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。