y1)

{

//-------请实现Mid_Bresenham算法-------//

int D;

int dx, dy;

int x, y;

dx = X1 - X0;

dy = Y1 - Y0;

x = X0;

y = Y0;

if(dx > dy)

{

while(x <= X1)

{

DrawPixel(x, y);

if(D < 0)

{

y = y +1;

D = D + 2*dx - 2*dy;

}

else

{

D = D - 2*dy;

}

x++;

}

}

else

{

D = dy - 2*dx;

while(y <= Y1)

{

DrawPixel(x, y);

if(D < 0)

{

D = D + 2*dy - 2*dx;

}

else

{

D = D - 2*dx;

}

y++;

}

}

return;

}

3.3运行结果

(1)DDA算法

（2）Mid_Bresenham算法

3.4运行结果分析

DDA算法直观，实现简单。但是涉及浮点数运算，不利于硬件实现。Mid_Bresenham算法比DDA算法简单。两种算法实现生成的直线也可能会有不同。

4实验心得

通过实验，学习掌握了两种直线的扫描转换算法。不同方法有不同的优点，实现结果也有可能不同。需要通过比较，确定哪种方法更优，更符合正确结果。

实验二

1 实验目的和要求

理解多边形扫描转换的原理；掌握典型多边形扫描转换算法；掌握步处理、分析实验数据的能力；

编程实现基本X-扫描线转换算法（必做）；

2 实验环境和工具

开发环境：Visual C++ 6.0

实验平台：Polygon_Conversion （自制平台）

3 实验结果

3.1 程序流程图 X-扫描线转换算法

是 否

是

开始

计算xmax,ymax

扫描线与各线段是否有交点

交点是否为线段的第一个顶点

判断不同类型的顶点，记录

根据公式求交点，记录

x 排序

绘点

3.2 程序代码

/************************************************* ********************

功能：X-扫描线转换算法

参数说明：

vertices[][2]---顶点列表

VertexNum ---顶点数目

备注：

DrawPixel(int x, int y) --绘制像素点(x, y)

************************************************** ********************/

void

CPolygon_ConversionView::X_Scan_Line_Conersion(int Vertices[][2], int VertexNum)

{

int ymax, ymin,count;

float k;

ymax=Vertices[0][1];

ymin=Vertices[0][1];

for(int p =0 ; p < VertexNum; p++){ //

求y的最高点和最低点

if(Vertices[p][1] > ymax) ymax=Vertices[p][1];

if(Vertices[p][1] < ymin) ymin=Vertices[p][1];

}

int Xn[100], i, ymax2, ymin2, temp;

for( i = ymin ; i <= ymax ; i++){ //求交点

count=0;

for( int j = 0; j < VertexNum; j++)

{

if(j == (VertexNum-1) ){ //最后一个点和第一个点的线段

if(Vertices[j][1] > Vertices[0][1]){ //线段的y最大值与最小值

ymax2=Vertices[j][1];

ymin2=Vertices[0][1];

}

else{

ymax2=Vertices[0][1];

ymin2=Vertices[j][1];

}

if((iymin2)){ //判断交点是否在线段上

k= (float) ( (float)(Vertices[j][0]-Vertices[0][0]) / (float)(Vertices[j][1]-Vertices[0][1]) );

Xn[count]=(int) ( (k * (float)i - k *(float) Vertices[0][1] + (float)Vertices[0][0]) + 0.5);

count++;

}

else if( i == Vertices[j][1] ){ //扫描线经过线段顶点，只算前一个顶点

if( (Vertices[j-1][1] > i) && (Vertices[0][1] > i)){

Xn[count]=Vertices[j][0];

count++;

Xn[count]=Vertices[j][0];

count++;

}

else if( ((Vertices[j-1][1] < i) && (Vertices[0][1] > i)) || ((Vertices[j-1][1] > i) && (Vertices[0][1] < i)) ) {

Xn[count]=Vertices[j][0];

count++;

}

}

}

else{ //其他线段交点

if(Vertices[j][1] > Vertices[j+1][1]){

ymax2=Vertices[j][1];

ymin2=Vertices[j+1][1];

}

else{

ymax2=Vertices[j+1][1];

ymin2=Vertices[j][1];

}

if((iymin2)){

k= (float) ( (float) (Vertices[j][0]-Vertices[j+1][0]) / (float) (Vertices[j][1]-Vertices[j+1][1]) );

Xn[count]=(int) ( (k *(float) i - k * (float)Vertices[j+1][1] + Vertices[j+1][0]) + 0.5);

count++;

}

else if( i == Vertices[j][1] ){ //扫描线经过线段顶点，只算前一个顶点

if(j != 0){ //交点不为第一和最后一点

if( (Vertices[j-1][1] > i) && (Vertices[j+1][1] > i)){

Xn[count]=Vertices[j][0];

count++;

Xn[count]=Vertices[j][0];

count++;

}

else if( ((Vertices[j-1][1] < i) && (Vertices[j+1][1] > i)) || ((Vertices[j-1][1] > i) && (Vertices[j+1][1] < i)) ){

Xn[count]=Vertices[j][0];

count++;

}

else{}

}

else

{

//交点为第一点

if( (Vertices[VertexNum-1][1] > i) && (Vertices[j+1][1] > i)){

Xn[count]=Vertices[j][0];

count++;

Xn[count]=Vertices[j][0];

count++;

}

else if( ((Vertices[VertexNum-1][1] < i) && (Vertices[j+1][1] > i)) || ((Vertices[VertexNum-1][1] > i) && (Vertices[j+1][1] < i)) ) {

Xn[count]=Vertices[j][0];

count++;

}

}

}

}

}

for( int m = 0; m < count-1; m++ ){ //交点x坐标排序

for( int n = m+1; n < count; n++ ){

if( Xn[m] > Xn[n] ){

temp=Xn[m];

Xn[m]=Xn[n];

Xn[n]=temp;

}

}

}

for( int a = 0; a < count; a+=2 ){ //绘制像素点for( int b = Xn[a]; b < Xn[a+1]; b++){

DrawPixel(b, i);

}

}

}

return;

}

3.3 运行结果

3.4 运行结果分析

从运行结果看可以实现任意多边形的区域填充。

4 实验心得

通过这个实验，学习掌握了X-扫描线转换算法，实现了区域填充。编写算法过程中，不断改进算法，在同学帮助下解决困难。但是还有改进的有效边表算法没有去编写实现，程序在不断改进中不断优化，我们也可以从中学到许多知识。