計(jì)算機(jī)圖形圖像技術(shù)與應(yīng)用教程

第1章  緒論 1                  
 1.1  計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展及應(yīng)用 1                  
 1.2  計(jì)算機(jī)圖形學(xué)在CAD/CAM中的應(yīng)用 3                  
 1.2.1  CAD/CAM系統(tǒng)的發(fā)展與構(gòu)成 3                  
 1.2.2  計(jì)算機(jī)圖形學(xué)在CAD/CAM系統(tǒng)用戶界面的應(yīng)用 4                  
 1.2.3  真實(shí)感圖形顯示技術(shù)在CAD/CAM系統(tǒng)中的應(yīng)用 5                  
 1.2.4  計(jì)算機(jī)圖形學(xué)在數(shù)控加工仿真的應(yīng)用 5                  
 1.3  數(shù)據(jù)可視化技術(shù) 6                  
 1.3.1  引言 6                  
 1.3.2  體視化技術(shù)的特點(diǎn)及其發(fā)展過程 6                  
 1.3.3  體視化技術(shù)的應(yīng)用 7                  
 1.3.4  信息可視化技術(shù)的發(fā)展 10                  
 1.3.5   可視化技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展 12                  
 1.4  數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用 12                  
 習(xí)題1 13                  
 第2章  圖形系統(tǒng)綜述 14                  
 2.1  視頻顯示設(shè)備 14                  
 2.1.1  刷新式CRT 14                  
 2.1.2  光柵掃描顯示器 15                  
 2.1.3  隨機(jī)掃描顯示器 16                  
 2.1.4  彩色CRT顯示器 16                  
 2.1.5  平板顯示器 17                  
 2.2  光柵掃描系統(tǒng) 18                  
 2.3  隨機(jī)掃描系統(tǒng) 20                  
 2.4  圖形監(jiān)視器與工作站 20                  
 2.5  輸入設(shè)備 21                  
 2.5.1  鍵盤 21                  
 2.5.2  鼠標(biāo) 21                  
 2.5.3  光筆 21                  
 2.5.4  觸摸屏 22                  
 2.5.5  數(shù)字化儀 23                  
 2.5.6  圖像掃描儀 24                  
 2.5.7  數(shù)據(jù)手套 25                  
 2.5.8  聲音系統(tǒng) 25                  
 2.6  硬拷貝設(shè)備 26                  
 習(xí)題2 28                  
 第3章  基本圖形生成算法 29                  
 3.1  掃描轉(zhuǎn)換算法 29                  
 3.2  直線的掃描轉(zhuǎn)換 30                  
 3.2.1  逐點(diǎn)比較法 30                  
 3.2.2  中點(diǎn)畫線算法 30                  
 3.2.3  DDA算法 33                  
 3.2.4  Bresenham畫線算法 34                  
 3.2.5  并行畫線算法 35                  
 3.3  圓的掃描轉(zhuǎn)換算法 37                  
 3.3.1  圓的特性 37                  
 3.3.2  DDA畫圓算法 38                  
 3.3.3  正負(fù)法畫圓弧 39                  
 3.3.4  中點(diǎn)畫圓算法 40                  
 3.3.5  Bresenham  畫圓算法 43                  
 3.4  橢圓弧生成算法 46                  
 3.3.1  橢圓的DDA生成算法 46                  
 3.4.2  橢圓的中點(diǎn)生成算法 48                  
 3.5  并行曲線算法 50                  
 3.6  區(qū)域填充 50                  
 3.6.1  多邊形域的填充 51                  
 3.6.2  區(qū)域填充圖案 54                  
 3.7  線寬與線型的處理 57                  
 3.7.1  直線線寬的處理 57                  
 3.7.2  圓弧線寬的處理 58                  
 習(xí)題3 59                  
 第4章  兩維觀察 61                  
 4.1  觀察流程 61                  
 4.2  觀察參考坐標(biāo)系 62                  
 4.3  窗口到視區(qū)的坐標(biāo)變換 63                  
 4.4  裁剪操作 65                  
 4.5  點(diǎn)的裁剪 65                  
 4.6  線段的裁剪 66                  
 4.6.1  Cohen-Sutherland線段裁剪算法 66                  
 4.6.2  梁友棟-Barsky直線裁剪算法 70                  
 4.6.3  Nicholl-Lee- Nicholl直線裁剪算法 72                  
 4.6.4  非矩形裁剪窗口的線段裁剪 74                  
 4.7  多邊形的裁剪 75                  
 4.7.1  Sutherland-Hodgeman 75                  
 4.7.2  Welier-Atherton算法 80                  
 4.8  曲線的裁剪 81                  
 4.9  文字的裁剪 81                  
 4.10  外部裁剪 82                  
 習(xí)題4 83                  
 第5章  圖形變換 85                  
 *5.1  圖形變換的數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 85                  
 5.1.1  矢量運(yùn)算 85                  
