計(jì)算機(jī)圖形學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告-二維裁剪

1、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院20132014學(xué)年第一學(xué)期計(jì)算機(jī)圖形學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 姓名： 教師： 成績：實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（3、二維裁剪）一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求（1） 掌握線段裁剪算法原理，并實(shí)現(xiàn)其算法。（2） 理解多邊形裁剪、字符裁剪算法思想，能編程實(shí)現(xiàn)其算法。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)菜單程序，利用消息處理函數(shù)，完成以下要求：（1） 實(shí)現(xiàn)直線段的標(biāo)號(hào)法（Cohen-Sutherland）、矩形窗口裁剪算法。（2） 參考教材中的算法，用矩形窗口實(shí)現(xiàn)多邊形的Sutherland-Hodgman裁剪算法。三、 重要算法分析以下分析Cohen-Sutherland和Sutherland-Hodgman兩個(gè)算法，其中

2、Cohen-Sutherland算法的基本思想通過編碼的方法快速實(shí)現(xiàn)對直線段的裁剪；Sutherland-Hodgman算法基本思想是用窗口的四條邊所在的直線依次來裁剪多邊形。（一） Cohen-Sutherland算法該算法的基本思想是：對于每條待裁剪的線段P1,P2分三種情況處理：(1) 若P1P2完全在窗口內(nèi)，則顯示該線段。(2) 若P1P2完全在窗口外，則丟棄該線段。(3) 若線段既不滿足“取”的條件，也不滿足“舍”的條件，則求線段與窗口邊界的交點(diǎn)，在交點(diǎn)處把線段分為兩段。1. 編碼原則具體編碼過程為將延長線窗口的四條邊線（yT、yB、xR、xL），將二維平面分成九個(gè)區(qū)域，全為0的區(qū)域

3、是裁剪窗口，其中各位編碼的定義如下： 按照如上定義，相應(yīng)區(qū)域編碼如圖1所示。 圖1 區(qū)域編碼2. 裁剪算法：依據(jù)上面的編碼原則，可以總結(jié)出對一條線段的可見性進(jìn)行測試：1） 若線段兩個(gè)端點(diǎn)的四位二進(jìn)制編碼全為0000，即兩端點(diǎn)編碼邏輯或運(yùn)算為0，那么該線段完全位于窗口內(nèi)，可直接保留。2） 對端點(diǎn)的四位二進(jìn)制編碼進(jìn)行邏輯與運(yùn)算，若結(jié)果不為零，那么整條線段必位于窗口外，可直接舍棄。3） 否則，這條線段既不能保留也不能舍棄，它可能與窗口相交。此時(shí)，需要對窗口進(jìn)行再分割，并對分割后的線段按照一定順序進(jìn)行檢查，決定保留、舍棄或再分割。重復(fù)這過程，直到全部線段均被舍棄或保留為止。（二） Sutherland

4、-Hodgman算法算法的基本思想是利用窗口的四條邊所在的直線依次來裁剪多邊形。多邊形的每條邊與裁剪線的位置關(guān)系有4種情況，如圖2所示。圖2 多邊形邊界與裁剪窗口的關(guān)系其中a）為從外到內(nèi)的輸出P和I，b）為從內(nèi)到內(nèi)輸出P，c）為從內(nèi)到外輸出I，d）為從外到外不輸出。假設(shè)當(dāng)前處理的多邊形為SP。1） 在圖2a的情況中，端點(diǎn)S在外側(cè)，P在內(nèi)側(cè)，則按順序?qū)⒔稽c(diǎn)I和P都輸出到結(jié)果多邊形的頂點(diǎn)表中。2） 在圖2b的情況中，端點(diǎn)S和都在內(nèi)側(cè)，則輸出P到結(jié)果多邊形的頂點(diǎn)表中。3） 在圖2c的情況中，端點(diǎn)S在內(nèi)側(cè)，P在外側(cè)，則輸出交點(diǎn)I到結(jié)果多邊形的頂點(diǎn)表中。4） 在圖2d的情況中，端點(diǎn)S和 P在外側(cè)，沒有輸出。四、 程序運(yùn)行截圖1. 用Cohen-Sutherland算法實(shí)現(xiàn)線段的裁剪，如圖3所示，其中a）圖中的線段為裁剪前的，b）圖將超出裁剪多邊形的線段部分裁剪后的結(jié)果。圖3 Cohen-Sutherland算法裁剪前和后a)裁剪前 b）裁剪后2. Sutherland-Hodgman算法實(shí)現(xiàn)多邊形裁剪，如圖4所示。圖4 Sutherland-Hodgman算法裁剪多邊形前和后a)裁剪多邊形前 b)裁剪多邊形后五、 總結(jié)與調(diào)試經(jīng)驗(yàn)（1） 通過這次實(shí)驗(yàn)，加深了對圖形學(xué)的理解，尤其對線段裁剪和多邊形裁剪有了更加深入的理解。（2） 我學(xué)會(huì)了多邊形裁剪算法，從剛開始的不知道到現(xiàn)在的