Bresenham畫線演算法詳解及其OpenGL程式設計實現
Bresenham是由Bresenham提出的一種精確而有效地光柵線生成演算法,該演算法僅使用增量整數計算。另外,它還可以用於顯示其它曲線。
我們以斜率大於0小於1的線段來進行考慮。以單位x間隔進行取樣。每次繪製了當前畫素點(xk,yk)之後,需要確定下一個要繪製的點是(xk+1,yk)還是(xk+1,yk+1),需要判斷哪一個點畫素點更接近線路徑。
在取樣位置,我們使用d1和d2來表示兩個畫素和線路徑的偏移。在畫素列位置xk+1處的直線上的y座標可計算為:
y=m(xk+1)+b
那麼:
d1=y-yk=m(xk+1)+b-yk
d2=(yk+1)-y=yk+1-m(xk+1)-b
要確定那個畫素點更接近於線路徑,需測試這兩個畫素的偏移的差:
d1-d2=2m(xk+1)-2yk+2b-1
為了使用整數進行計算,將決策引數定義為:
pk=dx*(d1-d2)=2dy*xk-2dx*yk+c
pk和d1-d2符號相同。其中m=dy/dx,c=2dy+dx(2b-1)。C是常量,與畫素位置無關且會在迴圈計算pk時被消除。假如yk處的畫素比yk+1處的畫素更接近於線路徑,則pk為負,繪製下面的畫素。反之為正,繪製上面的畫素。
我們可以利用遞增整數運算得到後繼的決策引數值。由k的式子可以得出:
pk+1=2dy*xk+1-2dx*yk+1+c
則:
pk+1-pk=2dy(xk+1-xk)-2dx(yk+1-yk)
pk+1=pk+2dy-2dx(yk+1-yk)
而yk+1-yk取1或者0取決於pk的符號。
而起始畫素位置(x0,y0)的引數p0可以計算得出:
p0=2dy-dx
由此可以得出斜率大於0小於1的Bresenham畫線演算法步驟如下:
1、輸入線段兩個端點座標,將左端點儲存在(x0,y0)中;
2、畫出第一個點。
3、計算常量dx,dy,2dy,2dy-2dx。得出第一個決策引數:
p0=2dy-dx
4、k=0開始,在沿線路徑的每個xk處,進行如下計算:
若pk<0,下一個要繪製的點是(xk+1,yk),且
pk+1=pk+2dy。
5、重複步驟4.
程式設計實現(需要配置OpenGL環境):
//Bresenham劃線演算法
//繪製斜率大於0且小於1的線段
#include <GL/glut.h>
#include <iostream>
#include <cmath>
using namespace std;
void init()
{
glClearColor(1.0,1.0,1.0,1.0);
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();
gluOrtho2D(0.0,200.0,0.0,150.0);
}
void display()
{
int x1 = 10,y1 = 10,x2 = 150,y2 = 100;
//cout<<"please enter the positions of start point and the end point:x1,y1,x2,y2:"<<endl;
//cin>>x1>>y1>>x2>>y2;
int dx = abs(x2 - x1);
int dy = abs(y2 - y1);
int x,y;
int temp1 = 2 * dy;
int temp2 = 2 * (dy - dx);
int p = temp1 - dx;
if(x1 > x2)
{
x = x2;
y = y2;
x2 = x1;
}
else{
x = x1;
y = y1;
}
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
glColor3f(1.0,0.0,0.0);
glBegin(GL_LINES);
glVertex2i(x,y);
while(x < x2)
{
x++;
if(p < 0)
p += temp1;
else
{
y++;
p += temp2;
}
glVertex2i(x,y);
}
glEnd();
glFlush();
}
int main(int argc,char** argv)
{
glutInit(&argc,argv);
glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE | GLUT_RGB);
glutInitWindowPosition(50,100);
glutInitWindowSize(400,300);
glutCreateWindow("Bresenham Draw Line");
init();
glutDisplayFunc(display);
glutMainLoop();
return 0;
}
[cpp] view plaincopy
//Bresenham劃線演算法
//繪製斜率大於0且小於1的線段
#include <GL/glut.h>
#include <iostream>
#include <cmath>
using namespace std;
void init()
{
glClearColor(1.0,1.0,1.0,1.0);
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();
gluOrtho2D(0.0,200.0,0.0,150.0);
}
void display()
{
int x1 = 10,y1 = 10,x2 = 150,y2 = 100;
//cout<<"please enter the positions of start point and the end point:x1,y1,x2,y2:"<<endl;
//cin>>x1>>y1>>x2>>y2;
int dx = abs(x2 - x1);
int dy = abs(y2 - y1);
int x,y;
int temp1 = 2 * dy;
int temp2 = 2 * (dy - dx);
int p = temp1 - dx;
if(x1 > x2)
{
x = x2;
y = y2;
x2 = x1;
}
else{
x = x1;
y = y1;
}
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
glColor3f(1.0,0.0,0.0);
glBegin(GL_LINES);
glVertex2i(x,y);
while(x < x2)
{
x++;
if(p < 0)
p += temp1;
else
{
y++;
p += temp2;
}
glVertex2i(x,y);
}
glEnd();
glFlush();
}
int main(int argc,char** argv)
{
glutInit(&argc,argv);
glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE | GLUT_RGB);
glutInitWindowPosition(50,100);
glutInitWindowSize(400,300);
glutCreateWindow("Bresenham Draw Line");
init();
glutDisplayFunc(display);
glutMainLoop();
return 0;
}
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