cohen-sutherland裁剪算法
时间: 2023-04-28 17:05:31 浏览: 176
Cohen-Sutherland裁剪算法是一种用于二维空间中线段与矩形相交的分类和裁剪算法。该算法采用了计算机图形学中常用的左下角坐标系,将整个平面划分为9个子窗口,每条线段在该系统中都有一个对应的二进制编码。对于线段与矩形相交的情况,算法可以快速判断并对其进行裁剪。它被认为是一种高效的裁剪算法。
相关问题
cohen-sutherland 裁剪算法
### 回答1:
Cohen-Sutherland裁剪算法是一种用于计算机图形学中的线段裁剪算法。它使用二进制编码来表示线段的位置关系,并根据这些编码来确定哪些部分需要被裁剪。该算法可以快速地确定线段是否需要被裁剪,从而提高了图形处理的效率。
### 回答2:
Cohen-Sutherland裁剪算法是计算机图形学中常用的一种算法,用于将线段或者多边形进行裁剪处理,去掉线段或多边形的无用部分,使得它们能够适应新的绘制区域或者被显示设备所接受。
该算法采用的是基于区域编码的方法,将平面空间按照固定的规则划分成9个区域,然后针对每个端点都生成一个区域编码,用0、1表示在某个区域内或外的状态,针对每一条线段都进行处理,根据线段的端点区域编码信息判断其是否和视口边框有交点,如果有,就把交点记录下来,然后用交点信息对线段进行裁剪,将裁剪后的线段再次进行区域编码和相交测试,直到线段完全在视口范围内。
Cohen-Sutherland裁剪算法的核心就在于快速判断线段是否需要被裁剪,该方法用位运算来加速运算的速度,有效地减小了计算的开销。在实际的应用中,Cohen-Sutherland裁剪算法被广泛应用于视口裁剪和多边形裁剪等场景中,可有效提高绘制的效率和质量。
### 回答3:
Cohen-Sutherland裁剪算法是一种基于二维笛卡尔坐标系的直线裁剪算法。该算法通过将坐标系分为九个部分,将线段与这些区域进行比较,从而判断线段的可见性,进而将线段进行裁剪。
该算法将二维平面划分成九个部分,其中由两条垂直于x轴和两条垂直于y轴的线所形成的四个区域分别用上下左右表示为0000、0001、0010、0100、1000,称为码。算法首先根据线段端点的码判断其是否可以被裁剪,如果两个端点的码都为0000,即全在裁剪区域内,则该线段可见,无需进一步计算。如果 不都为0000,则执行以下步骤:
1.将线段与每个区域的边界进行比较,并将区域内部的点分类为两类:可能在裁剪区域内和一定在裁剪区域外。
2.确定线段在哪两个区域中,这样便能够确定该线段是否可见或可裁剪。
3.如果确定了该线段可见,则结束计算;否则进行线段裁剪,并重复上述过程,直到线段被确定为可见或不可见为止。
该算法具有结构简单、计算量小的优点,并且能够对任意方向的线段进行裁剪。但是该算法对于点数量很多的线段裁剪效率较低,常常需要使用更高效的算法,如Liang-Barsky裁剪算法或者Sutherland-Hodgman多边形裁剪算法。
cohen-sutherland裁剪算法代码
### 回答1:
Cohen-Sutherland裁剪算法是一种常用的线段裁剪算法,其代码如下:
```
// 定义裁剪区域的编码
const int INSIDE = ; // 000
const int LEFT = 1; // 0001
const int RIGHT = 2; // 001
const int BOTTOM = 4; // 010
const int TOP = 8; // 100
// 计算点的编码
int computeCode(double x, double y, double xmin, double xmax, double ymin, double ymax) {
int code = INSIDE;
if (x < xmin) {
code |= LEFT;
} else if (x > xmax) {
code |= RIGHT;
}
if (y < ymin) {
code |= BOTTOM;
} else if (y > ymax) {
code |= TOP;
}
return code;
}
// Cohen-Sutherland裁剪算法
void cohenSutherland(double x, double y, double x1, double y1, double xmin, double xmax, double ymin, double ymax) {
int code = computeCode(x, y, xmin, xmax, ymin, ymax);
int code1 = computeCode(x1, y1, xmin, xmax, ymin, ymax);
bool accept = false;
while (true) {
if ((code == ) && (code1 == )) { // 线段完全在裁剪区域内部
accept = true;
break;
