基于OpenGL实现的多段Bezier曲线拼接

运行程序的交互方式有点类似corelDraw中的自由曲线绘制，或者photoShop中的钢笔自由路径绘制。截图：将BezierCurve封装成了一个类，代码如下：#ifndef _BEZIERCURVE_H
#define _BEZIERCURVE_H#include "vec3.hpp"
#include <vector>
#include <iostream>
#include <gl/glut.h>using namespace std;
//// 3次bezier曲线: 四个控制节点。曲线经过首末两个顶点。class BezierCurve
{
public:
//cell一共有四个控制顶点
// -cell经过V0和V3顶点，
// -cell的始端相切于直线：（V0, V1）和末端相切于（V2,V3）
class BezierCell
{
public:
BezierCell（int i0, int i1, int i2, int i3）
{
setValue（i0, i1, i2, i3）;
} void setValue（int i0, int i1, int i2, int i3）
{
ctrlVertxIndex[0] = i0;
ctrlVertxIndex[1] = i1;
ctrlVertxIndex[2] = i2;
ctrlVertxIndex[3] = i3;
}
const int operator[]（int index） const
{
if （index > 3 || index < 0）
return -1; return ctrlVertxIndex[index];
}
int ctrlVertxIndex[4];
}; enum eventType
{
LButtonDown = 0,
MouseMove = 1,
LButtonUp = 2
};

enum { Bezier3CtrlPnt = 4 }; BezierCurve（） { clear（）; }
~BezierCurve（）{} void begin（）
{
// 开启求值器
glEnable（GL_MAP1_VERTEX_3）;
clear（）;
}

void mouseSynchro（eventType type, const Vec3d& v） //响应鼠标motion
{
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//LButtonDown: 压入点
if （type == LButtonDown）
{
if （isFirstRender） //for the first cell
{
vertexVector.push_back（v）; //push V0...
vertexVector.push_back（v）; //push V1...
}
else if （ cellRenderState（） == cellRenderImple::Push ） //for any cell
{
vertexVector.push_back（v）; //push V2...
vertexVector.push_back（v）; //push V3... cellRenderState.setChange（）; //set the flag to change V3
cellNum++; //increase the cell counter
}
}
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//MouseMove: 动态更新相应的顶点数据
else if （type == MouseMove）
{
if （isFirstRender） //for the first cell
{
vertexVector.back（） = v; //change the V1 immediately
}
else if （ cellRenderState（） == cellRenderImple::Change ）//for any cell
{
int vecSize = vertexVector.size（）;
vertexVector[vecSize-2] = v; //change the V2 immediately
}
} //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//LButtonUp: 为拼接做准备
else if （type == LButtonUp）
{
if （isFirstRender）
{
//只有第一个BezierCell可以编辑bezierCell的起始段:（V0,V1）
isFirstRender = false;
}
else if （ cellRenderState（） == cellRenderImple::Change）
{
//if finish the current cell"s render
//利用v1和中点v0计算出v2：（v1 + v2） / 2 = v0
//next cell begin: push the next cell"s V1...
int vecSize = vertexVector.size（）;
Vec3d v0 = vertexVector[vecSize-1];
Vec3d v1 = vertexVector[vecSize-2];
Vec3d v2 = 2 * v0 - v1;
vertexVector.push_back（v2）; //重置cellRenderFlag
cellRenderState.setPush（）;
}
}
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//更新数组的长度
_updateVertexNum（）;
} void end（）
{
glDisable（GL_MAP1_VERTEX_3）;
} void renderCurve（）
{
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//rendering vertex...
for （int i=0; i<vertexVector.size（）; i++）
{
Vec3d v = vertexVector[i];
glBegin（GL_POINTS）;
glVertex3dv（v.getValue（））;
glEnd（）;
} //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//rendering moving tangent（切线）
//（vertexNum-1, vertexNum-2）
if （ vertexNum>=2 ）
{
glEnable（GL_LINE_STIPPLE）;
{
glLineStipple（1, 0x0101）;
glBegin（GL_LINES）;
{
Vec3d v1 = vertexVector[vertexNum-1];
Vec3d v2 = vertexVector[vertexNum-2];
glVertex3dv（v1.getValue（））;
glVertex3dv（v2.getValue（））;
} glEnd（）;
}glDisable（GL_LINE_STIPPLE）;
} //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//if （！_check（））
// return; //rendering bezier cells...
system（"CLS"）;
for （int i=0; i<cellNum; i++）
{
int pos = i * 3;
if （（pos+3） < vertexNum ）
renderBezierCell（ BezierCell（pos, pos+1, pos+2, pos+3））;
}
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
} // 3次bezier曲线经过vetex0和vextex3
void renderBezierCell（const BezierCell& cell）
{
double *pBuffer = new double[Bezier3CtrlPnt * 3]; cout << "----------------------------------------------------" << endl; cout << "Vertex number : " << vertexNum << endl;
cout << "Cell number : " << cellNum << endl;
cout << "The render cell: " << cell[0] << " " << cell[1] << " " << cell[2] << " " << cell[3] << endl; for （int i = 0, bg = 0; i<4; i++）
{
Vec3d v = vertexVector[ cell[i] ];
pBuffer[bg++] = v.x（）;
pBuffer[bg++] = v.y（）;
pBuffer[bg++] = v.z（）;

