Как работает операция заливки в приложениях paint?

все программы рисования, независимо от того, насколько они просты или сложны, поставляются с инструментом заливки. Это в основном заменяет цвет закрытой области другим цветом. Я знаю, что для этого существуют разные API, но меня интересует алгоритм. Каков был бы эффективный алгоритм для реализации этого инструмента?

пара вещей, которые я могу думать быстро:

  1. преобразование изображения в двоичную карту, где пиксели в цвете должны быть заменены 1 и все остальные цвета 0.
  2. найдите замкнутую область вокруг точки, которую вы хотите изменить, чтобы все пиксели внутри были 1, а все соседние пиксели-0.

Пример Изображения

6
algorithm image-processing

6 ответов

многие реализации выполняются как рекурсивный алгоритм conquer и divide. Если вы сделаете быстрый google для "Flood fill algorithm", вы найдете множество ресурсов, включая отличную страницу Википедии на теме.

9

наиболее часто используется алгоритм заливки потока. Ниже приводится наивная версия этого прямо из моего старого университетского учебника "компьютерная графика с OpenGL" Хирна Бейкера, 3rd ed:

void floodFill4 (int x, int y, int fillColor, int interiorColor)
{
  int color;

  /* Set current color to fillColor, then perform the following operations */
  getPixel(x, y, color);
  if (color == interiorColor) 
  {
    setPixel(x,y);  // Set color of pixel to fillColor.
    floodFill4(x + 1, y, fillColor, interiorColor);
    floodFill4(x - 1, y, fillColor, interiorColor);
    floodFill4(x, y + 1, fillColor, interiorColor);
    floodFill4(x, y - 1, fillColor, interiorColor);
  }
}

для больших изображений, однако, выше, вероятно, даст вам ошибку переполнения стека из-за рекурсии для каждого пикселя. Часто этот алгоритм модифицируется так, что использует итерацию при заполнении строки пикселей, затем рекурсивно заполняет строки выше и ниже. Как @kasperjj заявил, что в Википедии есть хорошая статья об этом.

7

эти виды алгоритмов подробно обсуждаются в компьютерная графика: принципы и практика. Я настоятельно рекомендую эту книгу, если вы заинтересованы в понимании того, как растеризировать линии, заполнять полигоны, писать 3d-код без использования DirectX или OpenGL API. Конечно, для реальных приложений вы, вероятно, захотите использовать существующие библиотеки, но если вам интересно, как эти библиотеки работают, это потрясающее чтение.

3

если вы хотите эффективный алгоритм времени, который не очень заботится об эффективности памяти, вы можете сделать это:

1) сохранение логической памяти, ячейки которой вы уже посетили:Vis[]

2) ведение списка точек, которые вы уже посетили, но еще не отметили соседей для:Busy[]

3) Начните оба из них как пустые

4) Добавьте начальную точку в Busy

5) 

while you have a point P in Busy:
{
    for each neighbour N of the point P for which Vis[N] is still false
    {
       if appropriate (not crossing the boundary of the fill region)
       {
           set Vis[N] to true
           update the colour of N in the bitmap
           add N to the end of Busy[]
       }
       remove P from Busy[]
    }
}
1

также читайте о маркировке подключенных компонентов. Это эффективный способ найти подключенные пиксели, посещая только каждый пиксель дважды.

статья в Википедии.

преимущество этого заключается в том, что значения пикселей не обязательно должны быть одинаковыми или функция, описывающая пиксели как связанные, может быть чем - то другим, кроме градиента необработанных значений.

1

общая идея описывается как Алгоритм Заливки и есть различные модификации к нему. Общим является заполнение scanline. См. связанный вопрос как работают движки 2D-рендеринга на основе Scanline?

1