bresenham畫圓演算法
1. 畫圓為什麼要用Bresenham演算法
演算法引入的本意是解決像素填充的問題的
點和線這種東西在理論上都是沒有寬度的，但是要在屏幕上繪制的時候就要去填充像素以形成痕跡
一行上經常有2個以上的像素都被線所貫穿， 如何填充是個問題
而且像素填充本身是使用非常頻繁的需求，故而畫線的演算法效率是非常重要的，對整個系統影響巨大
Bresenham演算法是通過增量計算的方式快速判別下一個行或者列上的要填充的像素的位置，從計算上來說非常的節省，幾乎都是整數的演算法，速度非常的快
2. 用C實現Bresenham演算法生成直線和圓的程序(要求具體步驟有必要解述)
Bresenham演算法生成直線
假定直線從(x1,y1)到(x2,y2)，
令dx=x2-x1，dy=y2-y1
不妨設(dx,dy)在第一象限,並且直線的斜率不大於1
畫線過程中有三個循環變數
x,y,d
初值
x=x1,y=y1,d=2*dy-dx
循環，直到x==x2為止
{
如果d>=0,y++,d+=2*(dy-dx)
如果d<0 ,x++,d+=2*dy
}
如果(dx,dy)不在第一象限，要做變換，即先把第一象限的畫出來
如果斜率大於1，x,y交換
非常簡單的，很容易實現
圓的演算法：
int Bres(int x0,int y0,double r,int color)
{
int x,y,d;
x=0;
y=(int)r;
d=(int)(3-2*r);
while(x<y)
{
cirpot(x0,y0,x,y,color);
if(d<0)
d+=4*x+6;
else
{
d+=4*(x-y)+10;
y--;
}
x++;
}
if(x==y)
cirpot(x0,y0,x,y,color);
return(0);
}
int cirpot(int x0,int y0,int x,int y,int color)
{
setcolor(color);
putxicl((x0+x),(y0+y));
putxicl((x0+y),(y0+x));
putxicl((x0+y),(y0-x));
putxicl((x0+x),(y0-y));
putxicl((x0-x),(y0-y));
putxicl((x0-y),(y0-x));
putxicl((x0-y),(y0+x));
putxicl((x0-x),(y0+y));
setcolor(color);
return(0);
}
這是圓的演算法，你若要整個程序，把你的電郵給我，我給你發過去、
運行環境是Turboc 2.0
int Bresline(int x1,inty1,int x2,int y2,int color)
{
int color,itag;
int dx,dy,tx,ty,inc1,inc2,d,curx,cury;
setcolor(color);
putxicl(x1,y1);
if(x1==x2&&y1==y2)
{
setcolor(color);
return(1);
}
itag=0;
dx=abs(x2-x1);
dy=abs(y2-y1);
if(dx<dy)
{
itag=1;]
iswap(&x1,&y1);
iswap(&x2,&y2);
iswap(&dx,&dy);
}
tx=(x2-x1)>0? 1:-1;
ty=(y2-y1)>0? 1:-1;
curx=x1;
cury=y1;
inc1=2*dy;
inc2=2*(dy-dx);
d=inc1-dx;
while(curx!x2)
{
if(d<0)
{
d+=inc1;
}
else
{
cury+=ty;
d+=inc2;
}
if(itag)
setpixel(cury,curx);
else
setpixel(curx,cury);
curxd+=tx;
}
setcolor(color);
return(0);
}
iswap(int*a,int*b)
{
int tmp;
tmp=*a;
*a=*b;
*b=tmp;
}
這是直線的演算法：和圓的差不多，你可以參考一下：）
3. C語言用Bresenham演算法畫圓，哪位高手教教，主要是演算法里的內容，謝謝！
的確哈，關鍵在於對delta的理解
可以看到，都是delta=2*(1-radius)這樣的，起作用應該是判斷要畫的點x、y坐標的變化趨勢，先把我注釋了的代碼貼下，加了getch();可以看到畫的過程
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#include<graphics.h>
#include<stdio.h>
void BresenhemCircle(int centerx, int centery, int radius, int color, int type);
void main()
{
int drive=DETECT,mode;
int i,j;
initgraph(&drive,&mode,"");
