你能告诉我这个 Cohen-Sutherland 算法的实现有啥问题吗？

Posted 2023-03-23

【中文标题】你能告诉我这个 Cohen-Sutherland 算法的实现有啥问题吗？

【英文标题】：Can you tell me what's wrong with this implementation of Cohen-Sutherland Algorithm?你能告诉我这个 Cohen-Sutherland 算法的实现有什么问题吗？

【发布时间】：2015-10-01 03:13:47

【问题描述】：

请帮我修复这个 Cohen-Sutherland 算法实现的代码。

The theory is here 在第 91 页。

Here is the entire project.

#include "Line2d.h"
#include "Rectangle2d.h"
#include "Coordinates2d.h"

class ClippingLine2d

private:
    Rectangle2d rectangle;//clipping rectangle
    Line2d line;//line to be clipped
private:
    Bits startPointBits;//bits for start point of line
    Bits endPointsBits;//bits for end point of line
public:
    ClippingLine2d(Rectangle2d rect, Line2d line)
    
        this->rectangle = rect;
        this->line = line;      
           
private:        
    Line2d GetClippedLine(std::vector<Line2d> clippingRegionLines, Line2d ln)
    
        Point2d start = ln.GetStart();
        Point2d end = ln.GetEnd();

        if(startPointBits.bit4 == 1)
        
            start = ln.GetIntersection(clippingRegionLines[3]);//DA
        
        else if(startPointBits.bit3 == 1)
        
            start = ln.GetIntersection(clippingRegionLines[1]);//BC
        
        else if(startPointBits.bit2 == 1)
        
            start = ln.GetIntersection(clippingRegionLines[0]);//AB
        
        else if(startPointBits.bit1 == 1)
        
            start = ln.GetIntersection(clippingRegionLines[2]);//CD
        


        if(endPointsBits.bit4 == 1)
        
            end = ln.GetIntersection(clippingRegionLines[3]);//DA
        
        else if(endPointsBits.bit3 == 1)
        
            end = ln.GetIntersection(clippingRegionLines[1]);//BC
        
        else if(endPointsBits.bit2 == 1)
        
            end = ln.GetIntersection(clippingRegionLines[0]);//AB
        
        else if(endPointsBits.bit1 == 1)
        
            end = ln.GetIntersection(clippingRegionLines[2]);//CD
        

        return Line2d(start.Round(), end.Round());
    
public:
    Line2d GetClippedLine()
    
        Point2d min = rectangle.GetStart();
        Point2d max = rectangle.GetEnd();

        startPointBits.PointToBits(max, min, line.GetStart());
        endPointsBits.PointToBits(max, min, line.GetEnd());

        std::vector<Line2d> clippingRegionLines = rectangle.GetLines();

        Line2d tempLine = this->line;
        Bits start = startPointBits;
        Bits end = endPointsBits;

        while(start.IsClippingCandidate(end))
        
            tempLine = GetClippedLine(clippingRegionLines, tempLine);

            Point2d startP = tempLine.GetStart();
            Point2d endP = tempLine.GetEnd();

            start.PointToBits(max, min, startP);
            end.PointToBits(max, min, endP);

            Coordinates2d::Draw(tempLine);
        

        return tempLine;
    
;

#define LINENUM 3

int main()

    Line2d ln(Point2d(-120, -40), Point2d(270, 160)); 
    Rectangle2d rect(Point2d(0, 0), Point2d(170, 120)); 

    Coordinates2d::ShowWindow("Cohen-Sutherland Line Clipping");
    Coordinates2d::Draw(ln);
    Coordinates2d::Draw(rect);  

    ClippingLine2d clip(rect, ln);

    Line2d clippedLine = clip.GetClippedLine();

    Coordinates2d::Draw(clippedLine);

    Coordinates2d::Wait();

    return 0;

GetClippedLine() 陷入无限循环。因为，线端点的Bit3始终保持为1..

---

反对者和接近者，请留下评论。

【参考方案1】：

Bits 类中的== 运算符包含一个错误：

bool operator == (Bits & b)

    bool b1 = bit1 == b.bit1;
    bool b2 = bit2 == b.bit2; // <-- change bit1 to bit2
    bool b3 = bit3 == b.bit3; // <-- change bit1 to bit3
    bool b4 = bit4 == b.bit4; // <-- change bit1 to bit4

    if(b1==true && b2==true && b3==true && b4==true) return true;
    else return false;

从IsClippingCandidate()内部GetClippedLine()调用操作符函数

此外，您的剪裁测试与零进行比较，如果线的端点大于或等于剪裁线，则返回 1（需要剪裁），这意味着如果它被精确剪裁到行它将始终为 1。因此，将比较更改为大于而不是大于或等于。

int Sign(int a)

    if(a>0) return 1;
    else return 0;

此外，如果您得到不准确的结果，您可以尝试以浮点而不是整数进行剪辑，在这种情况下，您应该将 a 的类型更改为浮点或双精度，并为比较添加一个小的容差，例如if(a > 0.0001f)

只要在 start 或 end 中设置了位，剪裁函数就应该执行，因此将 IsClippingCandidate 更改为 OR 两者一起，并在结果为零时返回 false（两者都没有设置位），否则返回 true：

bool IsClippingCandidate(Bits & bits)

    Bits zeroBits;
    Bits orredBits = *this | bits;

    if(orredBits == zeroBits) return false;
    else return true;

你也可以测试这条线是否完全在剪切区域之外，可以这样丢弃：

bool IsInvisible(Bits & bits)

    Bits zeroBits;
    Bits andedBits = *this & bits;

    if(andedBits == zeroBits) return false;
    else return true;

如果两个点都在给定的剪切线之外，那么这条线是不可见的。

【讨论】：

它有效，但问题是，算法是否正确实施？我怀疑实际上根本不需要while循环来实现算法。你怎么看？

在通过循环后可能会设置一些剪辑位，但我认为您还需要进行测试才能完全丢弃该行。如果你和它们并且结果不为零，那么这条线完全在剪切区域之外。