專利名稱：一種基于交點排序的多邊形裁剪的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計算機圖形學(xué)中多邊形裁剪的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于交點排序的多邊形裁剪的方法。
背景技術(shù)：
裁剪是圖形學(xué)中的基本操作。經(jīng)典的多邊形裁剪算法，如Sutherland-Hodgeman 算法、梁-Barsky算法等要求裁剪多邊形為矩形，而在實際應(yīng)用中，裁剪多邊形和實體多邊形可能均為一般多邊形，并包含內(nèi)環(huán)。Wfeiler算法、Vatti算法以及Greiner-Hormarm算法可以在一定的時間內(nèi)處理一般多邊形的裁剪，其中，Weiler算法使用的是樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)， Vatti和Greiner-Hormarm算法使用的是雙線性鏈表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，劉永奎等對上述三種算法進行改進后，提出了一種新的多邊形裁剪算法(劉氏算法)，對原有的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行了一定的優(yōu)化，提高了裁剪效率。但是，該算法的交點采用雙指針結(jié)構(gòu)，將交點插入到實體多邊形和裁剪多邊形頂點鏈表使得參與求交的邊的數(shù)量因為多邊形頂點個數(shù)的增加而增加，造成算法的冗余，當多邊形交點數(shù)目不斷增多時，重復(fù)的求交計算對算法效率的影響比較明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于交點排序的多邊形裁剪的方法?；诮稽c排序的多邊形裁剪的方法的步驟如下1)根據(jù)裁剪邊和被裁剪邊四個節(jié)點的相對位置，判斷兩條線段是否相交，并對交點的進出性情況進行分析；2)取裁剪多邊形的邊依次對實體多邊形的邊界進行求交，根據(jù)每一條裁剪邊上交點的順序、進出性，判斷該裁剪邊的終點是否組成結(jié)果多邊形，將組成結(jié)果多邊形的裁剪多邊形頂點插入到交點鏈表，形成一個由進點和出點組成的點對；3)根據(jù)交點的進出性，以及所記錄的實體多邊形的終點序號，設(shè)置所有交點的指針指向，并將組成結(jié)果多邊形的實體多邊形頂點插入到交點鏈表，完成交點的第二次排序；4)遍歷結(jié)果多邊形頂點鏈表，根據(jù)指針指向輸出結(jié)果多邊形。所述的步驟1)包括(1)將平面上坐標為xm，yco的點Ctl，到坐標為ycl的C1的線段Ctl C1和由坐標為&。，Yso的點&到坐標為A1, Y51的點S1所組成的線段& S1的直線方程寫成
權(quán)利要求
1.一種基于交點排序的多邊形裁剪的方法，其特征在于它的步驟如下1)根據(jù)裁剪邊和被裁剪邊四個節(jié)點的相對位置，判斷兩條線段是否相交，并對交點的進出性情況進行分析；2)取裁剪多邊形的邊依次對實體多邊形的邊界進行求交，根據(jù)每一條裁剪邊上交點的順序、進出性，判斷該裁剪邊的終點是否組成結(jié)果多邊形，將組成結(jié)果多邊形的裁剪多邊形頂點插入到交點鏈表，形成一個由進點和出點組成的點對；3)根據(jù)交點的進出性，以及所記錄的實體多邊形的終點序號，設(shè)置所有交點的指針指向，并將組成結(jié)果多邊形的實體多邊形頂點插入到交點鏈表，完成交點的第二次排序；4)遍歷結(jié)果多邊形頂點鏈表，根據(jù)指針指向輸出結(jié)果多邊形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于交點排序的多邊形裁剪的方法，其特征在于所述的步驟1)包括(1)將平面上坐標為^1Jai的點Ctl，到坐標為A^yaWC1的線段Ctl C1和由坐標為&。