扫描线填充算法如何以优化的方式迭代以下图像上的像素位置？

Posted 2023-03-16

【中文标题】扫描线填充算法如何以优化的方式迭代以下图像上的像素位置？

【英文标题】：How would scanline fill algorithm iterate the pixel positions on the following image in an optimised way?

【发布时间】：2021-11-17 12:19:49

【问题描述】：

谁能解释一下扫描线填充算法如何将蓝色位置变成粉红色？我想知道当观察到障碍物时迭代将如何变化。以第三行为例，该算法很容易将位置 40 到 46 视为同一组的一部分。但是算法将如何以及何时迭代位置 52 到 59？

如果可能，请从左到右解释，而不是从上到下。还要提到一种优化的迭代方法。

【问题讨论】：

这个网站的好习惯是在询问之前先做个人努力。

@Nehal Kalita：我的意思是：尝试理解现有的实现会有所帮助。我非常不愿意仅仅复制代码而不了解它是如何工作的。

@Sneaky Polar Bear ，关于洪水填充算法的***页面指出，这种方法在已知的洪水填充算法中最为流行，因为它会测试最多填充的像素 3 次，这与使用堆栈或测试最多填充像素 4 次的队列。

抱歉，您能否链接说这句话的参考资料。需要明确的是，我同意在某些情况下 linescan 可以更快，但通常（当速度不是问题或可以接受时）我更喜欢 4 或 8 nn 填充填充，因为它的鲁棒性（没有任何边缘情况）和易于调试/ 实施。

线扫描优于 nn 技术的主要好处之一是线程更容易（这也是一个主要基于您的应用程序的问题），因此在微控制器（一个内核）上，您无法受益来自线程，但在具有 8 个以上处理器的现代计算机上......收益可能非常显着

【参考方案1】：

这是来自***的简单代码：

fn fill(x, y):
  if not Inside(x, y) then return
  let s = new empty stack or queue
  add (x, y) to s
  while s is not empty:
    Remove an (x, y) from s
    let lx = x
    while Inside(lx - 1, y):
      Set(lx - 1, y)
      lx = lx - 1
    while Inside(x, y):
      Set(x, y)
      x = x + 1
    scan(lx, x - 1, y + 1, s)
    scan(lx, x - 1, y - 1, s)

fn scan(lx, rx, y, s):
  let added = false
  for x in lx .. rx:
    if not Inside(x, y):
      added = false
    else if not added:
      Add (x, y) to s
      added = true

所以“s”是一个种子列表，基本上你放一些随机点（必须为空）来启动算法。

while s is not empty:
    Remove an (x, y) from s

这是一个基本循环，我们在其中消耗种子，当“s”中没有种子时，算法结束。

let lx = x
    while Inside(lx - 1, y):
      Set(lx - 1, y)
      lx = lx - 1
    while Inside(x, y):
      Set(x, y)
      x = x + 1

这是跟踪当前扫描线，其中 lx 是最左边的空像素， (x-1) 是最右边的空像素（请注意，这可能会造成混淆，无论如何，x 将至少增加一次，因为所有种子点保证在内部点）。第一个循环向左移动并在每次找到一个空像素时递减 lx。第二个循环向右移动并在每次找到一个空像素时递增 x。您可以按照说明逐个像素设置，但取决于您的库（如果绘制线条比逐个像素编辑便宜），您可以在通过这两个循环后绘制一条线，在 (lx,y) 和 ( x-1,y)。

scan(lx, x - 1, y + 1, s)
    scan(lx, x - 1, y - 1, s)

这是“重新播种”步骤。基本上上述步骤会消耗种子，这是根据刚刚消耗的种子的结果产生新种子的步骤。 “y+1”和“y-1”是刚刚绘制的线上方和下方的单个像素偏移量，而“lx”和“x-1”描述了这一步刚刚计算的线。

fn scan(lx, rx, y, s):
  let added = false
  for x in lx .. rx:
    if not Inside(x, y):
      added = false
    else if not added:
      Add (x, y) to s
      added = true

这里发生的所有事情都是扫描线上的任何空像素（请记住，这是根据参数检查的最后一行的上方和下方）被添加到种子数组中以供稍后测试（这不是向前递增，而是向后但详尽地搜索沿线的每个点）。请记住，这里 s 需要是一个 byref 参数，因为您将对其进行编辑。

另外一个注意事项：当我说“空像素”时，我的意思是两件事（尽管它们在本 aglo 中的处理方式通常相同）：1 像素不是边缘点，2 像素尚未被算法。

如下图所示，任何种子都可以按任何顺序从种子列表中拉出，并且算法仍然可以正常运行。

【讨论】：

如果这个解释没有帮助，我可以尝试添加一些基本图纸。 lmk

图纸会很有帮助。抱歉迟了回应。我没有再次检查这个问题。

@NehalKalita 图片添加到答案以演示指定的瓷砖。 （注意种子的选择是随机的，但是是有序的还是随机的在算法上没有区别）

感谢您的演示。从 Wikipedia 页面，我不理解算法，因为我认为使用的变量定义不正确。