 5.1.2  矩陣運(yùn)算 85                  
 5.1.3  齊次坐標(biāo) 88                  
 5.2  二維圖形的幾何變換 89                  
 5.2.1  基本幾何變換 89                  
 5.2.2  基本幾何變換的矩陣形式 89                  
 5.2.3  二維的矩陣表示和齊次坐標(biāo)表示 93                  
 5.2.4  復(fù)合變換 94                  
 5.2.5  其他變換 103                  
 5.3  三維幾何和建模變換 107                  
 5.3.1  平移 108                  
 5.3.2  旋轉(zhuǎn) 109                  
 5.4  形體的投影變換 116                  
 5.4.1  投影變換分類 116                  
 5.4.2  平行投影 117                  
 5.4.3  透視投影 119                  
 習(xí)題5 122                  
 第6章  三維物體的表示 124                  
 6.1  多邊形表面 124                  
 6.1.1  多邊形表 125                  
 6.1.2  平面方程 126                  
 6.1.3  多邊形網(wǎng)格 128                  
 *6.2  曲線和曲面 128                  
 *6.3  二次曲面 128                  
 6.3.1  球面 129                  
 6.3.2  橢圓面 129                  
 6.3.3  環(huán)面 130                  
 6.4  樣條表示 130                  
 6.4.1  插值和逼近樣條 130                  
 6.4.2  參數(shù)連續(xù)性條件 131                  
 6.4.3  樣條描述 133                  
 6.5  三次樣條插值方法 133                  
 6.5.1  自然三次樣條 134                  
 6.5.2  Hermite插值樣條 134                  
 6.5.3  Cardinal樣條 136                  
 6.5.4  Kochanek-Bartels樣條 138                  
 6.6  Bezier曲線和曲面 139                  
 6.6.1  Bezier曲線 139                  
 6.6.2  Bezier曲線的特性 140                  
 6.6.3  使用Bezier曲線的設(shè)計(jì)技術(shù) 140                  
 6.6.4  三次Bezier曲線 141                  
 6.6.5  Bezier曲面 143                  
 6.7  B-樣條曲線和曲面 144                  
 6.7.1  B-樣條曲線 144                  
 6.7.2  均勻周期性B-樣條曲線 145                  
 6.7.3  三次周期性B-樣條曲線 147                  
 *6.7.4  開放均勻B-樣條曲線 149                  
 *6.7.5  非均勻B-樣條曲線 151                  
 6.7.6  B-樣條曲面 151                  
 *6.8  掃描表示 152                  
 *6.9  結(jié)構(gòu)實(shí)體幾何法 153                  
 *6.10  八叉樹 155                  
 6.11  BSP樹 157                  
 6.12  分形幾何方法 157                  
 6.12.1  分形生成過程 158                  
 6.12.2  分形分類 158                  
 6.12.3  分形的維數(shù) 159                  
 6.12.4  確定性自相似分形幾何構(gòu)造 160                  
 6.12.5  統(tǒng)計(jì)自相似分形幾何構(gòu)造 162                  
 6.12.6  仿射分形構(gòu)造方法 164                  
 6.12.7  隨機(jī)中點(diǎn)位移方法 165                  
 6.12.8  地面圖控制 167                  
 6.12.9  自平方分形 168                  
 6.12.10  自逆分形 172                  
 習(xí)題6 173                  
 第7章  可見面判別算法 175                  
 7.1  可見面判別算法的分類 175                  
 7.2  后向面判別 175                  
 7.3  深度緩沖器算法 176                  
 7.4  A緩沖器算法 179                  
 7.5  掃描線算法 180                  
 7.6  深度排序算法 182                  
 7.7  BSP樹算法 184                  
 7.8  區(qū)域細(xì)分算法 184                  
 7.9  八叉樹算法 186                  
 7.10  光線投射算法 189                  
 習(xí)題7 190                  
 第8章  光照模型與面繪制算法 191                  
 8.1  光源 191                  
 8.2  基本光照模型 193                  
 8.2.1  環(huán)境光 193                  
 8.2.2  漫反射 193                  
 8.2.3  鏡面反射和phong模型 195                  
 8.2.4  多光源漫反射和鏡面反射的合并 198                  
 8.2.5  Warn模型 198                  
 8.2.6  強(qiáng)度衰減 199                  
 8.2.7  顏色 199                  
 8.2.8  透明度 201                  
 8.2.9  陰影 203                  
 *8.3  光強(qiáng)度顯示 203                  
 8.3.1  分配強(qiáng)度等級(jí) 203                  
 8.3.2  Gamma校正與視頻查找表 204                  
 8.3.3  顯示連續(xù)色調(diào)的圖像 205                  