， Ys0的點&到坐標為A1, Y51的點S1所組成的線段& S1的直線方程寫成JC0C1 \Ax + By + C = 0I^0 :A'x + B'y + C' =0^ = J^Sl ~ J^so~ xSO _ xSl(1)其中令C — -^51^50 ~~ -^50^51Δ =ABJci—J^co -^co _ xClA'B'~ Xso ^1SO ““ xSl則當2^ = ^Cl "^co B = Xco _ xCl、C — -^Cl^CO ~~ IcoJ^ciΔ Φ 0時，兩直線的交點坐標為 Jx = (BC'-BC)/A \y = (A'C-AC')/A(2)記裁剪多邊形的一條邊的兩個頂點為=Ctl C1，線段方向為Ctl^C1 ；實體多邊形當前被處理的邊的頂點為&和S1，線段方向為& — S1,由式(1)，其所在的直線方程為 [fc(x,y) = Ax + By + C = 0 \fs(x,y) = Ax + B'y + C'=0 點Sp S1相對于直線Ctl C1的位置表示為>0 直線右側(cè)的點fc(xs,ys)·=0 直線上的點<0 直線左側(cè)的點
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于交點排序的多邊形裁剪的方法，其特征在于所述的步驟2、包括(1)對于實體多邊形和裁剪多邊形的交點，如果沿著裁剪多邊形的邊由交點進入實體多邊形，這一類交點稱為進點，反之，如果沿著裁剪多邊形由交點離開實體多邊形，則這類交點為出點；(2)采用單線性鏈表來表示多邊形，鏈表中的每一個節(jié)點按序存儲著多邊形的一個頂點，多邊形頂點和交點的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下Vertex = {χ, y !Coordinates ；Next :Pointer ；PartNum :Number}； Intersection = {χ, y !Coordinates ；Next :Pointer ；VertexID Number ；Inters Boolean ；Used :Boolean}Vertex用于存儲裁剪多邊形和實體多邊形的頂點，其中，x，y表示點的坐標，Next用于指向多邊形中以當前頂點為始點的邊的終點，PartNum記錄頂點所在多邊形環(huán)的序號， htersection用于存儲實體多邊形和裁剪多邊形的交點，其中x，y用于表示點的坐標， Next用于指向該交點在結(jié)果多邊形中的下一個頂點，VertexID記錄該交點所在實體多邊形邊的終點在實體多邊形鏈表中的序號，Inters表示交點的進出性，^ed用于最后輸出結(jié)果多邊形時標記交點是否已經(jīng)輸出過。(3)將多邊形的求交運算、交點的進出性判斷以及將裁減多邊形頂點插入到交點鏈表合成一步同時進行，根據(jù)交點的進出性，將每一條裁剪邊上的所有交點按照裁剪邊的方向排序后插入交點鏈表，如果最后一個交點為進點，則當前裁剪邊的終點位于實體多邊形內(nèi)， 若無交點，則與前一頂點的內(nèi)外關(guān)系一致，將該頂點作為進點按序插入到交點鏈表中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于交點排序的多邊形裁剪的方法，其特征在于所述的步驟幻包括對于每一個進點，直接將其指針指向鏈表中下一個交點；對于出點，如果存在與該出點具有相同終點信息的進點，且位于出點的前方，則將該出點的指針指向該進點；反之，將出點所在實體多邊形邊的終點作為出點插入到交點鏈表，并將出點指針指向該頂點。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于交點排序的多邊形裁剪方法。它的步驟如下1)根據(jù)裁剪被裁剪邊四個節(jié)點的相對位置，判斷線段是否相交，對交點的進出性進行分析；2)取裁剪多邊形的邊依次對實體多邊形進行求交，根據(jù)每一條裁剪邊上交點的順序、進出性，判斷裁剪邊的終點是否組成結(jié)果多邊形，將組成結(jié)果多邊形的裁剪多邊形頂點插入到交點鏈表，形成一個由進點和出點組成的點對；3)根據(jù)交點的進出性，以及所記錄的實體多邊形的終點序號，設(shè)置所有交點的指針指向，并將組成結(jié)果多邊形的實體多邊形頂點插入到交點鏈表，完成交點的第二次排序；4)遍歷結(jié)果頂點鏈表，根據(jù)指針指向輸出結(jié)果多邊形。本發(fā)明在計算機圖形學(xué)領(lǐng)域具有重要的實際應(yīng)用價值。
文檔編號G06T11/00GK102360507SQ20111031839
公開日2012年2月22日 申請日期2011年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月19日
發(fā)明者何榕健, 劉仁義, 張豐, 彭杰, 杜震洪 申請人:浙江大學(xué)