} else if (code & code1) { // 线段完全在裁剪区域外部
break;
} else { // 线段与裁剪区域相交
double x, y;
int code = (code != ) ? code : code1;
if (code & TOP) { // 线段与裁剪区域的上边相交
x = x + (x1 - x) * (ymax - y) / (y1 - y);
y = ymax;
} else if (code & BOTTOM) { // 线段与裁剪区域的下边相交
x = x + (x1 - x) * (ymin - y) / (y1 - y);
y = ymin;
} else if (code & RIGHT) { // 线段与裁剪区域的右边相交
y = y + (y1 - y) * (xmax - x) / (x1 - x);
x = xmax;
} else if (code & LEFT) { // 线段与裁剪区域的左边相交
y = y + (y1 - y) * (xmin - x) / (x1 - x);
x = xmin;
}
if (code == code) {
x = x;
y = y;
code = computeCode(x, y, xmin, xmax, ymin, ymax);
} else {
x1 = x;
y1 = y;
code1 = computeCode(x1, y1, xmin, xmax, ymin, ymax);
}
}
}
if (accept) {
// 绘制裁剪后的线段
}
}
```
### 回答2:
Cohen-Sutherland裁剪算法是一种简单但有效的算法,可用于将线段剪裁为可见的线段。该算法是由Ivan Sutherland和Daniel Cohen于1967年发明的。该算法将观察窗口划分成九个区域,并通过比较端点和观察窗口的区域编码来确定线段是否可见。如果线段的两个端点都被剪裁区域包围,则可以确定该线段是不可见的。
以下是Cohen-Sutherland裁剪算法的代码:
1. 定义区域编码
定义区域编码如下:
左上: 0001
上: 0010
右上: 0100
左: 1000
中间: 0000
右: 0010
左下: 1000
下: 0100
右下: 0101
2. 生成区域编码
对于给定的点(x,y),生成其区域编码的方法如下:
区域编码=0000
如果x< xmin,则区域编码=区域编码 OR 1000
如果x> xmax,则区域编码=区域编码 OR 0010
如果y< ymin,则区域编码=区域编码 OR 0100
如果y> ymax,则区域编码=区域编码 OR 0001
3. 判断是否可见
通过对线段的两个端点进行区域编码,比较起始点(A)和结束点(B)的区域编码,并采取以下行动:
a.如果线段的两个端点的区域编码都为0000,则该线段是可见的。
b.如果线段的两个端点的区域编码 AND 结束点的区域编码为0000,则该线段是可见的。
c.如果线段的两个端点的区域编码 AND 结束点的区域编码不为0000,则该线段是不可见的。
4.剪裁线段
如果线段是可见的,则它在剪切线段结束时被剪切。为此,首先找到起点和终点的区域编码,然后找到可以剪裁的交点,并更新线段的端点,直到线段被完全剪裁。代码如下:
void CohenSutherlandClipLine(float x1, float y1, float x2, float y2)
{
int code1 = ComputeOutCode(x1, y1);
int code2 = ComputeOutCode(x2, y2);
bool accept = false;
while (true) {
if (!(code1 | code2)) { //相交,可见
accept = true;
break;
} else if (code1 & code2) { //不可见
break;
} else {
float x, y;
int code = code1 ? code1 : code2;
if (code & TOP) { // 线段在上方
x = x1 + (x2 - x1) * (ymax - y1) / (y2 - y1);
y = ymax;
} else if (code & BOTTOM) { // 线段在下方
x = x1 + (x2 - x1) * (ymin - y1) / (y2 - y1);
y = ymin;
} else if (code & RIGHT) { // 线段在右边
y = y1 + (y2 - y1) * (xmax - x1) / (x2 - x1);
x = xmax;
} else if (code & LEFT) { // 线段在左边
y = y1 + (y2 - y1) * (xmin - x1) / (x2 - x1);
x = xmin;
}
if (code == code1) { // 更新起点
x1 = x;
