计算机图形学基础（OpenGL版）实验四 直线裁剪

计算机图形学基础 实验四 直线裁剪

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1．实验目的：

了解二维图形裁剪的原理（点的裁剪、直线的裁剪、多边形的裁剪），利用VC+OpenGL实现直线的裁剪算法。

2．实验内容：

（1） 理解直线裁剪的原理（Cohen-Surtherland算法、梁友栋算法）

（2） 利用VC+OpenGL实现直线的编码裁剪算法，在屏幕上用一个封闭矩形裁剪任意一条直线。

（3） 调试、编译、修改程序。

3．实验原理：

编码裁剪算法中，为了快速判断一条直线段与矩形窗口的位置关系，采用了如图A.4所示的空间划分和编码方案。

裁剪一条线段时，先求出两端点所在的区号code1和code2，若code1 = 0且code2 = 0，则说明线段的两个端点均在窗口内，那么整条线段必在窗口内，应取之；若code1和code2经按位与运算的结果不为0，则说明两个端点同在窗口的上方、下方、左方或右方。这种情况下，对线段的处理是弃之。如果上述两种条件都不成立，则按第三种情况处理。求出线段与窗口某边的交点，在交点处把线段一分为二，其中必有一段完全在窗口外，可弃之，对另一段则重复上述处理。

4．实验代码不再贴出，自行按照课本上的来吧

5．实验提高代码

#include "Dependencies\glew\glew.h"
#include "Dependencies\freeglut\freeglut.h"
#include <amp_graphics.h>


#define LEFT_EDGE  1
#define RIGHT_EDGE  2
#define BOTTOM_EDGE 4
#define TOP_EDGE 8



void LineGL(int x0, int y0, int x1, int y1)
{
	glBegin(GL_LINES);
	glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f); glVertex2f(x0, y0);
	glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f); glVertex2f(x1, y1);
	glEnd();
}                                                  //画从(x0,y0)到(x1,y1)的直线


struct Rectangle                                   //矩形的结构体
{
	float xmin, xmax, ymin, ymax;
};
struct Rectangle rect;
int x0, yy0, x1, yy1, flag = 1;

int CompCode(int x, int y, struct Rectangle rect)    //编码函数
{
	int code = 0x00;                                  //code初值赋0
	if (y<rect.ymin)                                 //y在矩形的下边
		code = code | 4;                                //code=0100；
	if (y>rect.ymax)                                 //y在矩形的上边
		code = code | 8;                                //code=1000;
	if (x>rect.xmax)                                 //x在矩形的右边
		code = code | 2;                                //code=0010；
	if (x<rect.xmin)                                 //x在矩形的左边
		code = code | 1;                                //code=0001;
	return code;
}



//输入结构体rect，直线两个点的数值
//输出裁剪后的线段
//主要功能:线段的裁剪
int cohensutherlandlineclip(struct Rectangle rect, int &x0, int &y0, int &x1, int &y1)       //裁剪直线
{
	int accept, done;
	float x, y;
	accept = 0;
	done = 0;

	int code0, code1, codeout;
	code0 = CompCode(x0, y0, rect);
	code1 = CompCode(x1, y1, rect);
	do {
		if (!(code0 | code1))                //整个线段在窗口内                            
		{
			accept = 1;
			done = 1;
		}
		else if (code0 & code1)
		{
			done = 1;
			flag = 0;//整个线段在窗口外
		}
		else
		{
			if (code0 != 0)
				codeout = code0;
			else
				codeout = code1;

			if (codeout&LEFT_EDGE)
			{                                               //线段与左边界相交
				y = y0 + (y1 - y0)*(rect.xmin - x0) / (x1 - x0);
				x = (float)rect.xmin;//将端点设置在区域的边界之上
			}
			else if (codeout&RIGHT_EDGE)
			{                                               //线段与右边界相交
				y = y0 + (y1 - y0)*(rect.xmax - x0) / (x1 - x0);
				x = (float)rect.xmax;
			}
			else if (codeout&BOTTOM_EDGE)
			{                                                //线段与下边界相交
				x = x0 + (x1 - x0)*(rect.ymin - y0) / (y1 - y0);
				y = (float)rect.ymin;
			}
			else if (codeout&TOP_EDGE)
			{                                                //线段与上边界相交
				x = x0 + (x1 - x0)*(rect.ymax - y0) / (y1 - y0);
				y = (float)rect.ymax;
			}

			if (codeout == code0)
			{
				x0 = x; y0 = y;
				code0 = CompCode(x0, y0, rect);
			}
			else
			{
				x1 = x; y1 = y;
				code1 = CompCode(x1, y1, rect);
			}
		}
	} while (!done);

	if (accept)
		LineGL(x0, y0, x1, y1);
	return accept;
}

void myDisplay()
{
	glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
	glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
	glRectf(rect.xmin, rect.ymin, rect.xmax, rect.ymax);
	if (flag)
		LineGL(x0, yy0, x1, yy1);

	glFlush();
}
void Init()
{
	glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 0.0);
	glShadeModel(GL_FLAT);
	rect.xmin = 100;
	rect.xmax = 300;
	rect.ymin = 100;
	rect.ymax = 300;

	x0 = 50, yy0 = 50, x1 = 450, yy1 = 90;                               //设置两个端点坐标
	printf("Press key 'c' to Clip!\nPress key 'r' to Restore!\n");
}
void Reshape(int w, int h)
{
	glViewport(0, 0, (GLsizei)w, (GLsizei)h);
	glMatrixMode(GL_PROJECTION);
	glLoadIdentity();
	gluOrtho2D(0.0, (GLdouble)w, 0.0, (GLdouble)h);
}
void keyboard(unsigned char key, int x, int y)
{
	switch (key)                                            //按键盘上字母c裁剪，字母r恢复原状，字母x退出。
	{
	case 'c':
		cohensutherlandlineclip(rect, x0, yy0, x1, yy1);
		glutPostRedisplay();
		break;
	case'r':
		Init();
		flag = 1;
		glutPostRedisplay();
		break;
	case'x':
		exit(0);
		break;
	default:
		break;
	}
}
int main(int argc, char *argv[])
{
	glutInit(&argc, argv);
	glutInitDisplayMode(GLUT_RGB | GLUT_SINGLE);
	glutInitWindowPosition(100, 100);
	glutInitWindowSize(640, 480);
	glutCreateWindow("Hello World!");
	Init();
	glutDisplayFunc(myDisplay);
	glutReshapeFunc(Reshape);
	glutKeyboardFunc(keyboard);
	glutMainLoop();
	return 0;
}