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
<vcl.h>

#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="<--
Нарисуйте гранично-заданную область -->";

}

//---------------------------------------------------------------------------

Zakras()

{

                xm=tx;

                while(Form1->PaintBox1->Canvas->Pixels[tx][ty]!=bcolor)

                {

                                Form1->PaintBox1->Canvas->Pixels[tx][ty]=kraska;

                                tx=tx+1;

               
if (tx<=0) break;

               
if (ty<=0) break;

               
if (tx>420) break;

               
if (ty>420) 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 (tx<=0) break;

               
if (ty<=0) break;

               
if (tx>420) break;

               
if (ty>420) break;

               
}

               
tx=tx+1;

                if(Form1->PaintBox1->Canvas->Pixels[tx-1][ty]==bcolor)
xl=tx;

}

Stack()

{

        tx=xl;

                      
ty=ty+j;

               
while(tx<=xr)

               
{

                       
c=0;

                       
while((Form1->PaintBox1->Canvas->Pixels[tx][ty]!=bcolor)&&

                       
(Form1->PaintBox1->Canvas->Pixels[tx][ty]!=kraska)&&(tx<xr))

                         
{tx++;c=1;}

                        
if(c==1){

                                   raz=raz+1;

                                 
while((Form1->PaintBox1->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))&&(tx<xr)&&(tx>xl))

                  
{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)

{

    Edit1->Text="
Выберите точку закраски";

start=5;

}

//---------------------------------------------------------------------------

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="<--
Нарисуйте гранично-заданную область -->";

}

//---------------------------------------------------------------------------

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