计算机图形扫描线算法

计算机图形扫描线算法（Scan-Line Algorithm）是一种常见的计算机图形学算法，用于在二维空间中渲染多边形或曲线图形。

整体思路

扫描线算法的整体思路是将二维图形划分成若干个扫描线，然后在每个扫描线上找出与之相交的多边形或曲线，并在相应的像素上进行颜色填充。

实现步骤

具体实现过程分为以下几步：

1. 将多边形或曲线进行三角剖分，得到若干个三角形
2. 对三角形按照从上到下的顺序进行排序
3. 从上到下扫描每个三角形所覆盖的扫描线，并针对每个扫描线上的像素进行颜色填充

代码实现

下面是一个简单的扫描线算法实现的示例代码：

def scanline_triangle_fill(vertices):
    # 将三角形顶点按照从上到下的顺序排列
    vertices = sorted(vertices, key=lambda v: v[1])

    # 获取三角形的顶点坐标
    x1, y1 = vertices[0]
    x2, y2 = vertices[1]
    x3, y3 = vertices[2]

    # 计算三角形的斜率
    k12 = (x2 - x1) / (y2 - y1) if y2 != y1 else 0
    k13 = (x3 - x1) / (y3 - y1) if y3 != y1 else 0
    k23 = (x3 - x2) / (y3 - y2) if y3 != y2 else 0

    for y in range(y1, y3+1):
        # 计算当前扫描线的左右交点
        xl = x1 + ((y - y1) * k13) if y >= y1 and y < y2 else x2 + ((y - y2) * k23) if y >= y2 and y <= y3 else x1
        xr = x1 + ((y - y1) * k12) if y >= y1 and y <= y2 else x2 + ((y - y2) * k23) if y > y2 and y <= y3 else x3

        # 对当前扫描线上的像素进行颜色填充
        for x in range(int(xl), int(xr)+1):
            draw_pixel(x, y)

以上代码用于填充一个三角形的颜色，其中vertices参数为三角形的三个顶点坐标，draw_pixel()函数用于绘制像素。该代码采用了计算斜率的方式来计算扫描线与三角形的交点，然后对扫描线上的像素进行颜色填充。

总结

扫描线算法可用于绘制二维图形的颜色填充，包括多边形、曲线和复杂形状。虽然其实现较为复杂，但其易于理解和应用，是计算机图形学领域中的重要算法之一。