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计算机图形学06:中点Bresenham画圆(并填充边界,例如:边界用红色,内部用绿色填充)

非妃是公主 2024-07-09 原文

作者:非妃是公主
专栏:《计算机图形学》
博客地址https://blog.csdn.net/myf_666
个性签:顺境不惰,逆境不馁,以心制境,万事可成。——曾国藩

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计算机图形学(英语:computer graphics,缩写为CG)是研究计算机在硬件和软件的帮助下创建计算机图形的科学学科,是计算机科学的一个分支领域,主要关注数字合成与操作视觉的图形内容。虽然这个词通常被认为是指三维图形,事实上同时包括了二维图形以及影像处理。


一、算法原理

主要思路为:将圆分为8个部分,通过堆成就可以得到各个部分的坐标,这样我们只需要绘制圆的 1 8 \frac{1}{8} 81 ,就可以实现对整个圆的绘制,如下:

由于,d中存在一个1.25这个小数,不利于硬件进行计算,故将模型进行优化,如下:

整体算法步骤如下:


二、OpenGL代码实现

OpenGL代码实现如下:

// 中点Bh算法绘制圆
void   MidBhcircle(int  r) {
	int  x = 0, y = r, d = 1 - r;
	glBegin(GL_POINTS);
	while (x <= y) {
		glVertex2i(x, y);    glVertex2i(y, x);   // 八分画圆
		glVertex2i(-y, x);   glVertex2i(-x, y);
		glVertex2i(-x, -y);  glVertex2i(-y, -x);
		glVertex2i(y, -x);   glVertex2i(x, -y);

		if (d < 0)					// 根据d的值更新下一个点的坐标
			d += 2 * x + 3;
		else {						// d<0时要y--,即点在圆的内部
			d += 2 * (x - y) + 5;
			y--;
		}
		x++;						// x默认+1
	}
	glEnd();
}

三、圆的内部填充

主体思路:从原点向外扩充,利用一个队列作为数据结构,然后向外扩充(泛洪)。值得注意的是:

  • 由于像素点的像素值是存储在显存中的,不好获取。所以我们采用一个vector数组进行存储,记录当前像素是否已经访问过。
  • 判断该点是否在圆内,是利用了一个isInRound函数进行判断的。

具体代码如下:

// 判断点pnt是否在以半径r做出的圆内
bool isInRound(Point& pnt, int r) {
	double d = sqrt(pow(pnt.x, 2) + pow(pnt.y, 2));
	if (d < r)
		return true;
	else
		return false;
}
// 椭圆或圆的边界填充
void fillRound(int r) {
	vector<vector<int>> con(3 * r, vector<int>(3 * r, 0));
	Point pnt = Point(0, 0);
	queue<Point> que;
	que.push(pnt);
	con[r][r] = 1;							// 用于记录当前像素点是否已经填充
	glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);			// 设置颜色为绿色进行填充
	glBegin(GL_POINTS);
	while (!que.empty()) {					// 如果队列不为空,就继续填充
		Point tmp = que.front();			// 填充队列种的第一个元素
		que.pop();
		Point tmp1 = Point(tmp.x + 1, tmp.y);
		Point tmp2 = Point(tmp.x - 1, tmp.y);
		Point tmp3 = Point(tmp.x, tmp.y + 1);
		Point tmp4 = Point(tmp.x, tmp.y - 1);
		if (isInRound(tmp1, r) && con[tmp1.x + r][tmp1.y + r] == 0) {	// 如果在圆内,而且之前也没有访问过,那么加入到队列,并标记
			que.push(tmp1);
			con[tmp1.x + r][tmp1.y + r] = 1;
		}
		if (isInRound(tmp2, r) && con[tmp2.x + r][tmp2.y + r] == 0) {
			que.push(tmp2);
			con[tmp2.x + r][tmp2.y + r] = 1;
		}
		if (isInRound(tmp3, r) && con[tmp3.x + r][tmp3.y + r] == 0) {
			que.push(tmp3);
			con[tmp3.x + r][tmp3.y + r] = 1;
		}
		if (isInRound(tmp4, r) && con[tmp4.x + r][tmp4.y + r] == 0) {
			que.push(tmp4);
			con[tmp4.x + r][tmp4.y + r] = 1;
		}
		glVertex2i(tmp.x, tmp.y);		// 用泛洪方式进行画点
	}
	glEnd();
}

四、效果展示

中点BH算法画圆效果如下:

内部用绿色填充后,绘制效果如下:


the end……

中点Bresenham画圆(并填充边界,例如:边界用红色,内部用蓝色填充)的内容到这里就要结束啦~~到此既是缘分,欢迎您的点赞评论收藏关注我,不迷路,我们下期再见!!

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