Закраска гранично-заданной области с затравкой, Машинная графика, C++ Builder 4.0
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ОТЧЕТ
ПО КУРСУ
“Диалоговые системы и машинная графика”
ЗАДАНИЕ № 4
Преподаватель: Курочкин М.А.
Студент: Дмитроченко А.А.
Группа 4086
2001г.
1. Постановка задачи:
Необходимо реализовать алгоритм заливки гранично-заданной области с затравкой.
2. Модель
Задается заливаемая (перекрашиваемая) область, код пиксела, которым будет выполняться заливка и начальная точка в области, начиная с которой начнется заливка.
По способу задания области делятся на два типа:
- гранично-определенные, задаваемые своей (замкнутой) границей такой, что коды пикселов границы отличны от кодов внутренней, перекрашиваемой части области. На коды пиксели внутренней части области налагаются два условия - они должны быть отличны от кода пикселов границы и кода пикселя перекраски. Если внутри гранично- определенной области имеется еще одна граница, нарисованная пикселями с тем же кодом, что и внешняя граница, то соответствующая часть области не должна перекрашиваться;
- внутренне определенные, нарисованные одним определенным кодом пикселя. При заливке этот код заменяется на новый код закраски.
В этом состоит основное отличие заливки области с затравкой, от заполнения многоугольника. В последнем случае мы сразу имеем всю информацию о предельных размерах части экрана, занятой многоугольником. Поэтому определение принадлежности пикселя многоугольнику базируется на быстро работающих алгоритмах, использующих когерентность строк и ребер. В алгоритмах же заливки области с затравкой нам вначале надо прочитать пиксель, затем определить принадлежит ли он области и если принадлежит, то перекрасить.
Заливаемая область или ее граница - некоторое связное множество пикселей. По способам доступа к соседним пикселям области делятся на 4- х и 8-ми связные. В 4-х связных областях доступ к соседним пикселям осуществляется по четырем направлениям - горизонтально влево и вправо и в вертикально вверх и вниз. В 8-ми связных областях к этим направлениям добавляются еще 4 диагональных. Используя связность, мы можем, двигаясь от точки затравки достичь и закрасить все пиксели области.
Важно отметить, что для 4-х связной прямоугольной области граница 8-ми связна и, наоборот, у 8-ми связной области граница 4-х связна.
Поэтому заполнение 4-х связной области 8-ми связным алгоритмом может привести к "просачиванию" через границу и заливке пикселей в примыкающей области.
Построчный алгоритм заливки с затравкой:
Использует пространственную когерентность:
- пиксели в строке меняются только на границах;
- при перемещении к следующей строке размер заливаемой строки скорее всего или неизменен или меняется на 1 пиксель.
Таким образом, на каждый закрашиваемый фрагмент строки в стеке хранятся координаты только одного начального пикселя, что приводит к существенному уменьшению размера стека.
Последовательность работы алгоритма для гранично-определенной области
следующая:
1. Координата затравки помещается в стек, затем до исчерпания стека выполняются пункты 2-4.
2. Координата очередной затравки извлекается из стека и выполняется максимально возможное закрашивание вправо и влево по строке с затравкой, т.е. пока не попадется граничный пиксель. Пусть это Хлев и Хправ, соответственно.
3. Анализируется строка ниже закрашиваемой в пределах от Хлев до Хправ и в ней находятся крайние правые пиксели всех, не закрашенных фрагментов. Их координаты заносятся в стек.
4. То же самое проделывается для строки выше закрашиваемой.
3. Реализация
Данный алгоритм был реализован в Borland C++ Builder 4.
При запуске программы пользователю предлагается задать гранично- заданную область. Алгоритм правильно заполняет любую область, включая достаточно сложные области, в которых присутствуют отверстия. Далее необходимо указать начальную точку заливки.
В результате работы будет получена закрашенная область.
