《计算机图形学》实习指导书20140430

第一章VC编程基础（3）用同样的方法，将鼠标右键响应函数、鼠标移动响应函数加到程序中，只是在

#endifCStatusBarm_wndStatusBar;3）修改staticUINTindicators[]数组staticUINTindicators[]={ID_SEPARATOR,//statuslineindicator//ID_INDICATOR_CAPS,//ID_INDICATOR_NUM,//ID_INDICATOR_SCRL,ID_SEPARATOR,//statuslineindicatorID_SEPARATOR,//statuslineindicatorID_SEPARATOR,//statuslineindicator};4）将CMainFrame::OnCreate函数中的内容作如下修改：//if(!m_wndToolBar.CreateEx(this,TBSTYLE_FLAT,WS_CHILD|//WS_VISIBLE|CBRS_TOP//|CBRS_GRIPPER|CBRS_TOOLTIPS|CBRS_FLYBY|//CBRS_SIZE_DYNAMIC)||//!m_wndToolBar.LoadToolBar(IDR_MAINFRAME))if(!m_wndToolBar.Create(this)||!m_wndToolBar.LoadToolBar(IDR_MAINFRAME)){TRACE0("Failedtocreatetoolbar\n");return-1;//failtocreate}5）在CMainFrame::OnCreate函数中最后一个语句前增加下列语句：m_wndToolBar.EnableDocking(CBRS_ALIGN_ANY);EnableDocking(CBRS_ALIGN_ANY);DockControlBar(&m_wndToolBar);xx=point.x; //取出坐标信息sprintf(p1,“%4d”,xx); //转化为字符串m_wndStatusBar.SetPaneText(2,p1,TRUE);//在第2个区域显示x坐标m_wndStatusBar.SetPaneText(3,p1,TRUE);//在第3个区域显示y坐标获得文档类指针CClientDCht(this); //定义当前绘图设备if(MenuID==1){//DDA直线//第一次按键将第一点保留在文档类数组中pDoc->group[PressNum]=point;//第二次按键保留第二点，用文档类画线pDoc->group[PressNum]=point;PressNum=0;//程序画图

//定义数组，public:voidDDALine(CClientDC*DCPoint);//定义函数CPenpen(0,0,RGB(255,0,0));//定义一支新笔CPen*pOldPen=DCPoint->SelectObject(&pen);//绘图设备选新笔，//同时保留旧笔DCPoint->SetROP2(R2_COPYPEN);//绘图方法为直接画DCPoint->MoveTo(group[0]); //抬笔到第一点，第一点由鼠标事先确定，//存放在group[0]DCPoint->LineTo(group[1]); //画到第二点，第二点由鼠标事先确定，//存放在group[1]DCPoint->SelectObject(pOldPen); //恢复旧笔}mPointOrign=point；mPointOld=point;;//记录第一点pDC.SetROP2(R2_NOT);//设置异或方式pDC.MoveTo(mPointOrign);pDC.LineTo(mPointOld);//擦旧线pDC.MoveTo(mPointOrign);pDC.LineTo(point);//画新线

第二章图形生成1、理论分析1,xi第六种直线是垂直线，要求x0=x1,y0<y1。绘制程序如下：for(y=y0;y<=y1;y++){setpixel(x0,y,RGB(255,0,0));}对于一条任意给定的直线段，首先要判断是否为水平或垂直线；如果是按照水平、垂直线绘制方法绘出；如果不是，就要调整起始、终止端点，判断属于1、2、3、4中的哪一类，然后根据类别选择相应的绘制方法。DCPoint->SetROP2(R2_COPYPEN);//绘图方法为直接画//直线端点由鼠标确定后存放在group[0]、group[1]垂直线if(y0==y1)//水平线

