一、區域填充概念

區域：指已經表示成點陣形式的填充圖形，是象素的集合。

區域填充：將區域內的一點（常稱【種子點】）賦予給定顏色，然後將這種顏色擴充套件到整個區域內的過程。

區域填充演算法要求區域是連通的，因為只有在連通區域中，才可能將種子點的顏色擴充套件到區域內的其它點。

1、區域有兩種表示形式

1）內點表示：枚舉出區域內部的所有象素，內部所有象素著同一個顏色，邊界畫素著與內部象素不同的顏色。
2）邊界表示：枚舉出區域外部的所有象素，邊界上的所有象素著同一個顏色，內部畫素著與邊界象素不同的顏色。

2、區域連通

1）四向連通區域：從區域上一點出發可通過【上、下、左、右】四個方向移動的組合，在不越出區域的前提下，到達區域內的任意象素。

二、簡單種子填充演算法

基本思想

給定區域G一種子點（x, y）,首先判斷該點是否是區域內的一點，如果是，則將該點填充為新的顏色，然後將該點周圍的四個點（四連通）或八個點（八連通）作為新的種子點進行同樣的處理，通過這種擴散完成對整個區域的填充。

這裡給出一個四連通的種子填充演算法（區域填充遞迴演算法），使用【棧結構】來實現
原理演算法原理如下：種子畫素入棧，當【棧非空】時重複如下三步：

演算法程式碼

 這裡給出八連通的種子填充演算法的程式碼：

void flood_fill_8(int[] pixels, int x, int y, int old_color, int new_color)
{
    if(x<w&&x>0&&y<h&&y>0)
    {
        if (pixels[y*w+x]==old_color)
        {
            pixels[y*w+x]== new_color);
            flood_fill_8(pixels, x,y+1,old_color,new_color);
            flood_fill_8(pixels, x,y-1,old_color,new_color);
            flood_fill_8(pixels, x-1,y,old_color,new_color);
            flood_fill_8(pixels, x+1,y,old_color,new_color);
            flood_fill_8(pixels, x+1,y+1,old_color,new_color);
            flood_fill_8(pixels, x+1,y-1,old_color,new_color);
            flood_fill_8(pixels, x-1,y+1,old_color,new_color);
            flood_fill_8(pixels, x-1,y-1,old_color,new_color);
        }
    }
}

簡單種子填充演算法的不足

 a)有些畫素會多次入棧，降低演算法效率，棧結構佔空間
 b)遞迴執行，演算法簡單，但效率不高，區域內每一畫素都要進/出棧，費時費記憶體
 c)改進演算法，減少遞迴次數，提高效率

三、掃描線種子填充演算法

基本思想

從給定的種子點開始，填充當前掃描線上種子點所在的一區段，然後確定與這一段相鄰的上下兩條掃描線上位於區域內的區段（需要填充的區間），從這些區間上各取一個種子點依次把它們存起來，作為下次填充的種子點。反覆進行這過程，直到所儲存的各區段都填充完畢。

演算法步驟

步驟 1：（初始化）將演算法設定的堆疊置為空。將給定的種子點（x, y）壓入堆疊
步驟 2：（出棧）如果堆疊為空，演算法結束；否則取棧頂元素（x, y）作為種子點
步驟 3：（區段填充）從種子點（x, y）開始，沿縱座標為y的當前掃描線向左右兩個方向逐個畫素用新的顏色值進行填充，直到邊界為止即象素顏色等於邊界色。設區間兩邊界的橫座標分別為xleft 和xright。
步驟4：在與當前掃描線相鄰的上下兩條掃描線上，以區間[xleft, xright]為搜尋範圍，求出需要填充的各小區間，把各小區間中最右邊的點並作為種子點壓入堆疊，轉到步驟2。

演算法的關鍵原則

1）搜尋原則：

從前一個填充的區間（邊界之間的範圍xleft, xright）作為後一條掃描線種子點尋找的範圍。

2）填充原則：

從種子點往左，右填，填到邊界

例項

上述演算法的描述過於抽象，直接看演示

演算法程式碼

Stack stack=new Stack();//堆疊 pixel_stack初始化
Stack.push (point)；    //(x,y)是給定的種子畫素
while (!stack.empty())
{
    p=(Point)(stack.pop());//出棧，從堆疊中取一畫素作種子畫素
    x=p.x;
    y=p.y;
    savex=x;//儲存種子點的橫座標x的值
    while (pixels [y*w+x]!= boundary_color)
    {
        pixels [y*w+x]= new_color;
        x++;
    } //從種子畫素開始向右填充到邊界
    xright=x–1; //儲存線段的右端點
    x=savex–1;  //設定種子點往左填充的起點
    while (pixels [y*w+x]!= boundary_color)
    {
        pixels [y*w+x] = new_color;
        x=x–1;
    }
    //從種子畫素開始向左填充到邊界，以上兩步完成區間填充。
    xleft=x+1； //儲存線段的左端點，加1是因為前面 迴圈時多減一次
    x=xleft;     //起點是上次的左端點
    y=y+1;     //開始處理上一條掃描線
    while(x<=xright)   //在上一條掃描線上檢查是否需要填充
    {
        span_need_fill=false;   //先設定為不需要填充
        while (pixels [y*w+x] ==old_color&&x<=xright )
        {
            //待填充的線段
            span_need_fill=true; //發現有舊象素，需要填充
            x=x+1;
        } //待填充的線段處理完，即遇到邊界色，!=old_color跳出

        if (span_need_fill)   //如果區間需要填充，則將其右端點作為種子點壓進堆疊
        {
            p=new Point(x-1,y);
            stack.push (p); //進棧
            span_need_fill=false;
        }
        //繼續向右檢查以防有遺漏
        while (pixels [y*w+x] !=old_color &&x<=xright )
            x=x+1;
    } //在上一條掃描線上檢查完
    x＝xleft；
    y=y–2; //形成下一條掃描線的y值
//在下一條掃描線上從左向右檢查位於區間[xleft，xright]上的畫素，其方法與在上一條掃描線上檢查的情況完全一樣，見書。
}//出棧完

四、多邊形的掃描轉換與區域填充演算法小結

上一篇部落格講述了多邊形的掃描轉換 ，這裡將多邊形掃描轉換和區域填充演算法進行比較總結。

基本思想不同

多邊形掃描轉換是指將多邊形的頂點表示轉化為點陣表示

區域填充只改變填充顏色，不改變區域表示方式

基本條件不同

在區域填充演算法中，要求給定區域內的一點作為種子點，然後從這一點根據連通性將新的顏色擴充套件到整個區域。

掃描轉換多邊形是從多邊形的邊界（頂點）資訊出發，利用多種形式的連貫性進行填充的。

掃描轉換區域填充的核心是知道多邊形的邊界，要得到多邊形內部的畫素集，有很多種辦法。其中掃描線演算法是利用一套特殊的資料結構，避免求交，然後一條條掃描線確定。

區域填充條件更強一些，不但要知道邊界，而且要知道區域內的一點，可以利用四連通或八連通區域不斷向外擴充套件。

填充一個定義的區域的選擇包括：

a)選擇實區域顏色或圖案填充方式

b)選擇某種顏色和圖案

這些填充選擇可以應用於多邊形區域或用曲線邊界定義的區域；此外，區域可用多種畫筆、顏色和透明度引數來繪製

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