C语言如何在图片上画一个圆

C语言如何在图片上画一个圆

本文将详细介绍如何通过使用图形库和实现Bresenham算法在图片上绘制一个圆。

一、使用图形库

1.1 使用SDL库

SDL（Simple DirectMedia Layer）是一种跨平台的多媒体库，适用于游戏和多媒体应用。使用SDL库可以方便地在图片上绘制图形，包括圆。

安装和初始化SDL库

首先，需要安装SDL库。在Linux系统上，可以使用以下命令：

sudo apt-get install libsdl2-dev

在Windows系统上，可以从SDL官方网站下载并安装。

#include <SDL2/SDL.h>
#include <stdio.h>  
#include <math.h>  

void draw_circle(SDL_Renderer *renderer, int x_center, int y_center, int radius) {  
    const int32_t diameter = (radius * 2);  
    int32_t x = (radius - 1);  
    int32_t y = 0;  
    int32_t tx = 1;  
    int32_t ty = 1;  
    int32_t error = (tx - diameter);  
    while (x >= y) {  
        // Each of the following renders an octant of the circle  
        SDL_RenderDrawPoint(renderer, x_center + x, y_center - y);  
        SDL_RenderDrawPoint(renderer, x_center + x, y_center + y);  
        SDL_RenderDrawPoint(renderer, x_center - x, y_center - y);  
        SDL_RenderDrawPoint(renderer, x_center - x, y_center + y);  
        SDL_RenderDrawPoint(renderer, x_center + y, y_center - x);  
        SDL_RenderDrawPoint(renderer, x_center + y, y_center + x);  
        SDL_RenderDrawPoint(renderer, x_center - y, y_center - x);  
        SDL_RenderDrawPoint(renderer, x_center - y, y_center + x);  
        if (error <= 0) {  
            ++y;  
            error += ty;  
            ty += 2;  
        }  
        if (error > 0) {  
            --x;  
            tx += 2;  
            error += (tx - diameter);  
        }  
    }  
}  

int main(int argc, char* argv[]) {  
    SDL_Init(SDL_INIT_VIDEO);  
    SDL_Window *window = SDL_CreateWindow("SDL2 Circle",  
        SDL_WINDOWPOS_UNDEFINED, SDL_WINDOWPOS_UNDEFINED, 640, 480, 0);  
    SDL_Renderer *renderer = SDL_CreateRenderer(window, -1, 0);  
    SDL_SetRenderDrawColor(renderer, 255, 255, 255, 255);  
    SDL_RenderClear(renderer);  
    SDL_SetRenderDrawColor(renderer, 255, 0, 0, 255);  
    draw_circle(renderer, 320, 240, 100);  
    SDL_RenderPresent(renderer);  
    SDL_Delay(5000);  
    SDL_DestroyRenderer(renderer);  
    SDL_DestroyWindow(window);  
    SDL_Quit();  
    return 0;  
}  

解释代码

• SDL_Init(SDL_INIT_VIDEO)：初始化SDL视频子系统。
• SDL_CreateWindow：创建一个窗口。
• SDL_CreateRenderer：创建一个渲染器。
• SDL_SetRenderDrawColor：设置绘图颜色。
• draw_circle：函数使用Bresenham算法在给定的渲染器上绘制一个圆。
• SDL_RenderPresent：显示渲染结果。
• SDL_Delay：暂停程序，显示结果。

1.2 使用OpenCV库

OpenCV是一个广泛使用的计算机视觉库，也可以用于图像处理和绘图。在C语言中，可以使用OpenCV来绘制圆。

安装和初始化OpenCV库

在Linux系统上，可以使用以下命令：

sudo apt-get install libopencv-dev

在Windows系统上，可以从OpenCV官方网站下载并安装。

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <stdio.h>  

int main() {  
    cv::Mat img = cv::Mat::zeros(480, 640, CV_8UC3);  
    cv::Point center(320, 240);  
    int radius = 100;  
    cv::Scalar color(0, 0, 255);  
    cv::circle(img, center, radius, color, 2);  
    cv::imshow("Circle", img);  
    cv::waitKey(0);  
    return 0;  
}  

解释代码

• cv::Mat：创建一个空白图像。
• cv::Point：定义圆心位置。
• cv::circle：在图像上绘制圆。
• cv::imshow：显示图像。
• cv::waitKey：暂停程序，显示结果。