cout << v.x（） << " " << v.y（） << " " << v.z（） << endl;
}cout << "----------------------------------------------------" << endl; glMap1d（GL_MAP1_VERTEX_3, 0.0, 1.0, 3, Bezier3CtrlPnt, pBuffer）;
glBegin（GL_LINE_STRIP）;
{
for （int i = 0; i <= 30; i++）
glEvalCoord1f（（GLfloat） i/30.0f）;
} glEnd（）; delete pBuffer; pBuffer = 0;
} void clear（）
{
cellNum = 0;
vertexNum = 0; isFirstRender = true; vertexVector.clear（）;
}
protected:
bool _check（） { vertexNum =vertexVector.size（）;
return vertexNum == （cellNum - 1） * 3 + 4; }
void _updateVertexNum（） { vertexNum=vertexVector.size（）;} int cellNum; //单元个数
int vertexNum; //顶点个数 bool isFirstRender; //首次标志
std::vector<Vec3d> vertexVector; //顶点数组 class cellRenderImple
{
public:
enum RenderStep
{
Push = 0,
Change = 1
};
cellRenderImple（）{ setPush（）; }
bool operator（）（void） { return flag; }
void setPush（） { flag = Push; }
void setChange（） { flag = Change; } RenderStep flag; //cell的渲染状态
} cellRenderState;
};测试程序如下：#include <iostream>
#include <vector>
#include <GL/glut.h>#include "BezierCurve.h"using namespace std;enum WindowSize{
WinWidth = 1024,
WinHeight = 768
};int g_Viewport[4];
double g_ModelMatrix[16];
double g_ProjMatrix[16];
BezierCurve myBezier;//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
void init（）;
void display（）;
void reshape（int w, int h）;
void keyboard（unsigned char key, int x, int y）;
void mouse（int button, int state, int x, int y）;
void motion（int x, int y）;int main（int argc, char** argv）
{
glutInit（&argc, argv）;
glutInitDisplayMode （GLUT_DOUBLE | GLUT_RGB）;
glutInitWindowSize （WinWidth, WinHeight）;
glutInitWindowPosition （100, 100）;
glutCreateWindow （argv[0]）; init （）;
glutDisplayFunc（display）;
glutReshapeFunc（reshape）;
glutKeyboardFunc （keyboard）;
glutMouseFunc（mouse）;
glutMotionFunc（motion）; glutMainLoop（）; return 0;
}void init（void）
{
glClearColor（0.0, 0.0, 0.0, 0.0）;
glShadeModel（GL_SMOOTH）; myBezier.begin（）;
}void display（void）
{
glClear（GL_COLOR_BUFFER_BIT）; glColor3f（1.0, 1.0, 0.0）;
glPointSize（5.0）; glPushMatrix（）;
{
myBezier.renderCurve（）;
}glPopMatrix（）; glutSwapBuffers（）;
}void reshape（int w, int h）
{
glViewport（0, 0, （GLsizei） w, （GLsizei） h）;
glMatrixMode（GL_PROJECTION）;
glLoadIdentity（）;
if （w <= h）
glOrtho（-5.0, 5.0, -5.0*（GLfloat）h/（GLfloat）w,
5.0*（GLfloat）h/（GLfloat）w, -5.0, 5.0）;
else
glOrtho（-5.0*（GLfloat）w/（GLfloat）h,
5.0*（GLfloat）w/（GLfloat）h, -5.0, 5.0, -5.0, 5.0）;
glMatrixMode（GL_MODELVIEW）;
glLoadIdentity（）;
}void keyboard（unsigned char key, int x, int y）
{
switch （key） {
case 27:
exit（0）;
break;
}
}void mouse（int button, int state, int x, int y）
{
double vertex[3]; //获取矩阵信息
glGetIntegerv（GL_VIEWPORT, g_Viewport）;
glGetDoublev（GL_MODELVIEW_MATRIX, g_ModelMatrix）;
glGetDoublev（GL_PROJECTION_MATRIX, g_ProjMatrix）; y = g_Viewport[3] - y;
gluUnProject（ x, y, 0,
g_ModelMatrix, g_ProjMatrix, g_Viewport,
&vertex[0], &vertex[1], &vertex[2] ）; if （button==GLUT_LEFT && state==GLUT_DOWN）
{
myBezier.mouseSynchro（ BezierCurve::LButtonDown, vertex ）;
glutSetCursor（ GLUT_CURSOR_RIGHT_ARROW ）;
}
else if （button == GLUT_LEFT && state == GLUT_UP）
{
myBezier.mouseSynchro（ BezierCurve::LButtonUp, vertex ）;
} glutPostRedisplay（）;
}//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 计算控制节点
void motion（int x, int y）
{
double vertex[3]; glutSetCursor（ GLUT_CURSOR_CROSSHAIR ）;
y = g_Viewport[3] - y; gluUnProject（ x, y, 0,
g_ModelMatrix, g_ProjMatrix, g_Viewport,
&vertex[0], &vertex[1], &vertex[2] ）; myBezier.mouseSynchro（ BezierCurve::MouseMove, vertex ）;
glutPostRedisplay（）;
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