图形学实验一：bresenham算法 画线和画圆

注明：本博客中所有文章均可转载，但请给出链接！！！

由于画线、画圆，需要在专门的窗口上，因为设计像素点，一般c++编程环境中那个运行程序的命令窗口是不行的，所以这里用到了opencv。

我编程环境用的是codeblock，所以我就在此基础上，做关于此实验的讲解。

首先，先要在codeblocks上配置opencv： http://blog.csdn.net/dupei/article/details/6428283
配置好后，接着就开始画线和画图了。


一：画线。
先给出介绍一个bresenham画直线算法的博客，讲得很详细了。
http://www.jhmcu.com/lcd-hua-zhi-xian-zhi-bresenham-suan-fa/

不过上面只考虑了dy<=dx的情况，还应考虑dy>dx的情况，此时只要将x和y互换一下即可。否则话会出现如下图所示的情况。

再给出一个我参考的代码实现的博客，此博客两种情况均考虑了：
http://www.xuebuyuan.com/345229.html

看了上面两个博客，基本上对画线就有一定了解了。下面给出我的代码：

 #include
 #include
 #include
 #include
 #include
 #define RGB R,G,B
 #define SIZE 500
 using namespace std;
 /*
 算法参考链接:
 http://www.jhmcu.com/lcd-hua-zhi-xian-zhi-bresenham-suan-fa/
 链接上只给出了|dx|>=|dy|的情况，应该要综合考虑dx>dy和dy>dx两种情况
 */

 //判断是否在窗口内部
 bool isInside(int a,int b){
     if(a>0 && b>0 && a
         return true;
     else
         return false;
 }
 //画点
 void drawPoint(IplImage *imgA,int x,int y,int R,int G,int B) {
     imgA->imageData[y * imgA->widthStep + x * 3] = (signed char) R;
     imgA->imageData[y * imgA->widthStep + x * 3 + 1] = (signed char) G;
     imgA->imageData[y * imgA->widthStep + x * 3 + 2] = (signed char) B;
 }
 /**
 起始点:(x1,y1)
 终点:(x2,y2)
 颜色R,G,B
 */
 void Bresenham(IplImage *imgA,int x1,int y1,int x2,int y2,int R,int G,int B,int thickness) {
     int dx, dy;//横轴纵轴差量
     int e;
     int x, y;
     dx = abs (x2 - x1);
     dy = abs (y2 - y1);
     y = y1;
     x = x1;
     int cx, cy;//表明x、y方向的增量
     if (x1 > x2) {
         cx = -1;//x递减方向
     } else {
         cx = 1;//x递增方向
     }
     if (y1 > y2) {
         cy = -1;//y递减方向
     } else {
         cy = 1;//y递增方向
     }
     if(dx==0 && dy==0) {
         printf("The input is not a line. It is just a point. Please input two different points.!\n");
     } else if(dy==0) {
         for(x=x1; (cx ==1  ? x <= x2 : x >= x2); x+=cx) {
             if(isInside(x,y))
             drawPoint(imgA,x,y,RGB);
             for(int i=1; i<=thickness; i++) {
                 if(isInside(x,y+i))
                     drawPoint(imgA,x,y+i,RGB);
             }
         }
     } else if(dx==0) {
         for (y = y1; (cy ==1 ? y <= y2 : y >= y2); y += cy) {
             if(isInside(x,y))
                 drawPoint(imgA,x,y,RGB);
             for(int i=1; i<=thickness; i++) {
                 if(isInside(x+i,y))
                     drawPoint(imgA,x+i,y,RGB);
             }
         }
     } else if(dx>=dy) {
         e=-dx;
         for (x = x1; (cx ==1 ? x <= x2 : x >= x2); x += cx) {
             if(isInside(x,y))
             drawPoint(imgA,x,y,RGB);
             e+=dy<<1;
             if (e>0) {
                 y += cy;
                 e -= dx<<1;
             }
         }
     } else {
         e=-dy;
         for (y = y1; (cy >= 0 ? y <= y2 : y >= y2); y += cy) {
             if(isInside(x,y))
             drawPoint(imgA,x,y,RGB);
             e+=dx<<1;
             if (e>0) {
                 x += cx;
                 e -= dy<<1;
             }