x=x0;x0=x1;x1=x;//交换起始、终止点x=y0;y0=y1;y1=x;根据该算法，对于圆心为（0，0），半径为R的圆，绘图的起点为（0，R），d0=3-2R，递推公式为 xi+1=xi+1,当di>0 时，yi+1=yi–1,di+1=di+4(xi-yi)+10;当 di≤0时，yi+1=yi，di+1=di+4xi+6；结束条件为 xi>y i。根据对称条件，找到一个圆上点（x,y），可以同时确定其他7个点（x,-y），（-x,y），（-x,-y），（y,x），（y,-x），（-y,x），（-y,-x）。对于圆心在任意点（x0,y0）的圆，可以使用上述方法，只是在绘点时，将（x,y）等8个点绘制成（x+x0,y+y0）。实现程序如下：获得文档类指针定义当前绘图设备第二次按键保留第二点，用文档类画线程序画图Bresenham圆if(PressNum==0){//第一次按键将第一点保留在mPointOrign

mPointOld=point;//记录第一点elseif(PressNum==1){//第二次按键调用文档类画圆程序画图

pDC.SelectStockObject(NULL_BRUSH);//画空心圆DCPoint->SetROP2(R2_COPYPEN);//绘图方法为直接画根据该算法，对于圆心为(x0,y0)，半径为R的圆，绘图的起点为(x0,y0+R)，d0=0，递推公式为：当di<0时，xi+1=xi+1，yi+1=yi,di+1=di+2(xi-x0)+1;当di≥0时，xi+1=xi，yi+1=yi-1，di+1=di-2(yi-y0)+1；结束条件为yi≤y0。根据对称条件，找到一个圆上点（x,y），可以同时确定其他3个点(x,2y0-y）,(2x0-x,y),(2x0-x,2y0-y)。在绘点时，每求处一个点(x,y）,应同时绘出其它3个点。实现程序如下：if(MenuID==3||MenuID==4){//Bresenham圆以及正负法圆pDoc->BCircle(&ht,mPointOrign,point);ReleaseCapture();}elseif(PressNum==1&&MenuID==4){//第二次按键调用画圆程序画图PressNum=0;pDoc->ZCircle(&ht,mPointOrign,point);ReleaseCapture();}if(（MenuID==3||MenuID==4)&&PressNum==1){DCPoint->SetROP2(R2_COPYPEN);//绘图方法为直接画CMy200032590100Doc*pDoc=GetDocument();//获得文档类指针pDoc->PointNum=0;//初始化CMy200032590100Doc*pDoc=GetDocument();//获得文档类指针CClientDCht(this); //定义当前绘图设备pDoc->Bezier(&ht,1);//绘制Bezier函数MenuID=6; //将下面的操作改为修改控制点位置PressNum=0;}CView::OnRButtonDown(nFlags,point);}if(MenuID==6&&PressNum==0){//在控制点数组中，逐个寻找 pDoc->Bezier(&pDC,1);//擦除十字标志和旧线pDoc->group[SaveNumber]=point;//记录新控制点

pDoc->Bezier(&pDC,1);//画十字标志和新曲线

CMy200032590100Doc*pDoc=GetDocument();//获得文档类指针pDC.SetROP2(R2_NOT);//设置异或方式for(inti=0;i<pDoc->PointNum;i++){//消除所有光标pDoc->Bezier(&pDC,0);//绘制Bezier函数MenuID=5; //将下面的操作改回Bezier曲线方式CPointp[1000];//设置一个数组存储完整的Bezier曲线控制点p[i++]=group[j++];//先将第1，2号点存入数组p[i++]=group[j++];while(j<=PointNum-2)//存入奇、偶号点，生成并存入插入点

for(j=0;j<i-3;j+=3)//控制点分组，分别生成各段曲线

if(mode)//mode=1时，以异或方式画可擦除的黑色曲线，用于调整形状else//mode=0时，画红色的正式曲线

dt=1.0/n;//参数t的间隔，分10段，即用10段直线表示一段曲线pDC->MoveTo(p1);//移到起点for(i=1;i<=n;i++)//用Bezier参数方程计算曲线上等间隔的10个点