二、使用Bresenham算法

Bresenham算法是一种高效的圆形绘制算法，适用于没有图形库支持的情况。该算法利用整数运算，避免浮点计算，适合嵌入式系统。

2.1 基本原理

Bresenham算法基于对称性，只计算一个八分之一圆的像素点，然后利用对称性绘制其余部分。

2.2 实现代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>  

void set_pixel(unsigned char* img, int width, int height, int x, int y, unsigned char color) {  
    if (x >= 0 && x < width && y >= 0 && y < height) {  
        img[y * width + x] = color;  
    }  
}  

void draw_circle(unsigned char* img, int width, int height, int x_center, int y_center, int radius, unsigned char color) {  
    int x = 0;  
    int y = radius;  
    int d = 3 - 2 * radius;  
    while (y >= x) {  
        set_pixel(img, width, height, x_center + x, y_center + y, color);  
        set_pixel(img, width, height, x_center - x, y_center + y, color);  
        set_pixel(img, width, height, x_center + x, y_center - y, color);  
        set_pixel(img, width, height, x_center - x, y_center - y, color);  
        set_pixel(img, width, height, x_center + y, y_center + x, color);  
        set_pixel(img, width, height, x_center - y, y_center + x, color);  
        set_pixel(img, width, height, x_center + y, y_center - x, color);  
        set_pixel(img, width, height, x_center - y, y_center - x, color);  
        x++;  
        if (d > 0) {  
            y--;  
            d = d + 4 * (x - y) + 10;  
        } else {  
            d = d + 4 * x + 6;  
        }  
    }  
}  

int main() {  
    int width = 640;  
    int height = 480;  
    unsigned char* img = (unsigned char*)malloc(width * height);  
    memset(img, 255, width * height);  
    draw_circle(img, width, height, 320, 240, 100, 0);  
    FILE* fp = fopen("circle.pbm", "wb");  
    fprintf(fp, "P5n%d %dn255n", width, height);  
    fwrite(img, 1, width * height, fp);  
    fclose(fp);  
    free(img);  
    return 0;  
}  

解释代码

• set_pixel：函数设置像素点的颜色。
• draw_circle：函数使用Bresenham算法绘制圆。
• main：函数创建图像，调用draw_circle绘制圆，并保存为PBM格式。

三、其他绘制圆的方法

除了上述方法，还可以使用其他图形库或自定义算法进行绘制。

3.1 使用GDI库（Windows）

GDI（Graphics Device Interface）是Windows系统的图形设备接口，可以用于绘制图形。

#include <windows.h>

void draw_circle(HDC hdc, int x_center, int y_center, int radius) {  
    Ellipse(hdc, x_center - radius, y_center - radius, x_center + radius, y_center + radius);  
}  

int main() {  
    HWND hwnd = GetConsoleWindow();  
    HDC hdc = GetDC(hwnd);  
    draw_circle(hdc, 320, 240, 100);  
    ReleaseDC(hwnd, hdc);  
    return 0;  
}  

解释代码

• GetConsoleWindow：获取控制台窗口句柄。
• GetDC：获取设备上下文（DC）。
• Ellipse：绘制椭圆。
• ReleaseDC：释放设备上下文。

3.2 使用自定义算法

可以根据需要自定义算法来绘制圆，例如使用参数方程。

#include <stdio.h>
#include <math.h>  

void set_pixel(unsigned char* img, int width, int height, int x, int y, unsigned char color) {  
    if (x >= 0 && x < width && y >= 0 && y < height) {  
        img[y * width + x] = color;  
    }  
}  

void draw_circle(unsigned char* img, int width, int height, int x_center, int y_center, int radius, unsigned char color) {  
    for (int angle = 0; angle < 360; angle++) {  
        int x = x_center + radius * cos(angle * M_PI / 180);  
        int y = y_center + radius * sin(angle * M_PI / 180);  
        set_pixel(img, width, height, x, y, color);  
    }  
}  

int main() {  
    int width = 640;  
    int height = 480;  
    unsigned char* img = (unsigned char*)malloc(width * height);  
    memset(img, 255, width * height);  
    draw_circle(img, width, height, 320, 240, 100, 0);  
    FILE* fp = fopen("circle.pbm", "wb");  
    fprintf(fp, "P5n%d %dn255n", width, height);  
    fwrite(img, 1, width * height, fp);  
    fclose(fp);  
    free(img);  
    return 0;  
}  

解释代码

• set_pixel：函数设置像素点的颜色。
• draw_circle：函数使用参数方程绘制圆。
• main：函数创建图像，调用draw_circle绘制圆，并保存为PBM格式。

四、总结

在C语言中绘制圆的方法多种多样，常用的方法包括：使用图形库、设置像素点、实现Bresenham算法。本文详细介绍了如何使用SDL库、OpenCV库和Bresenham算法在图片上绘制圆。通过这些方法，您可以根据具体需求选择合适的方案，完成在图片上绘制圆的任务。