三維視圖繪制與消隱技術

2019-11-17 05:24:22

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供稿：網(wǎng)友

　　1. 問題的提出

　　在一些數(shù)據(jù)庫治理系統(tǒng)或辦公自動化和統(tǒng)計類軟件中，一般具有繪制三維視圖的功能。使用時通常要求在給出的表格中輸入繪圖的數(shù)據(jù)及視角、比例尺等參數(shù)。這只適用于小批量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)繪制統(tǒng)計三維視圖。在地質、地貌、氣象、水文、交通、林業(yè)等許多領域，需要描述的某一量通常具有空間分布特征，這種空間分布數(shù)據(jù)的數(shù)量一般十分龐大，當使用上述三維視圖軟件繪圖時經(jīng)常會碰到輸數(shù)表格容納不下的問題，而且按表格重新輸入數(shù)據(jù)也輕易出錯和耗費許多人力。

　　三維視圖的繪制及相應繪圖數(shù)據(jù)的組織并不是一件十分困難的事，使用少量程序代碼就可以實現(xiàn)這一目標。本文將介紹一種以C＋＋語言實現(xiàn)大批量數(shù)據(jù)繪制三維視圖的簡易方法。該法的要害技術在于：（1）以FoXPRo數(shù)據(jù)庫治理系統(tǒng)整理繪圖數(shù)據(jù)并制成可為C＋＋語言包括和調(diào)用的.h文件；（2）在繪制三維視圖中，以“多邊形法”進行需遮蔽線段的消隱。

　　2. 繪圖數(shù)據(jù)的預備

　　繪圖的原始數(shù)據(jù)來自FoxPro（或FoxBase）數(shù)據(jù)庫治理系統(tǒng)。可以將某幅圖的數(shù)據(jù)置于一個一維數(shù)組中，并包括在一個.h文件中。這樣只要在C＋＋的繪三維視圖程序首包括該頭文件，就可以在程序的任何位置調(diào)用這些數(shù)據(jù)。例如有一個數(shù)據(jù)串：3，8，10，11，27，6，……，設存放數(shù)組為A，數(shù)據(jù)文件名為data.h，在data.h中，該數(shù)據(jù)串的存放形式為：

　　A＝{ 3,8，10,11, 27, 6，：：}；

　　這些數(shù)據(jù)可由FoxPro的.dbf文件拷貝得到。當然，在拷貝前還需經(jīng)過簡單的加工。設在.dbf文件中，待繪圖數(shù)據(jù)所在的字段為DT1，此時可增設一個字段DH（逗號），并將該字段的內(nèi)容全以“，”替換，然后以如下命令拷貝到data.h文件中： copy to data.h field DT1,DH dele with blank 隨后打開data.h文件，在數(shù)據(jù)首加上“A={”，在數(shù)據(jù)尾加上“ }；”即可。

　　3. 繪三維視圖編程基本思想

　　繪三維視圖的要害技術在“消隱”，即消去在三維觀察時應該被擋住看不見的線。在有關“計算機圖形學”的書籍中所介紹的消隱法多為“計算法”，即由當前數(shù)據(jù)點行計算在已繪出的線條中哪些應該隱去，再清除這些線條。筆者自己設計了一種簡便新奇的消隱法（這里姑且稱之為“多邊形法”），不僅程序代碼簡單，而且這種消隱法的原理也十分簡潔明了。現(xiàn)將其基本思想及運算步驟介紹如下：

　　3.1 首排數(shù)據(jù)繪X方向網(wǎng)線。以line函數(shù)將首排數(shù)據(jù)點連線；

　　3.2 繪Y方向網(wǎng)線。將第2排與第1排在Y方向相對應的數(shù)據(jù)點連線；

　　3.3 以“多邊形法”做消隱。據(jù)第2排點的數(shù)據(jù)以背景色涂刷一個多邊形，這樣，可能被第2排數(shù)據(jù)點連線所遮蔽的線條（即應消隱的線）即被擦除；

　　3.4 第2排數(shù)據(jù)繪X方向網(wǎng)線。以line函數(shù)將第2排數(shù)據(jù)點連線；

　　3.5 重復步驟3.2～3.4，直至繪完全圖。

　　4. 繪三維視圖源程序(for Windows)

　　　　draw3d.cpp

　　　　#include

　　　　#include "data.h"

　　　　int PASCAL WinMain (HANDLE, HANDLE, LPSTR, int);

　　　　long FAR PASCAL WindowProc (HWND, Word, WORD, LONG);

　　　　int mv［15625］; // mv［］為繪圖數(shù)據(jù)數(shù)組，存于data.h中

　　　　HANDLE hInst;

　　　　int PASCAL WinMain (HANDLE hInstance, HANDLE

　　hPrevInstance,

　　　　LPSTR lpszCmdLine, int nCmdShow)

　　　　{

　　　　…… //此處略去了創(chuàng)建窗口的代碼塊

　　　　}

　　　　long FAR PASCAL WindowProc (HWND hWnd, WORD message,

　　　　WORD wParam, LONG lParam)

　　　　{

　　　　HDC hDC;

　　　　PAINTSTRUCT ps;