BresenhemCircle(300,200,100,15,0);
getch();
}
void BresenhemCircle(int centerx, int centery, int radius, int color, int type)
{
int x =type = 0;/*初始橫坐標為原點*/
int y = radius; /*初始縱坐標遠離原點*/
int delta = 2*(1-radius);
int direction;
while (y >= 0)
{
getch();
if (!type)/*執行*/
{
/*在上半圓畫兩點*/
putpixel(centerx+x, centery+y, color);
putpixel(centerx-x, centery+y, color);
/*在下半圓畫兩點*/
putpixel(centerx-x, centery-y, color);
putpixel(centerx+x, centery-y, color);
getch();
}
else/*不執行*/
{
line(centerx+x, centery+y, centerx+x, centery-y);
line(centerx-x, centery+y, centerx-x, centery-y);
getch();
}
/*以下代碼設置下次四點的位置，圓是對稱的，且此方法相當於同時畫四個圓弧
觀察右上方圓弧可知，前一半是x增的要快些，後一半是y減的快些*/
if (delta < 0)
{
if ((2*(delta+y)-1) < 0)
direction = 1; /*選擇橫向加*/
else
direction = 2;
}
else if(delta > 0)
{
if ((2*(delta-x)-1) > 0)
direction = 3; /*選擇縱向減*/
else
direction = 2;
}
else
direction=2;
switch(direction)
{
case 1:
x++;/*只橫坐標遠離原點*/
delta += (2*x+1); /*小執行到這，所以加*/
break;
case 2:
x++;
y--;/*橫向遠離，同時縱向靠近*/
delta += 2*(x-y+1); /*即(2*x+1)+(-2*y+1)*/
break;
case 3:
y--;/*只縱坐標靠近原點*/
delta += (-2*y+1); /*大執行到這，所以減*/
break;
}
}
}
4. C++畫圓（計算機圖形學）
#include<math.h>
#include<graphics.h>/*預定義庫函數*/
voidcirclePoint(intx,inty)/*八分法畫圓程序*/
{
circle(320x*20,240y*20,3);
circle(320y*20,240x*20,3);
circle(320-y*20,240x*20,3);
circle(320-x*20,240y*20,3);
circle(320-x*20,240y*20,3);
circle(320-x*20,240-y*20,3);
circle(320-y*20,240-x*20,3);
circle(320y*20,240-x*20,3);
circle(320x*20,240-y*20,3);
}
voidMidBresenhamcircle(intr)/*中點Bresenham演算法畫圓的程序*/
{
intx,y,d;
x=0;y=r;d=1-r;/*計算初始值*/
while(x<y)
{circlePoint(x,y);/*繪制點(x,y)及其在八分圓中的另外7個對稱點*/
if(d<0)d=2*x3;/*根據誤差項d的判斷,決定非最大位移方向上是走還是不走*/
else
{d=2*(x-y)5;
y--;
}
x;
delay(900000);
}/*while*/
}
main()
{
inti,j,r,graphmode,graphdriver;
detectgraph(&graphdriver,&graphmode);
initgraph(&graphdriver,&graphmode,"");
printf("中點Bresenhamcircle演算法畫圓的程序 ");/*提示信息*/
printf("注意|r|<=11");
printf(" 輸入半徑值r:");
scanf("%d",&r);
printf("按任意鍵顯示圖形...");
getch();
cleardevice();
setbkcolor(BLACK);
for(i=20;i<=620;i=20)/*使用雙循環畫點函數畫出表格中的縱坐標*/
for(j=20;j<=460;j)
putpixel(i,j,2);
for(j=20;j<=460;j=20)/*使用雙循環畫點函數畫出表格中的橫坐標*/
for(i=20;i<=620;i)
putpixel(i,j,2);
outtextxy(320,245,"0");/*原點坐標*/