SetPixel()，该函数原型如下:COLORREFSetPixel(intx,inty,COLORREFcrColor);COLORREFSetPixel(POINTpoint,COLORREFcrColor);不难看出，参数crColor即代表设置对应坐标的像素的颜色，因此，只需将先前程序中的crColor参数改为我们想要的颜色，就能改变生成的图形的颜色。程序实现//定义数组，classCcolorDialog:publicCCommonDialog。SetPixel()中的最后一个参数修改为成员变量CDC::TextOut,CDC::SetTextColor。BOOLTextOut(intx,inty,constCString&str);该函数用于在坐标为(x,y)处显示文字str。virtualCOLORREFSetTextColor(COLORREFcrColor);插入一个新的对话框模板资源，以攻输入所需的字符串参数。使用Ctrl+R插入新对话框资源，如下图：双击设计好的模板，为对话框资源添加一个类。然后使用Ctrl+W打开类向导，为三个编辑框添加变量，如下图所示：给对话框类CDrawCharDlg添加两个成员变量：classCDrawCharDlg:publicCDialog{//Constructionpublic: CDrawCharDlg(CWnd*pParent=NULL);//standardconstructorpublic: CFontm_fnt;//保存字体 COLORREFm_clrText;//保存颜色//DialogData //{{AFX_DATA(CDrawCharDlg) enum{IDD=IDD_DIALOG_DRAWCHAR}; CString m_strString; int m_nY; int m_nX;…………..}并在构造函数将其初始化：CDrawCharDlg::CDrawCharDlg(CWnd*pParent/*=NULL*/) :CDialog(CDrawCharDlg::IDD,pParent){ //{{AFX_DATA_INIT(CDrawCharDlg) m_strString=_T(""); m_nY=0; m_nX=0; m_clrText=RGB(0,0,0); //}}AFX_DATA_INIT}用Ctrl+W打开类向导，为“字体”按钮添加消息响应函数：voidCDrawCharDlg::OnButtonFont(){ //TODO:Addyourcontrolnotificationhandlercodehere CFontDialogdlg; if(dlg.DoModal()==IDOK) { m_fnt.DeleteObject(); LOGFONTLogFnt; dlg.GetCurrentFont(&LogFnt);//保存所选字体 m_fnt.CreateFontIndirect(&LogFnt);//创建所选字体 m_clrText=dlg.GetColor();//获得所选颜色 }}上述函数中使用的CFontDialog是MFC中自带的用于选择字体的对话框。至此，已完成所有数据接收的部分，接下来要做的就是将字符按照接收到的信息显示到屏幕上。首先在视图类的.cpp文件的开头添加如下代码，将对话框的头文件包含进来：#include"stdafx.h"#include".h"#include".h"#include"View.h"#include"DrawCharDlg.h"#ifdef_DEBUG#definenewDEBUG_NEW……………然后为菜单项“字符”添加消息响应函数：voidCMyView::OnDrawChar(){ //TODO:Addyourcommandhandlercodehere CDC*pDC=GetDC(); CDrawCharDlgdlg; if(dlg.DoModal()==IDOK) { CFont*pfntOld=pDC->SelectObject(&dlg.m_fnt);//保存旧字体 pDC->SetTextColor(dlg.m_clrText);//设置颜色 pDC->TextOut(dlg.m_nX,dlg.m_nY,dlg.m_strString);//画到屏幕上 pDC->SelectObject(pfntOld);//还原旧字体 } ReleaseDC(pDC);}至此，字符的显示已全部完成。第三章图形变换CMy200032590100Doc*pDoc=GetDocument();//获得文档类指针pDoc->GenerateGraph(&pDC);//调用文档类函数在屏幕上生成图形group[0].x=100;group[0].y=100;//图形数据准备DrawGraph(pDC);//画图形}if(MenuID==11){//平移mPointOld=point;//记录第一点//根据两点间距计算平移量for(inti=0;i<pDoc->PointNum;i++)//根据平移量计算新图形坐标{ht.MoveTo(mPointOrign);//擦除橡皮筋pDoc->DrawGraph(&ht);//生成新图形转化为字符串m_wndStatusBar.SetPaneText(2,p1,TRUE);//在第2个区域显示x坐标sprintf(p1,"%4d",yy);在第3个区域显示y坐标擦旧线画新线CMy200032590100Doc*pDoc=GetDocument();//获得文档类指针if(MenuID==15){//对称变换mPointOld=point;//记录第一点pDoc->Symmetry(mPointOrign,point);//进行对称变换pDoc->DrawGraph(&ht);//生成新图形擦旧线矩阵1b[0][0]=ca;b[0][1]=sa;b[0][2]=0;//矩阵2a[0][0]=b[0][0]*c[0][0]+b[0][1]*c[1][0]+b[0][2]*c[2][0];//矩阵1、2合并矩阵3c[0][0]=b[0][0]*a[0][0]+b[0][1]*a[1][0]+b[0][2]*a[2][0];//矩阵1、2、3 合并b[0][0]=ca;b[0][1]=-sa;b[0][2]=0;//矩阵4

