Đề tài Thuật toán scanline

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN  BÀI TẬP LỚN ĐỒ HỌA MÁY TÍNH Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Cẩm Ngoan Nhóm thực hiện: Nhóm 17 Nguyễn Đức Đạt Bùi Hoàng Nam Nguyễn Bá Trình Hà Nội, tháng 2 năm 2013 Thuật toán Scanline Trong đồ họa máy tính có khá nhiều thuật toàn tô màu (Scanline, tô loang ) cho 1 vùng kín (đặc) như các đa giác, các đường tròn Xong mỗi thuật toán lại tỏ ra có những ưu việt và hạn chế riêng đối với từng bài toán cụ thể. Với thuật toán tô màu theo dòng quét (Scanline), khi tô màu cho một vùng kín đôi khi cần phải xác định cho được các trường hợp đặc biệt của bài toán để sao cho kết quả trả về sẽ tô được những vùng cần thiết như mong muốn. Song, trong thực tiễn để làm được điều này nhiều lúc cũng gặp phải khá nhiều khó khăn trong việc xử lý các trường hợp đặc biệt đó.Bài viết này nhằm xác định các trường hợp đặc biệt của bài toán tô màu đa giác cũng như cách xử lý chúng để cho kết quả tô chính xác bằng thuật toán Scanline. I. Ý Tưởng. -Duyệt qua tất cả các đỉnh của đa giác để xác định X MAX ,X MIN. -Xác định các giao điểmcủa từng dòng quét với tất cả các cạnh của đa giác ( đường viền đa giác ) trong phạm vi X MAX , X MIN đó. -Bật sáng các Pixel bên trong đa giác bằng cách kiểm tra xem chúng có nằm trong đa giác hay không. II. Phân tích. 1. Hình minh họa các trường hợp đặc biệt. 2. Các trường hợp đặc biệt. Ta cần xây dựng các thủ tục (TT) mà mỗi TT đó phải xử lý được một trường hợp đặc biệt của bài toán. TH1: Dòng quét L1cắt đa giác một lần ,tạiđỉnhthấpnhấtcủa đa giác .Taphải xây dựng mộtTT bỏ qua dòng L1 ( còn đỉnh của đa giácnày tất nhiên sẽ được sáng cùng với đường viền của nó). TH2: DòngL2cắtđa giáctại 2điểm ( trong đó có1 đỉnh) . Mọi Pixel nằm giữa B1, B2 sẽ được sáng lên ; giao điểm với đỉnh nàykhông được bỏ qua. Do đó phải xây dựng mộtTT có khả năng xác định được khi nào 1 giao điểm với đỉnh có thể hoặc không thể bỏ qua. TH3: Dòng L3 cắt đa giáctại 3 điểm ; mọi Pixelgiữa C1 và C2 sẽ sáng lên nênTT sẽ bỏ qua điểm C’. TH4: DòngL4trùngvớicạnhnằm ngang S . Mọi pixel giữa D1,D2 sẽ sáng lên .Phải xây dựng mộtTTcoi cạnh S là không tồn tại ( không bật sáng các Pixel nằm trên S) . Đồng thời các pixel giữa D2 và D3 sẽ không sáng lên và các Pixel giữa D3, D4 lại được sáng lên. 3. Xét tính tương đối của 1 điểm với 1 đa giác bất kỳ a. Thuật toán Để xét tính tương đối của 1 điểm (x, y) với 1 đa giác bất kỳ, ta tính số giao điểm của của tia yT (song song với 0x theo chiều dương) với đa giác Nếu số giao điểm là chẵn thì (x, y) nằm ngoài đa giác điểm này sẽ được giữ nguyên, ngược lại nếu số giao điểm là lẻ thì (x, y) nằm trong đa giác, điểm này sẽ được bật sang. b. Kiểm tra tính chất các giao điểm Để kiểm tra tính chất của một đường quét có cắt 1 cạnh không? Ta thực hiện việc so sánh tung độ của dòng quét (yscan) với tung độ y của các điểm mút của mỗi cạnh. i. Nếu tung độ của 2 điểm mút đều lớn hơn hay nhỏ hơn Y SCAN thì không cógiao điểm nào . ii. Nếu tung độ y của mỗi điểm mút bằng Y SCAN thì giao điểm tại đỉnh đó. iii. Nếu