Cohen-Sutherland直线裁剪算法.doc

实验三 图形裁剪算法
1. 实验目的：
理解区域编码(Region Code，RC)
设计Cohen-Sutherland直线裁剪算法
编程实现Cohen-Sutherland直线裁剪算法
2. 实验描述：
设置裁剪窗口坐标为：wxl=250;wxr=850;wyb=250;wyt=450;裁剪前如下图所示：

裁剪后结果为：

3.算法设计：
Cohen-Sutherland 直线裁剪算法：
假设裁剪窗口是标准矩形，由上（y=wyt）、下（y=wyb）、左（x=wxl）、右（x=wxr）四条边组成，如下图所示。 延长窗口四条边形成 9个区域。根据被裁剪直线的任一端点 P(x，y)所处的窗口区域位置，可以赋予一组4位二进制区域码C4C3C2C1。

为了保证窗口内直线端点的编码为零，编码规则定义如下：
第一位：若端点位于窗口之左侧，即 xwxr，则 C2=1，否则 C2=0。
第三位：若端点位于窗口之下侧，即 ywyt，则 C4=1，否则 C4=0。
裁剪步骤：
1. 若直线的两个端点的区域编码都为零，即 RC1|RC2=0（二者按位相或的结果为零，即 RC1=0 且RC2=0），说明直线两端点都在窗口内，应“简取”之。
2. 若直线的两个端点的区域编码都不为零，即 RC1&RC2≠0（二者按位相与的结果不为零，即 RC1≠0且 RC2≠0，即直线位于窗外的同一侧，说明直线的两个端点都在窗口外，应“简弃”之。
3. 若直线既不满足“简取”也不满足“简弃”的条件，直线必然与窗口相交，需要计算直线与窗口边界的交点。交点将直线分为两段，其中一段完全位于窗口外，可“简弃”之。对另一段赋予交点处的区域编码，再次测试，再次求交，直至确定完全位于窗口内的直线段为止。
4. 实现时，一般按固定顺序左（x=wxl）、右（x=wxr）、下（y=wyb）、上（y=wyt）求解窗口与直线的交点。

4.源程序：
1）//TestView.h
class CTestView : public CView
{
…….
protected:
double Pointx[2],Pointy[2];//用户绘制的直线
int wxl,wxr,wyb,wyt;//左上与右下
CDC Picture;//内存(预存)DC,防止屏幕闪烁
char m_i; //第一个点还是第二个点
BOOL m_Attatch;
BOOL m_Draw;
unsigned int RC,RC0,RC1;
……..

}

2) //TestView.cpp
#define ROUND(a) int(a+0.5)
#define LEFT 1
#define RIGHT 2
#define BOTTOM 4
#define TOP 8
CTestView::CTestView()
{
//窗口位置坐标
wxl=250;wxr=850;wyb=250;wyt=450;
m_Attatch=FALSE;
m_i=0;
m_Draw=FALSE;
RC0=0;RC1=0;
}

void CTestView::OnDraw(CDC* pDC)
{
CTestDoc* pDoc = GetDocument();
ASSERT_VALID(pDoc);
// TODO: add draw code for native data here
CRect Rect;
GetClientRect(&Rect);//获得客户区的大小
CBitmap Bitmap,*pBitmap;
Bitmap.LoadBitmap(IDB_BITMAP1);
CDC MemDC;
MemDC.CreateCompatibleDC(GetDC());
pBitmap=MemDC.SelectObject(&Bitmap);
MemDC.BitBlt(0,0,Rect.Width(),Rect.Height(),&Picture,0,0,SRCCOPY);
MemDC.TextOut((wxl+wxr)/2,wyb-20,"窗口");//窗口标题
//绘制窗口和直线
CPen Pen3,*pOldPen3;//定义3个像素宽度的画笔
Pen3.CreatePen(PS_SOLID,3,RGB(0,0,0));
pOldPen3=MemDC.SelectObject(&Pen3);
MemDC.MoveTo(wxl,wyt);MemDC.LineTo(wxr,wyt);
MemDC.LineTo(wxr,wyb);MemDC.LineTo(wxl,wyb);
MemDC.LineTo(wxl,wyt);MemDC.SelectObject(pOldPen3);
Pen3.DeleteObject();
CPen Pen1,*pOldPen1;//定义1个像素宽度的画笔
Pen1.CreatePen(PS_SOLID,1,RGB(0,255,255));
pOldPen1=MemDC.SelectObject(&Pen1);
if(m_i>=1)
{
MemDC.MoveTo(ROUND(Pointx[0]),ROUND(Pointy[0]));
MemDC.LineTo(ROUND(Pointx[1]),ROUND(Pointy[1]));
}
MemDC.SelectObject(pOldPen1);
Pen1.DeleteObject();
CDC *dc=GetDC();
dc->BitBlt(0,0,Rect.Width(),Rect.Height(),&MemDC,0,0,SRCCOPY);
MemDC.SelectObject(pBitmap);
}

void CTestView::OnMENUClip()//裁剪菜单函数
{
Cohen();
Invalidate(FALSE)
}

unsigned int CTestView::EnCode(double LinePx,double LinePy)//端点编码函数
{//顺序左右下上
RC=0;
if(LinePxwxr)
{
RC=RC | RIGHT;
}
if(LinePywyt)
{
RC=RC | TOP;
}
return RC;
}

void CTestView:Cohen()//Cohen－Sutherland算法
{
BOOL Change;
double x,y;
RC0=EnCode(Pointx[0],Pointy[0]);
RC1=EnCode(Pointx[1],Pointy[1]);
while(TRUE)
{