a[0][0]=b[0][0]*c[0][0]+b[0][1]*c[1][0]+b[0][2]*c[2][0];//矩阵1、2、3、4合并c[0][0]=b[0][0]*a[0][0]+b[0][1]*a[1][0]+b[0][2]*a[2][0];//所有矩阵合并

for(i=0;i<PointNum;i++)//利用复合矩阵对所有图形点坐标进行变换

第四章图形显示if(MenuID==20){//种子填充:画边界 mPointOld1=point;//记录第一点PressNum++;ht.MoveTo(mPointOrign);//擦除橡皮筋pDoc->group[0]=mPointOrign;//借助DDA直线函数画边界擦旧线画新线if(MenuID==20&&PressNum>0){//种子填充

ht.MoveTo(mPointOrign);//擦除橡皮筋ht.LineTo(point);pDoc->group[0]=mPointOld1;//封闭多边形pDoc->group[1]=mPointOrign;pDoc->DDALine(&ht);PressNum=0;MenuID=21;//改变操作方式为种子点选取ReleaseCapture();if(MenuID==21){//确定种子点，填充

pDoc->SeedFill(&ht,point);PressNum=0;MenuID=20;//设置决定顶点操作方式}CView::OnLButtonDown(nFlags,point);}intsavex,xleft,xright,pflag,x,y,num;CPointstack_ptr[200];/堆栈pDC->SetROP2(R2_COPYPEN);//绘图方法为直接画num=0;//num为堆栈中的种子数stack_ptr[num++]=seedpoint;while(num>0){x=stack_ptr[--num].x;y=stack_ptr[num].y;pDC->SetPixel(x,y,RGB(255,0,0));savex=x;x++;while(pDC->GetPixel(x,y)!=RGB(255,0,0))//向右填充，直到边界{pDC->SetPixel(x++,y,RGB(255,0,0));};xright=x-1;x=savex-1;while(pDC->GetPixel(x,y)!=RGB(255,0,0))//向左填充，直到边界{pDC->SetPixel(x--,y,RGB(255,0,0));};xleft=x+1;x=xleft;y++;//在扫描线下一行搜索未填充区域pflag=1;while(x<xright){if(pDC->GetPixel(x,y)!=RGB(255,0,0)&&pflag==1){边界后的第一个未填充区域像素stack_ptr[num].x=x;stack_ptr[num++].y=y;x++;}if(pDC->GetPixel(x,y)==RGB(255,0,0))pflag=1;//pflag=1表示填充区域或边界elsepflag=0;//pflag=0表示未填充区域x++;}x=xleft;y-=2; pflag=1;//在扫描线上一行搜索未填充区域while(x<xright){if(pDC->GetPixel(x,y)!=RGB(255,0,0)&&pflag==1){stack_ptr[num].x=x;stack_ptr[num++].y=y;x++;}if(pDC->GetPixel(x,y)==RGB(255,0,0)) pflag=1;elsepflag=0;x++;}}}if(MenuID==22){//边缘填充选顶点if(MenuID==22){//边缘填充选点结束 voidCMy200032590100Doc::EdgeFill(CClientDC*pDC) {inti,xr,x1,y1,x2,y2,y;floatm,x;CPenpen;pen.CreatePen(PS_SOLID,1,RGB(0,255,255));//确定填充颜色，由该颜色与背景//色异或混合而成pDC->SetROP2(R2_XORPEN);//绘图方法为异或CPen*pOldPen=pDC->SelectObject(&pen);xr=0;for(i=0;i<PointNum;i++)//找出边界盒右边界参数{if(xr<group[i].x)xr=group[i].x;}for(i=0;i<PointNum-1;i++)