outtextxy(320-5*20,245,"-5");circle(320-5*20,240,2);/*橫坐標值*/
outtextxy(3205*20,245,"5");circle(3205*20,240,2);
outtextxy(320-10*20,245,"-10");circle(320-10*20,240,2);
outtextxy(32010*20,245,"10");circle(32010*20,240,2);
outtextxy(320-15*20,245,"-15");circle(320-15*20,240,2);
outtextxy(32015*20,245,"15");circle(32015*20,240,2);
outtextxy(320,240-5*20,"-5");circle(320,240-5*20,2);/*縱坐標值*/
outtextxy(320,2405*20,"5");circle(320,2405*20,2);
outtextxy(320,240-10*20,"-10");circle(320,240-10*20,2);
outtextxy(320,24010*20,"10");circle(320,24010*20,2);
outtextxy(20,10,"Thecenterofthecircleis(0,0)");/*坐標軸左上角顯示提示信息*/
setcolor(RED);/*標記坐標軸*/
line(20,240,620,240);outtextxy(32015*20,230,"X");
line(320,20,320,460);outtextxy(330,20,"Y");
setcolor(YELLOW);
MidBresenhamcircle(r);
setcolor(BLUE);/*繪制圓*/
circle(320,240,r*20);
setcolor(2);
getch();
closegraph();
}
5. 關於Bresenham演算法的求助
今天一下子遇到三個類似的問題，所以我這篇東西就連續復制粘貼了三遍：
（下面的坐標本來是有下標的，但復制過來就變沒了，你可能看的有點暈）
Bresenham演算法是Bresenham提出的一種光柵線生成演算法！
DDA演算法表面上看起來很有效，並且代碼也比較容易實現，但是顯示每個像素都需要進行一次浮點數加法運算，而Bresenham演算法的最大優點是不需要進行浮點數運算！這是一種精確而有效的光柵線生成演算法，該演算法僅使用增量整數計算，計算速度比DDA要快，另外，Bresenham演算法還可用於顯示圓和其他曲線，這里暫時只顯示直線！
與DDA一樣，我們假設線段的兩個端點坐標是整數值（x0,y0）（xEnd,yEnd）,且斜率m滿足0<=m>=1!坐標軸的垂直軸表示掃描線位置，水平軸標識像素列，假設以單位x間隔取樣，需要確定下一個每次取樣時兩個可能的像素位置中的哪一個更接近於線路徑！
從給定線段的左端點（x0,y0）開始,逐步處理每個後繼列（x位置），並在其掃描線y值最接近線段的像素處描出一點，假如已經確定要顯示的像素在（xk,yk），那麼下一步就要確定在列xk+1=xk+1上繪制哪個像素，是在位置(xk+1,yk)還是在(xk+1,yk+1)
在取樣位置xk+1，我們使用dlower和pper來標識兩個像素與數學上線路徑的垂直偏移（就是通過這兩個值來比較哪個點離線上的點最近，以下推導過程你可能看得有點暈，但都是為了推出後續的點而已，你可以結合下面例子程序中的Bresenham函數來看），在像素列xk+1處的直線上的y坐標根據直線方程可計算得：
y=m(xk+1)+b
那麼可求得：
dlower=y-yk=m(xk+1)+b-yk
pper=(yk+1)-y=yk+1-m(xk+1)-b
令斜率m=dy/dx,引入決策參數Pk，定義為：
Pk=dx(dlower-pper)
=2dx*xk-2dy*yk+c
C是一個常數，值為2dx+dx(2b-1)
由此可以計算得到
pk+1=Pk+2dy-2dx(yk+1-yk)
其中yk+1-yk取0還是取1取決於參數Pk的符號，Pk為負時取0，Pk非負時取1！
而Pk為負時，下一個要繪制的點就是（xk+1,yk）且pk+1=Pk+2dy
Pk為非負時則下一個要繪制的點就是（xk+1,yk+1）且pk+1=Pk+2dy-2dx
至此，Bresenham演算法介紹完畢，以下為某個示例：
#include<gl/glut.h>
#include<math.h>
#include<stdio.h>
voiddraw_pixel(intix,intiy)
{
glBegin(GL_POINTS);
glVertex2i(ix,iy);
glEnd();
}
voidBresenham(intx1,inty1,intxEnd,intyEnd)
{
intdx=abs(xEnd-x1),dy=abs(yEnd-y1);
intp=2*dy-dx;
inttwoDy=2*dy,twoDyMinusDx=2*dy-2*dx;
