[计算机图形学]多边形扫描转换算法
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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了[计算机图形学]多边形扫描转换算法相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
多边形的表示
- 顶点表示。只要得到顶点再连线即可。如果是凸多边形由点集极角排序即可,其他情况不太了解
- 点阵表示。需要判断哪些属于内部点
本文主要讨论点阵表示
其实主要是PPT的copy,但是复制一遍确实印象深刻一点??
1.逐点判断法
即一个个点判断是不是属于图形内部,主要方法是射线法。
从待判断点发出射线,设与多边形交点个数为(k)
- (k)与多边形边的交点若为奇数,在内部;若为偶数,则该点在外部
特殊情况:
- 该点在边上,要先特判该点是不是边上一点
- 射线在边上,会有无数个点,要特断射线是否与边同线
- 交点为顶点,如果异测是1个,同侧算0个或2个
判断点的实现代码(ACM):https://www.cnblogs.com/muyefeiwu/p/11260366.html
这个算法的特点是复杂度高
改进:利用内部点的连续性
2.扫描线算法
基本思路
- 扫描线一般取平行于(X)轴的直线,区间是指扫描线与边的交点
- 将扫描线与边的交点按(x)坐标从小到大排序
- 交点两两配对(交点个数为偶数),填充区间
连贯性
(1)边的连贯性(Edge Coherence)—优化交点计算
某条边与当前扫描线相交,也可能与下一条扫描线相交
如(L_1)与边AE和AB相交,下条扫描线(L_2)也与边AE和AB相交。
(2)扫描线的连贯性(Scan-line Coherence) )—优化交点排序
当前扫描线与各边的交点顺序与 下一条扫描线与各边的交点 顺序可能相同或类似
如点1,2的次序与点3,4的次序
(3)区间的连贯性(Span Coherence)
同一区间上的像素取同一颜色属性
如点3和点4之间的线段
交点计算
由扫描线(y=e)与多边形的交点递推计算扫描线 (y=e+1)的交点
第一类交点:位于同一条边上的后继交点—如(I_0,I_2,I_4) : $x’=x+frac{1}{m} $
第二类交点:边与扫描线的第一个交点—如(I_3 , I_1) : 就是边的下端点
- 水平边不参与计算交点
算法数据结构
一、边的分类表(ET)(Edge Table)
- 按照边的下端点,对非水平边进行分类的链表
- 下端点(y)坐标值等于(i)的边属于第i类,同类中有多条边时按(x)从小到大排序((x)也一样时按边上端点的(x)值)
struct ET{
int ymax; //边的上端点的y坐标值
float x; //边的下端点的x坐标
float deltax; //边的斜率的倒数
ET *nextEdge; //下一条边的指针
}edga[N]; //每条扫描线对应一条链表
其中edga[0],edga[2],edga[3],edga[6],edga[8]
因为没有与边的下端点相交,所以为空
数据结构对应相关方法:
deltax
:用于递推计算交点$x’=x+frac{1}{m} $ymax
: 当扫描线y = e + 1 == ymax
,说明下 一条扫描线与此边不相交。
二、活性边表(AEL)(Active Edge List)
结构定义与(ET)表是一样的
x
的含义不一样:当前扫描线与边的交点的(x)坐标作用:存储与当前扫描线的交点,同时快速计算下一条扫描线与多边形相交的点,且可判断边是否与下一条扫描线相交
实例
在(Y=7)的时候(ET)表不为空,所以就将(ET)表中的边插入到(AEL)表中
算法过程
- 先建立(ET)表,扫描线从下往上扫,即设置一个指针(p),从(y_{min})开始
- 如果此时的(ET)表不为空,就将表中元素取出插入到(AEL)中,插入排序
- (AEL)表中的元素两两配对,获得填充区段,再填充
p++
- 将(AEL)中满足(y = y_{max})边删去 因为每条边被看作下闭上开的
- 对(AEL)中剩下的每一条边的(x)递增(deltax),即(x = x+deltax)
- 直到(ET)表和(AEL)表都为空,算法结束
以上是关于[计算机图形学]多边形扫描转换算法的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章