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算法系列（十二） 多边形区域填充算法－－扫描线种子填充算法2014-04-30 csdn博客 吹泡泡的小猫1.3扫描线种子填充算法

1.1和1.2节介绍的两种种子填充算法的优点是非常简单，缺点是使 用了递归算法，这不但需要大量栈空间来存储相邻的点，而且效率不高。为了减少算法中的递归调用 ，节省栈空间的使用，人们提出了很多改进算法，其中一种就是扫描线种子填充算法。扫描线种子填 充算法不再采用递归的方式处理“4-联通”和“8-联通”的相邻点，而是通过沿水平扫描线填充像素 段，一段一段地来处理“4-联通”和“8-联通”的相邻点。这样算法处理过程中就只需要将每个水平 像素段的起始点位置压入一个特殊的栈，而不需要象递归算法那样将当前位置周围尚未处理的所有相 邻点都压入堆栈，从而可以节省堆栈空间。应该说，扫描线填充算法只是一种避免递归，提高效率的 思想，前面提到的注入填充算法和边界填充算法都可以改进成扫描线填充算法，下面介绍的就是结合 了边界填充算法的扫描线种子填充算法。

扫描线种子填充算法的基本过程如下：当给定种子点 （x, y）时，首先分别向左和向右两个方向填充种子点所在扫描线上的位于给定区域的一个区段，同时 记下这个区段的范围[xLeft, xRight]，然后确定与这一区段相连通的上、下两条扫描线上位于给定区 域内的区段，并依次保存下来。反复这个过程，直到填充结束。

扫描线种子填充算法可由下列 四个步骤实现：

（1） 初始化一个空的栈用于存放种子点，将种子点（x, y）入栈；

（2） 判断栈是否为空，如果栈为空则结束算法，否则取出栈顶元素作为当前扫描线的种子点（x, y），y是当 前的扫描线；

（3） 从种子点（x, y）出发，沿当前扫描线向左、右两个方向填充，直到边界。分 别标记区段的左、右端点坐标为xLeft和xRight；

（4） 分别检查与当前扫描线相邻的y - 1和y + 1两条扫描线在区间[xLeft, xRight]中的像素，从xLeft开始向xRight方向搜索，若存在非边界且未 填充的像素点，则找出这些相邻的像素点中最右边的一个，并将其作为种子点压入栈中，然后返回第 （2）步；

这个算法中最关键的是第（4）步，就是从当前扫描线的上一条扫描线和下一条扫描 线中寻找新的种子点。这里比较难理解的一点就是为什么只是检查新扫描线上区间[xLeft, xRight]中 的像素？如果新扫描线的实际范围比这个区间大（而且不连续）怎么处理？我查了很多计算机图形学 的书籍和论文，好像都没有对此做过特殊说明，这使得很多人在学习这门课程时对此有挥之不去的疑 惑。本着“毁人”不倦的思想，本文就罗嗦解释一下，希望能解除大家的疑惑。

如果新扫描线 上实际点的区间比当前扫描线的[xLeft, xRight]区间大，而且是连续的情况下，算法的第（3）步就 处理了这种情况。如图（4）所示：

图（4） 新扫描线区间增大且连续的情况

假设当前处理的扫描线是黄色点所在的第7 行，则经过第3步处理后可以得到一个区间[6,10]。然后第4步操作，从相邻的第6行和第8行两条扫描 线的第6列开始向右搜索，确定红色的两个点分别是第6行和第8行的种子点，于是按照顺序将（6, 10 ）和（8, 10）两个种子点入栈。接下来的循环会处理（8, 10）这个种子点，根据算法第3步说明，会 从（8, 10）开始向左和向右填充，由于中间没有边界点，因此填充会直到遇到边界为止，所以尽管第 8行实际区域比第7行的区间[6,10]大，但是仍然得到了正确的填充。

如果新扫描线上实际点的 区间比当前扫描线的[xLeft, xRight]区间大，而且中间有边界点的情况，算法又是怎么处理呢？算法 描述中虽然没有明确对这种情况的处理方法，但是第4步确定上、下相邻扫描线的种子点的方法，以及 靠右取点的原则，实际上暗含了从相邻扫描线绕过障碍点的方法。下面以图（5）为例说明：

图（5） 新扫描线区间增大且不连续的情况