图形学实验报告直线段的裁剪算法.doc

图形学实验报告直线段的裁剪算法 本实验报告的主要目标是熟悉图形裁剪的基本知识，并掌握 Cohen-Sutherland 直线裁剪算法。该算法是图形学中的一种常用算法，用于裁剪直线段，使其在矩形窗口内显示。 实验目的： 1. 熟悉图形裁剪的基本知识 2. 掌握 Cohen-Sutherland 直线裁剪算法 实验内容： 在矩形窗口的裁剪算法中，考虑到构成图形的基本元素就是线段，曲线可看成是有很多小线段逼近而成的，因此，讨论线段的裁剪算法更为实用。 Cohen-Sutherland 裁剪算法的思路是将线段的两端点相对于矩形窗口的位置关系仅有三种： 1. 完全落在窗口内 2. 完全落在窗口外 3. 部分落在窗口内，部分落在窗口外 要想判断线段和窗口的位置关系，只要找到线段的两端点相对于矩形窗口的位置即可。线段的两端点相对于矩形窗口的位置可能会有以下几种情况： 1. 线段的两个端点均在窗口内，这时线段全部落在窗口内，完全可见，应予以保留。 2. 线段的两个端点均在窗口边界线外同侧，这时线段全部落在窗口外，完全不可见，应予以舍弃。 3. 线段的一个端点在窗口内，另一个端点在窗口外，这时线段部分可见，应求出线段与窗口边界线的交点，从而得到线段在窗口内的可见部分。 Cohen-Sutherland 裁剪算法的具体步骤是： 步骤 1：根据编码规则，对线段的两个端点进行编码。 步骤 2：根据线段的两端点编码判断线段相对于窗口的位置关系，从而决定对线段如何剪取。 在编码规则中，使用四位二进制数 C3C2C1C0 对 9 个区域进行编码，编码规则如下： 第 0 位 C0：当线段的端点在窗口的左边界之左时，该位编码为 1，否则，该位编码为 0。 第 1 位 C1：当线段的端点在窗口的右边界之右时，该位编码为 1，否则，该位编码为 0。 第 2 位 C2：当线段的端点在窗口的下边界之下时，该位编码为 1，否则，该位编码为 0。 第 3 位 C3：当线段的端点在窗口的上边界之上时，该位编码为 1，否则，该位编码为 0。 然后，根据线段的两端点编码判断线段相对于窗口的位置关系： 1. 两端点编码全为 0000 时，说明线段完全位于窗口内，是完全可见的，于是显示此线段。 2. 两端点编码逐位逻辑与不为 0 时，说明线段的两个端点位于窗口外同侧，即此线段完全位于窗口外，是完全不可见的，于是全部舍弃，不显示此线段。 3. 两端点编码逐位逻辑与为 0 时，说明此线段或者部分可见，或者完全不可见。此时需要计算出线段与窗口某一边界线或边界线的延长线的交点，若交点在窗口边界线的延长线上，则说明该线段完全位于窗口外，不予以显示；若交点在窗口边界线上，则对以其中一个交点为分割点的两端线段，再分别对其端点进行编码，并按照上述（1）和（2）进行判断。 Cohen-Sutherland 裁剪算法是一种常用的图形裁剪算法，通过对线段的两端点相对于矩形窗口的位置关系的判断，可以实现对线段的裁剪，使其在矩形窗口内显示。