y1 = y;
code1 = ComputeOutCode(x1, y1);
} else { // 更新终点
x2 = x;
y2 = y;
code2 = ComputeOutCode(x2, y2);
}
}
}
if (accept) {
DrawLine(x1, y1, x2, y2);
}
}
5. 总结
Cohen-Sutherland裁剪算法是一种简单但非常有效的算法,可用于将线段剪裁为可见的线段。该算法使用区域编码来确定线段是否可见,并通过找到剪裁位置来对线段进行剪裁。
### 回答3:
Cohen-Sutherland裁剪算法是一种用于矩形裁剪的算法,它是计算机图形学中最常用的裁剪算法之一。该算法的原理是根据待裁剪线段端点的位置关系和裁剪矩形的位置关系,逐步去除待裁剪线段上那些不需要保留的部分。
Cohen-Sutherland裁剪算法的代码实现,主要分为以下几个步骤:
1.定义四个区域:
定义上下左右四个区域(分别为0000,0001,0010,0100,1000)。根据这四个区域的定义,我们可以方便地判断线段是否在矩形之内或之外。
2.判断裁剪线段是否在矩形内:
若某段线段两端点的区域都为0000,则该线段完全在矩形内,无需裁剪。
3.判断裁剪线段是否在矩形之外:
若某段线段两个端点的区域均不为0000,则该线段完全在矩形之外,可以直接丢弃。
4.裁剪部分线段:
对于其余线段,根据其端点的位置和矩形的位置关系,进行逐步裁剪。具体步骤如下:
a.判断线段是否在矩形的上下左右四个区域内;
b.若存在一个端点在矩形之外,则我们使用该端点与矩形边界的交点来代替该端点;
c.重复a和b,直到线段被完全裁剪或者线段确定在矩形内。
5.将裁剪后的线段绘制出来即可。
下面是基于以上步骤所写出的Cohen-Sutherland裁剪算法的代码实现:
struct point
{
double x;
double y;
}
int code(point pt, double xmin, double xmax, double ymin, double ymax)
{
int c = 0;
if (pt.x < xmin) c |= 1;
if (pt.x > xmax) c |= 2;
if (pt.y < ymin) c |= 4;
if (pt.y > ymax) c |= 8;
return c;
}
void CohenSutherland(point p1, point p2, double xmin, double xmax, double ymin, double ymax)
{
int code1 = code(p1, xmin, xmax, ymin, ymax);
int code2 = code(p2, xmin, xmax, ymin, ymax);
bool accept = false;
while(true)
{
if(!(code1 | code2)) //线段完全在矩形内
{
accept = true;
break;
}
else if(code1 & code2) //线段与矩形没有交点
{
break;
}
else
{
int code_out;
point pt;
if (code1 != 0) code_out = code1;
else code_out = code2;
if (code_out & 1)
{
pt.y = p1.y + (p2.y - p1.y) * (xmin - p1.x) / (p2.x - p1.x);
pt.x = xmin;
}
else if (code_out & 2)
{
pt.y = p1.y + (p2.y - p1.y) * (xmax - p1.x) / (p2.x - p1.x);
pt.x = xmax;
}
else if (code_out & 4)
{
pt.x = p1.x + (p2.x - p1.x) * (ymin - p1.y) / (p2.y - p1.y);
pt.y = ymin;
}
else
{
pt.x = p1.x + (p2.x - p1.x) * (ymax - p1.y) / (p2.y - p1.y);
pt.y = ymax;
}
if (code_out == code1)
{
p1.x = pt.x;
p1.y = pt.y;
code1 = code(p1, xmin, xmax, ymin, ymax);
}
else
{
p2.x = pt.x;
p2.y = pt.y;
code2 = code(p2, xmin, xmax, ymin, ymax);
}
}
}
if (accept)
{
//绘制被裁剪后的线段
}
}
这是一个简单的Cohen-Sutherland裁剪算法代码实现,并且仅考虑了二维情形。在实际应用中,还需要为三维场景和各种不同形状的裁剪区域进行相应的修改。经过正确的实现和结合其他算法,我们可以在计算机图形学中实现复杂的绘图和渲染操作。