 *8.4  半色調(diào)模式和抖動(dòng)技術(shù) 206                  
 8.4.1  半色調(diào)近似 207                  
 8.4.2  抖動(dòng)技術(shù) 209                  
 8.5  多邊形表面繪制算法 211                  
 8.5.1  恒定光強(qiáng)度的明暗處理 212                  
 8.5.2  Gouraud明暗處理 212                  
 8.5.3  Phong明暗處理 214                  
 8.5.4  快速Phong明暗處理 214                  
 8.6  光線跟蹤算法 215                  
 8.6.1  基本光線跟蹤算法 216                  
 8.6.2  光線與物體表面的求交計(jì)算 217                  
 8.6.3  減少物體求交計(jì)算量 219                  
 8.6.4  空間分割方法 220                  
 8.6.5  光線跟蹤反走樣 223                  
 8.6.6  分布式光線跟蹤 224                  
 8.7  輻射度光照模型 226                  
 8.7.1  基本輻射度模型 226                  
 8.7.2  逐步求精輻射度方法 229                  
 8.8  環(huán)境映射 230                  
 8.9   添加表面細(xì)節(jié) 231                  
 8.9.1  用多邊形模擬表面細(xì)節(jié) 231                  
 8.9.2  紋理映射 231                  
 8.9.3  過程式紋理映射方法 233                  
 8.9.4  凹凸映射 234                  
 8.9.5  幀映射 235                  
 習(xí)題8 235                  
 第9章  顏色模型和顏色應(yīng)用 237                  
 9.1  光的特性 237                  
 9.2  標(biāo)準(zhǔn)基色和色彩圖 239                  
 9.2.1  XYZ顏色模型 239                  
 9.2.2  CIE色度圖 239                  
 9.3  直觀的顏色概念 241                  
 9.4  RGB顏色模型 241                  
 9.5  YIQ顏色模型 242                  
 9.6  CMY顏色模型 243                  
 9.7  HSV顏色模型 244                  
 9.8  HSV和RGB模型之間的轉(zhuǎn)換 245                  
 9.9  HLS顏色模型 247                  
 9.10  顏色選擇及其應(yīng)用 247                  
 習(xí)題9 248                  
 第10章  圖像處理 249                  
 10.1  圖像數(shù)據(jù) 249                  
 10.1.1  圖像的表示 249                  
 10.1.2  圖像的采樣 250                  
 10.1.3  圖像的灰度直方圖 250                  
 10.1.4  圖像的二值化 253                  
 10.2  圖像變換 253                  
 10.2.1  圖像的除噪音處理 254                  
 10.2.2  圖像輪廓增強(qiáng)技術(shù) 254                  
 10.3  圖像解析 256                  
 10.3.1  細(xì)線化技術(shù) 256                  
 10.3.2  輪廓線追蹤 257                  
 10.4  圖像數(shù)據(jù)壓縮 258                  
 10.4.1  概述 258                  
 10.4.2  步長法 259                  
 習(xí)題10 260                  
 第11章  OpenGL圖形應(yīng)用程序開發(fā)簡介 261                  
 11.1  OpenGL概述 261                  
 11.1.1  什么是OpenGL 261                  
 11.1.2  OpenGL的工作順序 261                  
 11.2  OpenGL的基本語法規(guī)則 262                  
 11.2.1  OpenGL的數(shù)據(jù)類型 262                  
 11.2.2  OpenGL函數(shù)命名規(guī)則 262                  
 11.2.3  OpenGL的狀態(tài)機(jī)制 262                  
 11.2.4  OpenGL的庫函數(shù) 263                  
 11.3  在OpenGL中使用顏色 264                  
 11.3.1  OpenGL的顏色處理過程和顏色模式 264                  
 11.3.2  指定顏色和明暗模式 264                  
 11.4  用OpenGL設(shè)計(jì)基本幾何體 265                  
 11.4.1  繪圖準(zhǔn)備和結(jié)束 265                  
 11.4.2  繪制OpenGL的基本幾何元素(幾何要素) 266                  
 11.4.3  多邊形的繪制屬性 267                  
 11.4.4  法矢量 267                  
 11.5  OpenGL中的圖形變換 268                  
 11.5.1  常用的變換函數(shù) 270                  
 11.5.2  視圖模型變換 270                  
 11.5.3  投影變換 272                  
 11.5.4  視口變換 273                  
 11.6  OpenGL中的光照處理 274                  
 11.6.1  OpenGL光照基本概念 274                  
 11.6.2  光源的定義 274                  
 11.6.3  光照模式 276                  
 11.6.4  材質(zhì)屬性 277                  
 11.7  VC++ 6.0中OpenGL應(yīng)用程序開發(fā) 278                  
 11.7.1  Win32控制臺(tái)方式 278                  
 11.7.2   MFC方式 284                  
 習(xí)題11 287