多边形的扫描转换算法、区域填充算法.pdf

【扫描转换算法】 扫描转换算法，也称作光栅化算法，主要用于将几何形状，如多边形，转换成屏幕上的像素表示。在光栅显示系统中，这种算法尤其重要，因为它有效地处理了多边形在二维屏幕上的显示。扫描线算法是其中的一种常见方法，特别适用于处理非自交多边形，即边与边之间没有交点除顶点之外的多边形。 算法的核心思想是沿着屏幕的水平扫描线进行操作。计算扫描线与多边形各边的交点，然后对这些交点进行排序。接着，根据交点的x坐标进行奇偶配对，填充交点间的像素，以此来实现多边形的内部填充。为了优化这个过程，可以使用活性边表（AEL，Active Edge List）来存储与当前扫描线相交的边，其中每个边包含最大扫描线y坐标（ymax）、当前交点x坐标、x增量（Δx）以及指向下一个边的指针。通过更新和管理AEL，算法可以高效地追踪多边形边缘并进行填充。 伪码大致如下： 1. 初始化活性边表（AEL）为空，并将多边形与起始扫描线的交点添加到AEL。 2. 从最低的非空扫描线开始，按顺序处理每一条扫描线。 3. 对AEL中的边按x坐标排序，填充交点间的区域。 4. 更新AEL，考虑下一条扫描线的交点，并将新交点加入AEL。 5. 如果扫描线达到最大y坐标，则从AEL中移除对应的边。 6. 重复这个过程，直到所有扫描线都被处理。 【区域填充算法】 区域填充算法用于给图形的内部填充特定颜色。常见的方法有内点表示法和边界表示法。内点表示法将区域内部所有像素设为同一颜色，而边界表示法则标记边界像素。在实际应用中，区域填充常采用种子算法，从一个或多个种子点开始，逐步扩展颜色到整个连通区域。 扫描线种子算法是一种优化的区域填充方法，尤其适用于4连通区域。它首先从种子点开始填充所在扫描线的区段，然后查找与该区段相连的上下扫描线上的区域，并将这些区段压入堆栈。通过不断出栈并填充新的区段，直到堆栈为空，即完成填充。 在实验中，通常会使用编程环境（如Eclipse和JDK）来实现这些算法，通过编写代码来模拟和验证算法的有效性和效率。实验步骤包括理解和实现扫描线算法的核心逻辑，以及设计和实现区域填充算法，确保算法能正确地填充图形的内部。