Change=FALSE;
if(0 == (RC0|RC1))
{//简取之
return;
}
else if(0!=(RC0 & RC1))
{//简弃之
return;
}
else
{
if(0==RC0)//如果P0点在窗口内，交换P0和P1,保证p0点在窗口外
{
//交换点的坐标值
double TPointx,TPointy;
TPointx=Pointx[0];TPointy=Pointy[0];
Pointx[0]=Pointx[1];Pointy[0]=Pointy[1];
Pointx[1]=TPointx;Pointy[1]=TPointy;
//交换点的编码值
unsigned int TRC;
TRC=RC0;RC0=RC1;RC1=TRC;
}
//按左、右、下、上的顺序裁剪
if(RC0 & LEFT )//P0点位于窗口的左侧
{
x=wxl;//求交点y
y=Pointy[0]+(Pointy[1]-Pointy[0])*(x-Pointx[0])/(Pointx[1]-Pointx[0]);
Pointx[0]=x;Pointy[0]=y;
Change=TRUE;
RC0=EnCode(Pointx[0],Pointy[0]);RC1=EnCode(Pointx[1],Pointy[1]);
}
if(RC0 & RIGHT )//P0点位于窗口的右侧
{
x=wxr;//求交点y
y=Pointy[0]+(Pointy[1]-Pointy[0])*(x-Pointx[0])/(Pointx[1]-Pointx[0]);
Pointx[0]=x;Pointy[0]=y;
Change=TRUE;
RC0=EnCode(Pointx[0],Pointy[0]);RC1=EnCode(Pointx[1],Pointy[1]);
}
if(RC0 & BOTTOM )//P0点位于窗口的下侧
{
y=wyb;//求交点x
x=Pointx[0]+Pointx[1]-Pointx[0])*(y-Pointy[0])/(Pointy[1]-Pointy[0]);
Pointx[0]=x;Pointy[0]=y;
Change=TRUE;
RC0=EnCode(Pointx[0],Pointy[0]);RC1=EnCode(Pointx[1],Pointy[1]);
}
if(RC0 & TOP )//P0点位于窗口的上侧
{
y=wyt;//求交点x
x=Pointx[0]+(Pointx[1]-Pointx[0])*(y-Pointy[0])/(Pointy[1]-Pointy[0]);
Pointx[0]=x;Pointy[0]=y;
Change=TRUE;
RC0=EnCode(Pointx[0],Pointy[0]);RC1=EnCode(Pointx[1],Pointy[1]);
}
if(FALSE==Change)
{
return;
}
}
}
}

void CTestView::OnMENUDrawLine()//绘制直线菜单函数
{
// TODO: Add your command handler code here

if(FALSE==m_Attatch)
{
Picture.CreateCompatibleDC(GetDC());
CBitmap *Bitmap,*pBitmap;
Bitmap=new CBitmap;
Bitmap->LoadBitmap(IDB_BITMAP1);
pBitmap=Picture.SelectObject(Bitmap);
m_Attatch=TRUE;
}
m_Draw=TRUE;
m_i=0;
Invalidate(FALSE);
AfxGetMainWnd()->SetWindowText("Cohen-Sutherland直线裁剪算法");//显示标题
MessageBox("请使用鼠标在屏幕上绘制直线，然后点击裁剪按钮进行裁剪","提示",MB_OKCANCEL);
}

void CTestView::OnLButtonDown(UINT nFlags, CPoint point) //单击鼠标左键函数
{
// TODO: Add your message handler code here and/or call default
if(TRUE==m_Draw)
{
if(m_i<2)
{
Pointx[m_i]=point.x;Pointy[m_i]=point.y;
m_i++;
}
}
CView::OnLButtonDown(nFlags, point);
}

void CTestView::OnMouseMove(UINT nFlags, CPoint point) //鼠标移动函数
{
// TODO: Add your message handler code here and/or call default
if(TRUE==m_Draw)
{
if(m_i<2)
{
Pointx[m_i]=point.x;Pointy[m_i]=point.y;
Invalidate(FALSE);
}
}
CView::OnMouseMove(nFlags, point);
}

5.运行结果：(屏幕截图)

序号
检查项目
分值
提交时间
得分
1
算法设计（40%）
0-40

2
算法的程序实现（40%）
0-40

3
运行结果（10%）
0-10

4
实验报告规范性 (10%)
0-10

成 绩