intx,y;
if(x1>xEnd)
{
x=xEnd;y=yEnd;
xEnd=x1;
}
else
{
x=x1;
y=y1;
}
draw_pixel(x,y);
while(x<xEnd)
{
x++;
if(p<0)
p+=twoDy;
else
{
y++;
p+=twoDyMinusDx;
draw_pixel(x,y);
}
}
}
voiddisplay()
{
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
Bresenham(0,0,400,400);
glFlush();
}
voidmyinit()
{
glClearColor(0.8,1.0,1.0,1.0);
glColor3f(0.0,0.0,1.0);
glPointSize(1.0);
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();
gluOrtho2D(0.0,500.0,0.0,500.0);
}
voidmain(intargc,char**argv)
{
glutInit(&argc,argv);
glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE|GLUT_RGB);
glutInitWindowSize(500,500);
glutInitWindowPosition(200.0,200.0);
glutCreateWindow("CG_test_Bresenham_Lineexample");
glutDisplayFunc(display);
myinit();
glutMainLoop();
}
運行效果：
6. bresenham演算法的Bresenham改進演算法
原理:
上述bresenham 演算法在計算直線斜率與誤差項時用到了小數與除法，可以改用整數以避免除法。由於演算法中用到談旅好誤差含鉛項的符號，因此可以做如下替換：e'=2*e*dx.
以下是C++語言方式描述的，在MFC下的鎮兄核心繪圖代碼（畫圓的演算法）
{
CDC* pDC=GetDC();
int p,r,x,y,c,i;
r=50;
p=3-2*r;
c=RGB(0,0,0);
x=0;
y=r;
i=100;
for(;x<=y;)
{
pDC->SetPixel(x+i,y+i,c);
pDC->SetPixel(-x+i,-y+i,c);
pDC->SetPixel(-x+i,y+i,c);
pDC->SetPixel(x+i,-y+i,c);
pDC->SetPixel(y+i,x+i,c);
pDC->SetPixel(-y+i,x+i,c);
pDC->SetPixel(-y+i,-x+i,c);
pDC->SetPixel(y+i,-x+i,c);
if(p<0)p=p+4*x+6;
else {y--;p=p+4*(x-y)+10;}
x++;
}
}
7. dda法生成直線的基本原理是什麼為什麼說Bersenham畫圓的演算法效率較高
DDA演算法主要是根據直線公式y = kx + b來推導出來的，其關鍵之處在於如何設定單位步進，即一個方向的步進為單位步進，另一個方向的步進必然是小於1。演算法的具體思路如下：
1. 輸入直線的起點、終點；
2. 計算x方向的間距：△X和y方向的間距：△Y。
3. 確定單位步進，取MaxSteps = max（△X，△Y）; 若△X>=△Y，則X方向的步進為單位步進，X方向步進一個單位，Y方向步進△Y/MaxSteps;否則相反。
4. 設置第一個點的像素值
5. 令循環初始值為1，循環次數為MaxSteps，定義變數x,y，執行以下計算：
a. x增加一個單位步進，y增加一個單位步進
b. 設置位置為（x,y）的像素值
Bresenham演算法是DDA演算法畫線演算法的一種改進演算法。本質上它也是採取了步進的思想。不過它比DDA演算法作了優化，避免了步進時浮點數運算，同時為選取符合直線方程的點提供了一個好思路。首先通過直線的斜率確定了在x方向進行單位步進還是y方向進行單位步進：當斜率k的絕對值|k|<1時，在x方向進行單位步進；當斜率k的絕對值|k|>1時，在y方向進行單位步進。
1. 輸入線段的起點和終點。
2. 判斷線段的斜率是否存在（即起點和終點的x坐標是否相同），若相同，即斜率不存在，
只需計算y方向的單位步進（△Y+1次），x方向的坐標保持不變即可繪制直線。
3. 計算線段的斜率k，分為下面幾種情況處理
a. k等於0，即線段平行於x軸，即程序只需計算x方向的單位步進，y方向的值不變
b. |k|等於1，即線段的x方向的單位步進和y方向的單位步進一樣，皆為1。直接循環△X次計算x和y坐標。
4. 根據輸入的起點和終點的x、y坐標值的大小決定x方向和y方向的單位步進是1還是-1
6. 畫出第一個點。
7. 若|k| <1，設m =0,計算P0，如果Pm>0，下一個要繪制的點為（Xm+單位步進，Ym），