{x1=group[i].x;x2=group[i+1].x;//取一条边y1=group[i].y;y2=group[i+1].y;if(y1!=y2){if(y1>y2)//确保（x1,y1）为下端点{y=y1;y1=y2;y2=y; y=x1;x1=x2;x2=y;}m=(float)(x2-x1)/(float)(y2-y1);x=x1;//m为相邻扫描线之间边的x增量for(y=y1+1;y<=y2;y++){x+=m;//确定边缘点pDC->MoveTo((int)x,y);//从边缘点一直画到边界盒右端pDC->LineTo(xr,y);} }}pDC->SelectObject(pOldPen);}1、理论分析扫描线填充算法运用了复杂的数据结构，且在填充过程中需要反复排序，编程难度较大。VC类库中的函数CDC::Polygon()实现了扫描线填充算法功能。实际上我们所学的计算机图形学所有算法都能通过引用VC类库提供的函数（或函数组合）加以实现。本节通过引用函数CDC::Polygon()，来说明如何应用VC类函数。函数CDC::Polygon(LPPOINTlpPoints,intnCount)有两个参数，lpPoints是一个数组，用来存储多边形的顶点，nCount是一个表示顶点数量的整形数。按照要求准备好这两个参数，就可以调用函数了。2、操作说明操作与边缘填充完全一样。在选取菜单项后，用鼠标左键依次选取多边形顶点；在前一个顶点确定、鼠标移动时，用一根橡皮筋表示前一顶点与当前点之间的连线，以方便当前边的确定；最后用右键结束选点，程序将最后一个顶点与第一个顶点用线连接起来，以表示还有这样一条边，确保多边形封闭。3、编程实现1）菜单响应函数建立.打开工程项目，依次点击菜单“查看”、“建立类向导”，出现窗口。在ClassName:栏中选CMy200032590100View；在ObjectIds：栏中选ID_FILL_SCANLINE；在Messages：栏中选COMMAND；点击AddFunction按键，出现函数命名窗口，点击该窗口中的OK按键，该函数在200032590100View.cpp中生成。点击该窗口中的EditCode按键查看、编辑该函数。加入语句如下：CMy200032590100Doc*pDoc=GetDocument();//获得文档类指针pDoc->PointNum=0;//实际上不需要该变量，但为了借鉴边缘填充的部分功//能，与边缘填充保持一致if(MenuID==23){pDoc->group[PressNum]=pDoc->group[0];//封闭多边形ht.MoveTo(pDoc->group[PressNum-1]);//擦除ht.LineTo(pDoc->group[0]);for(i=0;i<PressNum;i++)//擦除ht.LineTo(pDoc->group[i+1]);CPenpen(PS_SOLID,1,RGB(255,0,0));//设置多边形边界颜色（即画笔）CPen*pOldPen=ht.SelectObject(&pen);CBrushbrush(RGB(0,255,0));//设置多边形填充颜色（即画刷）CBrush*pOldBrush=ht.SelectObject(&brush);ht.SetROP2(R2_COPYPEN); //设置直接画方式ht.Polygon(pDoc->group,PressNum);//调用多边形扫描线填充函数ht.SelectObject(pOldPen);//恢复系统的画笔、画刷颜色设置ht.SelectObject(pOldBrush);PressNum=0;pDoc->PointNum=0;//初始化参数，为下一次操作做准备ReleaseCapture();}第五章二维裁剪CMy200032590100Doc*pDoc=GetDocument();//获得文档类指针#defineXMIN100//定义的窗口参数符号，符号只要在被使用前定义即可#defineLEFT1//定义的几个常数符号code1=encode(x1,y1);//对端点编码code2=encode(x2,y2);if((code1&code2)!=0)return;//完全不可见if((LEFT&code)!=0)//求线段与窗口左边的交点elseif((RIGHT&code)!=0)//求线段与窗口右边的交点elseif((BOTTOM&code)!=0)//求线段与窗口底边的交点elseif((TOP&code)!=0)//求线段与窗口顶边的交点CMy200032590100Doc*pDoc=GetDocument();//获得文档类指针边缘填充选顶点if(MenuID==25){//多边形裁剪pDoc->group[PressNum]=pDoc->group[0];//将第一个顶点作为最后一个顶点//记录顶点数量//用第一条窗口边进行裁剪//用第二条窗口边进行裁剪//用第三条窗口边进行裁剪//用第四条窗口边进行裁剪pDC->MoveTo(group[0]);//绘制裁剪多边形x=XMINif(group[n].x<XMIN&&group[n+1].x<XMIN)//外外，不输出

