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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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