Pm+1 = Pm -2*△Y;
否則要繪制的點為（Xm+單位步進，Ym+單位步進）
Pm+1 = Pm+2*△X-2*△Y；
8. 重復執行第七步△X-1次；
9. 若|k| <1，設m =0,計算Q0，如果Qm>0，下一個要繪制的點為（Xm，Ym+單位步進），
Pm+1 = Pm -2*△X;
否則要繪制的點為（Xm+單位步進，Ym+單位步進）
Pm+1 = Pm+2*△Y-2*△X；
10. 重復執行第9步△Y-1次；
8. 請問中點bresenham演算法畫圓與bresenham演算法畫圓有區別嗎
Bresenham演算法畫圓：
Bresenham演算法用來畫直線非常方便，但上次也說了，Bresenham演算法也可以用來顯示圓和其他曲線，只需要把直線方程改成圓方程或者其他曲線的方程就行，具體的推理過程就不演示了，大體跟直線的差不多！但由推算的結果可以看出，用Bresenham演算法來畫圓的確是不大明智的做法，要計算的步驟太多，計算速度比專門的畫圓方法慢很多！並且在斜率越大的地方像素的間距就越大，當然我們可以在畫某個像素之前先判斷一下這一點跟前面一點的連線的斜率，然後在適當的時候交換x、y的坐標，但這樣計算量必將增加！
直接給出Bresenham畫圓的代碼：
#include<gl/glut.h>
#include<math.h>
#include<stdio.h>
voiddraw_pixel(intix,intiy)
{
glBegin(GL_POINTS);
glVertex2i(ix,iy);
glEnd();
}
//intinlineround(constfloata){returnint(a+0.5);}
voidBresenham(intx1,inty1,intr,doublea,doubleb,doublec)/*圓心在（x1，y1），半徑為r的圓*/
{
glColor3f(a,b,c);
intdx=r;//intdy=abs(yEnd-y1);
//intp=2*dy-dx;
//inttwoDy=2*dy,twoDyMinusDx=2*dy-2*dx;
intx,y,d1,d2;
/*if(x1>xEnd)
{
x=xEnd;y=yEnd;
xEnd=x1;
}
else
{
x=x1;
y=y1;
}
*/
x=x1;
y=y1+r;
draw_pixel(x1,y1);
draw_pixel(x,y);//起始點裝入幀緩存,起始點是圓的最上面一點，然後按順時針來畫
while(x<=x1+dx)
{
d1=y1+sqrt(pow(r,2)-pow(x-x1,2));/*lower*/
x++;
d2=2*(y1+sqrt(pow(r,2)-pow(x-x1,2)))-2*d1-1;/*lower-upper*/
if(1)
{
y=d1;
draw_pixel(x,y);
draw_pixel(x,2*y1-y);
draw_pixel(2*x1-x,y);
draw_pixel(2*x1-x,2*y1-y);
}
else
{
y++;
//p+=twoDyMinusDx;
draw_pixel(x,y);
}
}
}
voiddisplay()
{
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
Bresenham(250,250,200,0.0,0.0,1.0);
Bresenham(300,250,150,1.0,0.0,0.0);
Bresenham(200,250,150,0.0,1.0,0.0);
//Bresenham(250,300,150,0.8,0.4,0.3);
//Bresenham(250,200,150);
glFlush();
}
voidmyinit()
{
glClearColor(0.8,1.0,1.0,1.0);
//glColor3f(0.0,0.0,1.0);
glPointSize(1.0);
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();
gluOrtho2D(0.0,500.0,0.0,500.0);
}
voidmain(intargc,char**argv)
{
glutInit(&argc,argv);
glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE|GLUT_RGB);
glutInitWindowSize(500,500);
glutInitWindowPosition(200.0,200.0);
glutCreateWindow("CG_test_Bresenham_Circleexample");
glutDisplayFunc(display);
myinit();
glutMainLoop();
}
以下為程序運行效果：
中點畫圓：