　　　　HBRUSH hOldBrush;

　　　　int i=0,j=0;

　　　　int yy［MAXPTS］; //MAXPTS為繪圖行或列數(shù)，在data.h中定義

　　　　static POINT PointTable［MAXPTS+2］;

　　　　switch (message)

　　　　{ // 定義畫筆或畫刷

　　　　static LOGPEN lpBlack={PS_SOLID,1,1,RGB(0,0,0)};

　　　　static LOGPEN lpGreen={PS_SOLID,1,1,RGB(0,255,0)};

　　　　static LOGPEN lpWhite={PS_SOLID,1,1,RGB(255,255,255)};

　　　　HBRUSH hBlackBrush;

　　　　HBRUSH hWhiteBrush;

　　　　HPEN hGreenPen;

　　　　HPEN hWhitePen;

　　　　HDC hDC;

　　　　PAINTSTRUCT PtStr;

　　　　LoadString (hInst, IDS_CAPTION, szCaption, 35);

　　　　return 0;

　　　　case WM_PAINT:

　　　　hDC = BeginPaint (hWnd, &PtStr);

　　　　SetMapMode(hDC,MM_TEXT);

　　　　hBlackPen=CreatePenIndirect(&lpBlack);

　　　　hGreenPen=CreatePenIndirect(&lpGreen);

　　　　hWhitePen=CreatePenIndirect(&lpWhite);

　　　　hBlackBrush=GetStockObject(BLACK_BRUSH);

　　　　hWhiteBrush=GetStockObject(WHITE_BRUSH);

　　　　hOldBrush = SelectObject (hDC,GetStockObject

　　(NULL_BRUSH));

　　　　{

　　　　yy［j］=MOVE+j*SCALE1; //MOVE為繪圖起始點Y坐標，在data.h中定義

　　　　for(i=0;i

　　　　{

　　

　　（未完。。。）
　　PointTable［i］.x=i*SCALE2+j*SCALE4; // 形成多邊形頂點

　　數(shù)組

　　　　PointTable［i］.y=yy［j］-(PointTable

　　［i］.x-PointTable［0］.x)*ANGLE-(mv［j*MAXPTS+i］

　　*SCALE3); //SCALE2和SCALE4分別為X和Y方向的縮放系數(shù)

　　　　if(j>0) //SCALE3為繪圖數(shù)據(jù)（Z方向）的縮放系數(shù)

　　　　{ //ANGLE為視角，均在data.h中定義

　　　　SelectObject(hDC,hGreenPen);

　　　　MoveTo(hDC,mx［i］,my［i］);

　　　　LineTo(hDC,PointTable［i］.x,PointTable［i］.y); // 繪 y 方向網(wǎng) 線

　　　　}

　　　　}

　　　　PointTable［MAXPTS］.x=PointTable［MAXPTS-1］.x;

　　　　PointTable［MAXPTS］.y=PointTable［MAXPTS-1］.y+20;

　　　　PointTable［MAXPTS+1］.x=PointTable［0］.x;

　　　　PointTable［MAXPTS+1］.y=PointTable［0］.y+20;

　　　　if(j==(MAXPTS-1))

　　　　{

　　　　SelectObject(hDC,hWhitePen);

　　　　SelectObject(hDC,hWhiteBrush);

　　　　Polygon(hDC,PointTable,MAXPTS); // 消隱

　　　　}

　　　　else

　　　　{

　　　　SelectObject(hDC,hBlackPen);

　　　　SelectObject(hDC,hBlackBrush);

　　　　Polygon(hDC,PointTable,MAXPTS); // 消隱

　　　　}

　　　　for(i=0;i

　　　　{

　　　　mx［i］=PointTable［i］.x; //將前排點數(shù)據(jù)存于mx［i］

　　my［i］,

　　　　my［i］=PointTable［i］.y; // 留待繪y方向網(wǎng)線

　　　　}

　　　　for(i=0;i<(MAXPTS-1);i++)

　　　　{

　　　　SelectObject(hDC,hGreenPen);

　　　　MoveTo(hDC,PointTable［i］.x,PointTable［i］.y);

　　　　LineTo(hDC,PointTable［i+1］.x,PointTable［i+1］.y);//繪 x方向網(wǎng)線

　　　　}

　　　　}

　　　　SelectObject (hDC, hOldBrush);

　　　　EndPaint (hWnd, &PtStr);

　　　　return 0;

　　　　case WM_DESTROY:

　　　　ostQuitMessage (0);

　　　　return 0;

　　　　default:

　　　　break;

　　　　}

　　　　return DefWindowProc (hWnd, message, wParam, lParam);

　　　　}

　　5. 結論

　　繪圖數(shù)據(jù)及縮放、視角等參數(shù)皆存于data.h文件中，或在該文件中說明，所以當繪圖參數(shù)等內(nèi)容變化時，只要修改或重新制作data.h文件即可。由此可見該程序具有使用靈活，可容繪圖數(shù)據(jù)量大等優(yōu)點，可用于各種空間分布數(shù)據(jù)三維視圖的繪制，尤其適合于大數(shù)據(jù)量繪圖。

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