tung độ của cả 2 điểm mút đều bằng Y SCAN thì đó là cạnh nằm ngang. iv. Cuối cùng , nếu 1 tung độ bé hơn Y SCAN còn tung độ kia lớn hơn Y SCAN thì dòng quét cắt cạnh đó. 4. Xử lý các trường hợp đặc biệt. a. Nếu cạnh bị cắt là nằm ngang thì tồn tại 2 giao điểm của yT với cạnh này b. Nếu giao điểmtrùng với 1 đỉnh thì kiểm tra các tung độ ngay trước và ngay sau đỉnh đó . Nếu cả 2 tung độ đều lớn hơn/nhỏ hơn yT thì tồn tại 2 giao điểm với đỉnh này. c. Trường hợp còn lại được tính là tồn tại 1 giao điểm d. Nếu trường hợp dòng quét cắt 1 cạnh thì ta phải xác định tọađộ giao điểm( xgd =?, yT) Nếu x>xgd thì không tồn tại giao điểm, ngược lại yT cắt cạnh tại 1 giao điểm. III.Chương trình 1. Hàm vẽ hệ trục tọa độ void truc() { setcolor(14); //0y line(320,0,320,480); moveto(318,2);lineto(320,0);lineto(322,2); outtextxy(300,10,"y"); //0x line(0,240,640,240); moveto(638,238);lineto(640,240);lineto(638,242); outtextxy(620,250,"x"); //0 outtextxy(307,245,"O"); //chiakhoang int i; i=320-6*tile; while(i<320+6*tile) {line(i,238,i,242); i+=tile;} int j; j=240-6*tile; while(j<240+6*tile) {line(318,j,322,j); j+=tile;} } Kết quả của hàm: 2. Tính giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của tung độ và hoành độ //min, max x for (i=2;i<=n;i++)if (max<x[i]) max=x[i]; mx=x[1]; for (i=2;i<=n;i++)if (x[i]<mx) mx=x[i]; //min, max y my=y[1]; for (i=2;i<=n;i++) {if (my>y[i]) my=y[i]; if (may<y[i]) may=y[i]; } 3. Hàm kiểm tra tính tương đối của điểm với đa giác Hàm trả về kết quả là true nếu điểm đó nằm trong đa giác và false nếu điểm đó nằm ngoài đa giác bool namtrong(int a, int b) {int dem=0; for (int i=1;i<n+1;i++) if ((b==y[i]) &&(a<=x[i])) {if (((y[i-1]<b)&&(y[i+1]>b))||((y[i-1]>b)&&(y[i+1]<b))) dem=dem+1; else {if (((y[i-1]<b)&&(y[i+1]<b))||((y[i-1]>b)&&(y[i+1]>b))) dem=dem+2;} } else if ((min2so(y[i],y[i+1])<b)&&(max2so(y[i],y[i+1])>b)) { if (x[i]==x[i+1]) {if (a<=x[i]) {dem=dem+1;} } else if (y[i]==y[i+1]) {if (a<=max2so(x[i],x[i+1])) {dem=dem+2;}} else { k=float (y[i+1]-y[i])/(x[i+1]-x[i]); m = float (y[i]-float (y[i+1]-y[i])/(x[i+1]-x[i])*x[i]); gd=float (b-float (y[i]-float (y[i+1]-y[i])/(x[i+1]-x[i])*x[i]))/(float (y[i+1]-y[i])/ (x[i+1]-x[i])); if (a<=gd) {dem=dem+1;} } } if (dem%2==1) return true; else return false; } 4. Kết quả tô màu. 5. Chương trình cài đặt #include <conio.h> #include <stdio.h> #include <iostream.h> #include <graphics.h> #include <math.h> int n,i,j,color=15; int x[100],y[100]; int mx, max=x[1]; int my, may=y[1]; . tháng 2 năm 2013 Thuật toán Scanline Trong đồ họa máy tính có khá nhiều thuật toàn tô màu (Scanline, tô loang ) cho 1 vùng kín (đặc) như các đa giác, các đường tròn Xong mỗi thuật toán lại tỏ ra. đối với từng bài toán cụ thể. Với thuật toán tô màu theo dòng quét (Scanline) , khi tô màu cho một vùng kín đôi khi cần phải xác định cho được các trường hợp đặc biệt của bài toán để sao cho. này nhằm xác định các trường hợp đặc biệt của bài toán tô màu đa giác cũng như cách xử lý chúng để cho kết quả tô chính xác bằng thuật toán Scanline. I. Ý Tưởng. -Duyệt qua tất cả các đỉnh của