用光柵畫圓的不足在上次已經用實例表示的很明白了，上次畫的那個圓怎麼都不能算滿意，雖然可以通過修改演算法來得到改善，但本來計算步驟就已經很多了，交換坐標重新計算將會大大增加計算機的就是負擔，為此我們採用另一種更加常用的畫圓演算法——中點畫圓演算法，之所以叫做「中點」畫圓演算法是由於它不是像Bresenham演算法那樣所繪像素不是（xk+1,yk）就是（xk+1,yk+1）,而是根據這兩個點的中點來判斷是（xk+1,yk）還是（xk+1,yk-1）更接近於圓！
對於給定的半徑r和圓心（x0,y0）,我們先計算圓心在原點（0,0）的點，然後將其平移到圓心（x0,y0）處即可，跟Bresenham演算法一樣，我們也可以藉助圓的高度對稱性來減少計算機的計算步驟，在這里我們可以先計算出八分之一圓的像素點，然後根據對稱性繪出其他點。這樣可以大大加快畫圓的速度！
跟光柵化方法一樣，我們還是採用步進的方法來逐點描繪，但這里的決策參數計算方式跟Bresenham不大一樣，設決策參數為p，則：
P=x2+y2-r2
對於任一個點（x，y），可以根據p的符號來判斷點是在圓內還是圓外還是在圓上，這里不多說，假設我們在（xk,yk）處繪制了一個像素，下一步需要確定的是（xk+1,yk）還是（xk+1,yk-1）更接近於圓，在此代入這兩個點的中點來求出決策參數：
Pk=（xk+1）2+（yk-1/2）2-r2
如果Pk<0,則yk上的像素更接近於圓，否則就是yk-1更接近於圓
同理可以推出Pk+1=Pk+2（xk+1）+（yk+12-yk2）-（yk+1-yk）+1
給出一個示例，這個圓比用Bresenham畫出來的好看多了：
#include<glglut.h>
classscreenPt
{
private:
intx,y;
public:
screenPt(){x=y=0;}
voidsetCoords(GLintxCoordValue,GLintyCoordValue)
{
x=xCoordValue;
y=yCoordValue;
}
GLintgetx()const
{
returnx;
}
GLintgety()const
{
returny;
}
voidincrementx(){x++;}
voiddecrementy(){y--;}
};
voiddraw_pixel(intxCoord,intyCoord)
{
glBegin(GL_POINTS);
glVertex2i(xCoord,yCoord);
glEnd();
}
voidcircleMidpoint(GLintxc,GLintyc,GLintradius)
{
screenPtcircPt;
GLintp=1-radius;
circPt.setCoords(0,radius);
voidcirclePlotPoints(GLint,GLint,screenPt);
circlePlotPoints(xc,yc,circPt);
while(circPt.getx()<circPt.gety())
{
circPt.incrementx();
if(p<0)
p+=2*circPt.getx()+1;
else
{
circPt.decrementy();
p+=2*(circPt.getx()-circPt.gety())+1;
}
circlePlotPoints(xc,yc,circPt);
}
}
voidcirclePlotPoints(GLintxc,GLintyc,screenPtcircPt)//描繪八分圓各點
{
draw_pixel(xc+circPt.getx(),yc+circPt.gety());
draw_pixel(xc-circPt.getx(),yc+circPt.gety());
draw_pixel(xc+circPt.getx(),yc-circPt.gety());
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}
voiddisplay()
{
//screenPtPt;
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
circleMidpoint(250,250,200);
glFlush();
}
voidmyinit()
{
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voidmain(intargc,char**argv)
{
glutInit(&argc,argv);
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glutInitWindowSize(500,500);
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glutCreateWindow("CG_test_中點畫圓example");
glutDisplayFunc(display);
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}
運行效果：