多边形填充算法详解：从种子填充到扫描线

"本文介绍了计算机图形学中的多边形填充算法，包括种子填充算法、有效边表填充算法、边缘填充算法以及扫描线种子填充算法。文章着重讲述了多边形的定义、表示方法和扫描转换，以及多边形着色模式。" 在计算机图形学中，多边形填充是一个关键的技术，用于在屏幕上给多边形内部涂色。种子填充算法是一种常用的方法，它基于种子坐标和填充颜色，通常利用堆栈数据结构。算法首先将种子像素放入堆栈，然后不断出栈并按照指定颜色绘制像素，同时搜索其相邻的像素，如果这些像素颜色不是边界色且未被填充，就将它们入栈，直到堆栈为空。种子填充算法分为四邻接点和八邻接点两种，分别考虑四个和八个相邻像素。 有效边表填充算法是另一种填充策略，它维护一个有效边表来跟踪当前扫描线上的边。当扫描线穿过多边形的边时，边的添加和删除会更新有效边表，从而实现填充。边缘填充算法则侧重于沿着多边形的边界进行，将边界内的像素逐一填充。 扫描线种子填充算法结合了扫描线算法和种子填充的思想，通过遍历屏幕的垂直扫描线，检测每条线上的多边形边界，然后进行种子填充。 多边形的定义通常有两种方式：顶点表示法和点阵表示法。顶点表示法记录了多边形的顶点序列，适用于几何变换，但不能直接填充；点阵表示法则直接用像素表示，方便填充，但失去了几何信息。多边形的扫描转换是将顶点表示转换为点阵表示的过程，以便确定多边形内部的像素并填充颜色。 多边形的着色模式分为平面着色和光滑着色。平面着色意味着整个多边形具有统一的颜色，而光滑着色则根据顶点的法线和光源计算每个像素的颜色，产生平滑的色彩过渡效果。 在实际应用中，这些填充算法广泛应用于2D和3D图形渲染、游戏开发、图像处理等领域，为创建复杂的图形和视觉效果提供基础。理解并掌握这些填充算法对于进行高级的计算机图形学编程至关重要。