         }
     }
 }
 //加粗
 void drawThickness(IplImage *imgA,int x1,int y1,int x2,int y2,int R,int G,int B,int thickness) {
     int dy=y2-y1;
     int dx=x2-x1;
     /*
     四个象限加粗方向不同
     */
     int dir1[4][2][2]={{{-1,-1},{1,1}},{{-1,1},{1,-1}},{{1,1},{-1,-1}},{{-1,1},{1,-1}}};
     int a1,a2,b1,b2;
     if(dx>0 && dy<0) {
         for(int i=1; i<=(thickness+1)/2; i++) {
             a1=x1+i*dir1[0][0][0];
             b1=y1+i*dir1[0][0][1];
             a2=x2+i*dir1[0][0][0];
             b2=y2+i*dir1[0][0][1];
             Bresenham(imgA,a1,b1,a2,b2,RGB,thickness);
         }
         for(int i=1; i<=(thickness)/2; i++) {
             a1=x1+i*dir1[0][1][0];
             b1=y1+i*dir1[0][1][1];
             a2=x2+i*dir1[0][1][0];
             b2=y2+i*dir1[0][1][1];
             Bresenham(imgA,a1,b1,a2,b2,RGB,thickness);
         }
     } else if(dx<0 && dy<0){
         for(int i=1; i<=(thickness+1)/2; i++) {
             a1=x1+i*dir1[1][0][0];
             b1=y1+i*dir1[1][0][1];
             a2=x2+i*dir1[1][0][0];
             b2=y2+i*dir1[1][0][1];
             Bresenham(imgA,a1,b1,a2,b2,RGB,thickness);
         }
         for(int i=1; i<=(thickness)/2; i++) {
             a1=x1+i*dir1[1][1][0];
             b1=y1+i*dir1[1][1][1];
             a2=x2+i*dir1[1][1][0];
             b2=y2+i*dir1[1][1][1];
             Bresenham(imgA,a1,b1,a2,b2,RGB,thickness);
         }
     }
     else if(dx<0&&dy>0){
         for(int i=1; i<=(thickness+1)/2; i++) {
             a1=x1+i*dir1[2][0][0];
             b1=y1+i*dir1[2][0][1];
             a2=x2+i*dir1[2][0][0];
             b2=y2+i*dir1[2][0][1];
             Bresenham(imgA,a1,b1,a2,b2,RGB,thickness);
         }
         for(int i=1; i<=(thickness)/2; i++) {
             a1=x1+i*dir1[2][1][0];
             b1=y1+i*dir1[2][1][1];
             a2=x2+i*dir1[2][1][0];
             b2=y2+i*dir1[2][1][1];
             Bresenham(imgA,a1,b1,a2,b2,RGB,thickness);
         }
     }
     else if(dx>0&&dy>0){
         for(int i=1; i<=(thickness+1)/2; i++) {
             a1=x1+i*dir1[3][0][0];
             b1=y1+i*dir1[3][0][1];
             a2=x2+i*dir1[3][0][0];
             b2=y2+i*dir1[3][0][1];
             Bresenham(imgA,a1,b1,a2,b2,RGB,thickness);
         }
         for(int i=1; i<=(thickness)/2; i++) {
             a1=x1+i*dir1[3][1][0];
             b1=y1+i*dir1[3][1][1];
             a2=x2+i*dir1[3][1][0];
             b2=y2+i*dir1[3][1][1];
             Bresenham(imgA,a1,b1,a2,b2,RGB,thickness);
         }
     }
 }
 int main (int argc, char *argv[]) {
     int x1,x2,y1,y2;
     int R,G,B;
     int thickness=1;
     CvSize window = { SIZE, SIZE };
     IplImage *imgA = cvCreateImage (window, IPL_DEPTH_8U, 3);
     cvSet (imgA, cvScalarAll (0), 0);

     cvNamedWindow ("window", CV_WINDOW_AUTOSIZE);
     while(true) {
         printf("Please input coordinates of two points(if both points are (0,0),the program exits):\n");
         scanf("%d%d%d%d",&x1,&y1,&x2,&y2);
         if(x1==0 && y1==0 && x2==0 && y2==0) {
             break;
         }
         printf("Please input the color(R,G,B):\n");
         scanf("%d%d%d",&R,&G,&B);
         printf("Please input the thickness of the Line(1~4):\n");
         scanf("%d",&thickness);
         if(thickness<1)
             thickness=1;
         else if(thickness>4)
             thickness=4;
         //画线
         Bresenham(imgA,x1,y1,x2,y2,RGB,thickness);
         //加粗
         drawThickness(imgA,x1,y1,x2,y2,RGB,thickness);
         cvShowImage ("window", imgA);
         cvWaitKey (50);
     }


     cvReleaseImage (&imgA);
     cvDestroyWindow ("window");

     return 0;
 }

程序运行，首先输入两个端点坐标(x1,y1) (x2,y2)，然后输入RGB 三原色的值(0~255)之间，最后是线条粗细程度。
其实粗细程度也有专门的算法，不过不在本文讨论范围之内，我只是在原先基础上画了几条平行线。


给个程序运行截图：

二：画圆
先给出bresenham画圆算法的博客： 
http://blog.163.com/wind_58335351/blog/static/16466202200999113828597/
非常详细，一看就懂！