if(group[n].x>=XMIN&&group[n+1].x>=XMIN)//里里，输出后点

if(group[n].x>=XMIN&&group[n+1].x<XMIN)//里外，输出交点

if(group[n].x<XMIN&&group[n+1].x>=XMIN)//外里，输出交点、后点y=YMAXif(group[n].y>=YMAX&&group[n+1].y>=YMAX)//外外，不输出if(group[n].y<YMAX&&group[n+1].y<YMAX)//里里，输出后点if(group[n].y<YMAX&&group[n+1].y>=YMAX)//里外，输出交点if(group[n].y>=YMAX&&group[n+1].y<YMAX)//外里，输出交点、后点x=XMAXif(group[n].x>=XMAX&&group[n+1].x>=XMAX)//外外，不输出

if(group[n].x<XMAX&&group[n+1].x<XMAX)//里里，输出后点

if(group[n].x<XMAX&&group[n+1].x>=XMAX)//里外，输出交点

if(group[n].x>=XMAX&&group[n+1].x<XMAX)//外里，输出交点、后点

y=YMIN

if(group[n].y<YMIN&&group[n+1].y<YMIN)//外外，不输出

if(group[n].y>=YMIN&&group[n+1].y>=YMIN)//里里，输出后点

if(group[n].y>=YMIN&&group[n+1].y<YMIN)//里外，输出交点

if(group[n].y<YMIN&&group[n+1].y>=YMIN)//外里，输出交点、后点

圆裁剪与直线裁剪和多边形裁剪都不一样，直线裁剪完还是直线，多边形裁剪完还是多边形，而圆裁剪完便有可能不再是圆，所以我们需要修改圆的生成算法，让其能够自主判断是否在矩形框内，若是，则绘出该点像素，若不是，则不绘。在选择裁剪菜单后，立即生成指定窗口。用鼠标左键依次确定圆的圆心和圆上一点。然后立即调用文档类裁剪函数对圆进行裁剪，并用红色标记裁剪结果。在画圆的过程中，依然使用橡皮筋显示圆的位置。编程实现修改然后在voidCMy::BCircle(*DCPoint,CRect*rc){ intr,d,x,y,x0,y0; DCPoint->SetROP2(R2_COPYPEN);//绘图方法为直接画 r=(int)sqrt((p1.x-p2.x)*(p1.x-p2.x)+(p1.y-p2.y)*(p1.y-p2.y));x=0;y=r;d=3-2*r;x0=p1.x;y0=p1.y; while(x<y||x==y) {if(rc->PtInRect(CPoint(x+x0,y+y0))) //判断点是否在矩形框内DCPoint->SetPixel(x+x0,y+y0,);if(rc->PtInRect(CPoint(-x+x0,y+y0))) DCPoint->SetPixel(-x+x0,y+y0,);if(rc->PtInRect(CPoint(x+x0,-y+y0)))DCPoint->SetPixel(x+x0,-y+y0,);if(rc->PtInRect(CPoint(-x+x0,-y+y0)))DCPoint->SetPixel(-x+x0,-y+y0,);if(rc->PtInRect(CPoint(y+x0,x+y0))) DCPoint->SetPixel(y+x0,x+y0,);if(rc->PtInRect(CPoint(-y+x0,x+y0))) DCPoint->SetPixel(-y+x0,x+y0,);if(rc->PtInRect(CPoint(y+x0,-x+y0)))DCPoint->SetPixel(y+x0,-x+y0,);if(rc->PtInRect(CPoint(-y+x0,-