4. Листинг
//---------------------------------------------------------------------
------
#include
#pragma hdrstop
#include "windows.h"
#include "Unit1.h"
//---------------------------------------------------------------------
------
#pragma package(smart_init)
#pragma resource "*.dfm"
TForm1 *Form1; int x0=0,y0=0,start=0,xtmp,ytmp,xmet=-4,ymet=-2,metka=0; // переменные для построения графика
int tx,ty,xm,xr,xl,j,c,meta; //Переменные самого алгоритма
TColor kraska=clRed,bcolor=clBlue,nomy,my; struct pointt { unsigned int x; unsigned int y;
};
static pointt pont[500][500]; //Матрица реализаций int raz;
cel()
{
Form1->PaintBox1->Canvas->Pen->Color = bcolor;
Form1->PaintBox1->Canvas->Brush->Color=RGB(255,255,255);
Form1->PaintBox1->Canvas->Rectangle(10,10,210,110);
}
//---------------------------------------------------------------------
------
__fastcall TForm1::TForm1(TComponent* Owner)
: TForm(Owner)
{ kraska=RGB(255,0,0);bcolor=RGB(0,0,255);
cel();
Edit1->Text="";
}
//---------------------------------------------------------------------
------
Zakras()
{ xm=tx; while(Form1->PaintBox1->Canvas->Pixels[tx][ty]!=bcolor)
{
Form1->PaintBox1->Canvas->Pixels[tx][ty]=kraska; tx=tx+1; if (tx420) break;
if(Form1->PaintBox1->Canvas->Pixels[tx][ty]==bcolor) xr=tx-1;
tx=xm; while(Form1->PaintBox1->Canvas-
>Pixels[tx][ty]!=bcolor)
{
Form1->PaintBox1->Canvas->Pixels[tx][ty]=kraska; tx=tx-1; if (tx420) break;
}
tx=tx+1; if(Form1->PaintBox1->Canvas->Pixels[tx-1][ty]==bcolor) xl=tx;
}
Stack()
{
tx=xl; ty=ty+j; while(txPaintBox1->Canvas-
>Pixels[tx][ty]!=bcolor)&&
(Form1->PaintBox1->Canvas-
>Pixels[tx][ty]!=kraska)&&(txPaintBox1->Canvas-
>Pixels[tx][ty]==bcolor)||
(Form1->PaintBox1->Canvas-
>Pixels[tx][ty]==kraska)) tx--; pont[raz]->x=tx; pont[raz]->y=ty;
} tx=tx+1; while(((Form1->PaintBox1->Canvas-
>Pixels[tx][ty]==bcolor)||
(Form1->PaintBox1->Canvas-
>Pixels[tx][ty]==kraska))&&(txxl))
{tx=tx+1;}
}
}
Zaliv()
{ raz=1; pont[raz]->x=x0; pont[raz]->y=y0; while(raz>0)
{ tx=pont[raz]->x; ty=pont[raz]->y; raz=raz-1;
Form1->PaintBox1->Canvas->Pixels[tx][ty]=kraska;
Zakras(); j=1;
Stack(); j=-2;
Stack();
}
Form1->Edit1->Text="Все закончилось";
}
void __fastcall TForm1::drawing(TObject *Sender, TMouseButton Button,
TShiftState Shift, int X, int Y)
{ if(start==5) {x0=X;y0=Y;Canvas->Pixels[X][Y]=kraska;
Zaliv();
}
if((Button==mbLeft)&&(start!=5))
{
Canvas->Pen->Color = bcolor; // выбрать цвет контура
// Brush->Color = clYellow; // выбрать цвет заливки if(metka==1) Canvas->LineTo(X,Y); metka=1;
// нарисовать эллипс xtmp=X; ytmp=Y;
Canvas->MoveTo(X,Y); if(start==0) {x0=X,y0=Y;start=1;}
// randomize();
//Canvas->Brush->Color = (Graphics::TColor) $(00FF0000);
}
if (Button==mbRight)
{
Canvas->Pen->Color = bcolor;
Canvas->LineTo(x0,y0); metka=0; start=0;
}
}
//---------------------------------------------------------------------
------
//---------------------------------------------------------------------
------ void __fastcall TForm1::movexy(TObject *Sender, TShiftState Shift, int
X, int Y)
{
Label2->Caption=X;
Label4->Caption=Y;
// xtmp=X;ytmp=Y;
//Label6->Caption=Canvas->Pixels[x0][y0];
//Zaliv();
}
//---------------------------------------------------------------------
------ void __fastcall TForm1::vpered(TObject *Sender, TMouseButton Button,
TShiftState Shift, int X, int Y)
{
}
//---------------------------------------------------------------------
------
void __fastcall TForm1::reset_key(TObject *Sender, TMouseButton
Button,
TShiftState Shift, int X, int Y)
{ start=0;
PaintBox1->Visible=false;
PaintBox1->Visible=true;
start=0;
Edit1->Text="";
}
//---------------------------------------------------------------------
------
5. Вывод
В процессе работы разобрался с методами закраски гранично-заданной области,
а также отработаны приемы программирования на С++. Произошло более
детальное знакомство с Borland C++ Builder 4.
Используемые источники информации:
- Математические основы машинной графики (Д. Роджерс, Дж. Адамс)
«издательство МИР»
- Алгоритмические основы машинной графики (Д. Роджерс) «МИР»
- Internet