实验4 编码裁剪算法

1．实验目的：

了解二维图形裁剪的原理（点的裁剪、直线的裁剪、多边形的裁剪），利用VC+OpenGL实现直线的裁剪算法。

2．实验内容：

（1） 理解直线裁剪的原理（Cohen-Surtherland算法、梁友栋算法）

（2） 利用VC+OpenGL实现直线的编码裁剪算法，在屏幕上用一个封闭矩形裁剪任意一条直线。

（3） 调试、编译、修改程序。

（4） 尝试实现梁友栋裁剪算法。

3．实验原理：

编码裁剪算法中，为了快速判断一条直线段与矩形窗口的位置关系，采用了如图A.4所示的空间划分和编码方案。

图A.4 裁剪编码

裁剪一条线段时，先求出两端点所在的区号code1和code2，若code1 = 0且code2 = 0，则说明线段的两个端点均在窗口内，那么整条线段必在窗口内，应取之；若code1和code2经按位与运算的结果不为0，则说明两个端点同在窗口的上方、下方、左方或右方。这种情况下，对线段的处理是弃之。如果上述两种条件都不成立，则按第三种情况处理。求出线段与窗口某边的交点，在交点处把线段一分为二，其中必有一段完全在窗口外，可弃之，对另一段则重复上述处理。

4．实验代码：

#include <GL/glut.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#define LEFT_EDGE 1

#define RIGHT_EDGE 2

#define BOTTOM_EDGE 4

#define TOP_EDGE 8

void LineGL(int x0,int y0,int x1,int y1)

{

glBegin (GL_LINES);

glColor3f (1.0f, 0.0f, 0.0f); glVertex2f (x0,y0);

glColor3f (0.0f, 1.0f, 0.0f); glVertex2f (x1,y1);

glEnd ();

}

struct Rectangle

{

float xmin,xmax,ymin,ymax;

};

Rectangle rect;

int x0,y0,x1,y1;

int CompCode(int x,int y,Rectangle rect)

{

int code=0x00;

if(y<rect.ymin)

code=code|4;

if(y>rect.ymax)

code=code|8;

if(x>rect.xmax)

code=code|2;

if(x<rect.xmin)

code=code|1;

return code;

}

int cohensutherlandlineclip(Rectangle rect, int &x0,int & y0,int &x1,int &y1)

{

int accept,done;

float x,y;

accept=0;

done=0;

int code0,code1, codeout;

code0 = CompCode(x0,y0,rect);

code1 = CompCode(x1,y1,rect);

do{

if(!(code0 | code1))

{

accept=1;

done=1;

}

else if(code0 & code1)

done=1;

else

{

if(code0!=0)

codeout = code0;

else

codeout = code1;

if(codeout&LEFT_EDGE){

y=y0+(y1-y0)*(rect.xmin-x0)/(x1-x0);

x=(float)rect.xmin;

}

else if(codeout&RIGHT_EDGE){

y=y0+(y1-y0)*(rect.xmax-x0)/(x1-x0);

x=(float)rect.xmax;

}

else if(codeout&BOTTOM_EDGE){

x=x0+(x1-x0)*(rect.ymin-y0)/(y1-y0);

y=(float)rect.ymin;

}

else if(codeout&TOP_EDGE){

x=x0+(x1-x0)*(rect.ymax-y0)/(y1-y0);

y=(float)rect.ymax;

}

if(codeout == code0)

{

x0=x;y0=y;

code0 = CompCode(x0,y0,rect);

}

else

{

x1=x;y1=y;

code1 = CompCode(x1,y1,rect);

}

}

}while(!done);

if(accept)

LineGL(x0,y0,x1,y1);

return accept;

}

void myDisplay()

{

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

glColor3f (1.0f, 0.0f, 0.0f);

glRectf(rect.xmin,rect.ymin,rect.xmax,rect.ymax);

LineGL(x0,y0,x1,y1);

glFlush();

}

void Init()

{

glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 0.0);

glShadeModel(GL_FLAT);

rect.xmin=100;

rect.xmax=300;

rect.ymin=100;

rect.ymax=300;

x0 = 450,y0 = 0, x1 = 0, y1 = 450;

printf("Press key 'c' to Clip!\nPress key 'r' to Restore!\n");

}

void Reshape(int w, int h)

{

glViewport(0, 0, (GLsizei) w, (GLsizei) h);

glMatrixMode(GL_PROJECTION);

glLoadIdentity();

gluOrtho2D(0.0, (GLdouble) w, 0.0, (GLdouble) h);

}

void keyboard(unsigned char key, int x, int y)

{

switch (key)

{

case 'c':

cohensutherlandlineclip(rect, x0,y0,x1,y1);

glutPostRedisplay();

break;

case 'r':

Init();

glutPostRedisplay();

break;

case 'x':

exit(0);

break;

default:

break;

}

}

int main(int argc, char *argv[])

{

glutInit(&argc, argv);

glutInitDisplayMode(GLUT_RGB | GLUT_SINGLE);

glutInitWindowPosition(100, 100);

glutInitWindowSize(640, 480);

glutCreateWindow("Hello World!");

Init();

glutDisplayFunc(myDisplay);

glutReshapeFunc(Reshape);

glutKeyboardFunc(keyboard);

glutMainLoop();

return 0;

}

5．实验提高

请分别给出直线的三种不同位置情况，测试实验代码是否存在问题，有的话请调试改正。可能的话，可以尝试实现梁友栋裁剪算法。