贴上我的代码，根据用户输入的圆心坐标，半径，RGB，粗细，然后画圆。

粗细实现的方法是：半径加长或缩短一定长度，接着画圆。

 #include
 #include
 #include
 #include
 #include
 #define RGB R,G,B
 #define SIZE 500
 using namespace std;
 /*
 Bresenham算法画圆
 算法参考链接：
 http://blog.163.com/wind_58335351/blog/static/16466202200999113828597/

 */


 void drawPoint(IplImage *imgA,int x,int y,int R,int G,int B){
     imgA->imageData[y * imgA->widthStep + x * 3] = (signed char) R;
     imgA->imageData[y * imgA->widthStep + x * 3 + 1] = (signed char) G;
     imgA->imageData[y * imgA->widthStep + x * 3 + 2] = (signed char) B;
 }
 //判断是否在窗口内部
 bool isInside(int a,int b){
     if(a>0 && b>0 && a
         return true;
     else
         return false;
 }
 //八个方向对称
 void drawEightPoints(IplImage *imgA,int xi,int yi,int x0,int y0,int r,int R,int G,int B,int thickness){
     int dirxy[4][2]={{1,1},{1,-1},{-1,-1},{-1,1}};
     int diryx[4][2]={{1,1},{1,-1},{-1,-1},{-1,1}};
     int dir[4][2]={{1,0},{0,-1},{-1,0},{0,1}};
     int a,b;
     int a0,b0,a1,b1;
     for(int i=0;i<4;i++){
         a=x0+dirxy[i][0]*xi;
         b=y0+dirxy[i][1]*yi;
         if(isInside(a,b)){
             drawPoint(imgA,a,b,RGB);
         }
     }
     for(int i=0;i<4;i++){
         a=x0+diryx[i][0]*yi;
         b=y0+diryx[i][1]*xi;
         if(isInside(a,b)){
             drawPoint(imgA,a,b,RGB);
         }
     }

 }
 /*
 只要计算出第七象限的圆弧坐标，其余通过对称即可。
 注意这里画第七象限就是对应一般坐标系的第二象限，因为y轴是向下增大的
 */
 void drawCircle(IplImage *imgA,int x0,int y0,int r,int R,int G,int B,int thickness){
     int xi=0,yi=r;
     int e=1-r;
     //double c=-0.25;
     while(xi<=yi){
         drawEightPoints(imgA,xi,yi,x0,y0,r,RGB,thickness);
         if(e<0){
             e+=(xi<<1)+3;
         }
         else{
             e+=((xi-yi)<<1)+5;
             yi--;
         }
         xi++;
     }
 }

 void judge(int &R,int &G,int &B){
     bool flag=false;
     if(R<0){
         R=0;
         flag=true;
     }
     if(G<0){
         G=0;
         flag=true;
     }
     if(B<0){
         B=0;
         flag=true;
     }
     if(R>255){
         R=255;
         flag=true;
     }
     if(G>255){
         G=255;
         flag=true;
     }
     if(B>255){
         B=255;
         flag=true;
     }
     printf("The value is wrong, we change it to: %d %d %d\n",R,G,B);
 }

 int main (int argc, char *argv[]) {
     int r,x0,y0,e;
     int R,G,B;
     int thickness=1;
     //建立窗口
     CvSize window = { SIZE, SIZE };
     IplImage *imgA = cvCreateImage (window, IPL_DEPTH_8U, 3);
     cvSet (imgA, cvScalarAll (0), 0);

     cvNamedWindow ("window", CV_WINDOW_AUTOSIZE);
     while(true) {
         printf("Please input the coordinate of center(if the point are (-1,-1),the program exits):\n");
         scanf("%d%d",&x0,&y0);
         if(x0==-1 && y0==-1) {
             break;
         }
         printf("The radius of the circle:\n");
         scanf("%d",&r);
         e=1-r;
         printf("Please input the color(R,G,B):\n");
         scanf("%d%d%d",&R,&G,&B);
         judge(R,G,B);

         printf("Please input the thickness of the Line(1~5):\n");
         scanf("%d",&thickness);
         if(thickness<1)
             thickness=1;
         else if(thickness>5)
             thickness=3;
         drawCircle(imgA,x0,y0,r,RGB,thickness);
         //增加厚度
         for(int i=1;i<=(thickness+1)/2;i++)
             drawCircle(imgA,x0,y0,r+i,RGB,thickness);
         for(int i=1;i<=thickness/2;i++)
             drawCircle(imgA,x0,y0,r-i,RGB,thickness);

         cvShowImage ("window", imgA);
         cvWaitKey (50);
     }


     cvReleaseImage (&imgA);
     cvDestroyWindow ("window");

     return 0;
 }

再贴个运行测试的截图：