开窗裁减

最新推荐文章于 2024-08-02 20:52:12 发布

chu_qun

最新推荐文章于 2024-08-02 20:52:12 发布

阅读量855

点赞数

分类专栏：地图数据格式与应用（GIS GPS）文章标签：图形算法测试引擎平台 c

地图数据格式与应用（GIS GPS）专栏收录该内容

12 篇文章

订阅专栏

开窗裁减

2007-08-17 15:55

在计算机图形学中，开窗裁减是一项基本操作，在显示图形子集的过程中，按照显示窗口的形状，对图形集合延窗口边线裁减，保留当前窗口内的部分，裁减掉窗口外的部分。地图标注也是基于这个基础，对窗口内的图形进行标注，同时控制标注的位置。开窗裁减是图形显示和标注的基础，在GIS平台内核每一步显示中，都要调用此功能，它的效率将直接影响整个地图显示的效率，本文将重点介绍如何进行矩形开窗裁减。

矩形开窗裁减是最简单，也是最常用的一种裁减方式，折线、多边形的裁减都可以化归为线段的裁减，下面就讨论线段的矩形开窗裁减。有关开窗裁减的算法，已经比较成熟了，比较著名的算法有：Cohen-Sutherland 编码算法、梁友栋-Barsky算法，以及这些方法的改进。这里我们介绍Cohen-Sutherland 编码算法。

线段裁减效率的瓶颈主要在线段求交判断上，建立方程求线段交点运算比较耗CPU时间，同时运算也是比较频繁的，减少不必要的线段求交是提高效率的关键。Cohen-Sutherland 编码算法，是用四个比特bit对平面9个区域进行编码，编码方法如图，

线段的端点落在哪个区域，线段的端点就拥有该区域的编码，如图：

图中线段a的两端点A（0100）、A‘（0010）；线段d的两端点D（0000）、D’（0000）；线段g的两端点G（1000）、G‘（1010）；等等，以此类推，其他线段的两端点的编码也可以得到。对于一条线段，如果把两个端点的编码进行“按位与”运算，结果为两大类情况：

一，“按位与”结果非零，表明线段两端点位于同侧，不予裁减显示，如，线段g ；

二，“按位与”结果为零，这种情况又可以分为三种类型，

1，两端点编码都为0000，则该线段全部位于窗口内而被显示，如，线段d，

2，其中只有一个端点的编码为0000，则该线段与窗口有一个交点，如，线段e，

3，两个端点的编码都不为0000，则该线段与窗口有两个交点或者无交点，如，线段a,两端点都不为0000，与窗口无交点，线段f,两端点都不为0000，与窗口有两个交点。

以上就是Cohen-Sutherland 编码算法的思路，在同侧的线段“按位与”结果非零，容易排除，全部在窗口内的线段，也比较容易确定，其他很多情况需要进一步判断和处理，才能确定如何进行裁减，而这一判断处理过程通常需要进行线段求交，如何有效地确定线段与窗口的交点，以及如何有效地排除与窗口无交点的情况，从而达到有效减少相交运算的次数，将是下面要重点考虑的，本文将对此情况进行详细地分析。

我们知道，线段与窗口的交点个数，只有三种可能：1，无交点；2，一个交点；3，两个交点。下面我们就各种情况给予详细说明。

线段两端点编码进行“按位与”运算，结果非零，表明线段位于同侧，应予以排除，无需裁减显示。

以下情况为线段两端点编码进行“按位与”运算，当结果为非零的时候，再进行“按位或”运算。

一、当“按位或”运算结果等于0000，表明两端点都在窗口内，应予以保留，无需裁减。

二、当“按位或”运算结果等于“上下左右”区域的编码，即 1000 、 0100 、 0010 、 0001 这四个数，根据“按位或”的结果，即可判断线段与哪个窗口边线相交。

三、当“按位或”运算结果等于1100、0011。表明两端点分别位于对面的区域内，即“上下”或者

“左右”，根据根据“按位或”的结果，即可判断是与上下两个边线求交裁减，或者左右两个边线求交

裁减。

四、当“按位或”运算结果等于 1001 、 0101 、 1010 、 0110 ，即结果等于四个角区域的编码，这种情况分两类：一类是其中一个端点位于 0000 区域内，只存在一个交点，需要进行一次求交运算测试，判断需要与哪条窗口边线求交裁减；一类是两个端点都位于相邻的斜对角区域，存在两个交点或者无交点，也是需要一次求交测试，才能判断。这两类通过通过判断是否有端点的编码是 0000 来进一步区分。