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《第四章图形处理技术基础_机械cad_cam技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第四章图形处理技术基础本章主要介绍CAD/CAM系统中的图形几何变换、消隐、光照和裁剪技术等。4.1图形的几何变换一、图形变换基本原理1、点变换:(x*,y*,1)=(x,y,1)T式中:(x*,y*,1)为变换后的点坐标(x,y,1)为变换前的点坐标T为变换矩阵2、线、面变换:V*=VT式中:V*为变换后的线、面顶点坐标V为变换前的线、面顶点坐标T为变换矩阵二、二维图形基本变换二维图形基本变换有：比例放大缩小、对称变换、旋转、错切、平移和透视等变换。变换矩阵T为如下格式：abpT=cdqlms式中：a,b,c,d表示比例、对称、旋转和错切等变换
2、，p,q表示透视变换，l,m表示平移变换，s表示等比例变换常用的变换矩阵见表4.1例1：比例变换矩阵200T=020001三角形三个顶点的坐标：a(1,1,0),b(2,1,0),c(1,2,0)变换后的三个顶点的坐标：a’(xa’,ya’,0)=a(xa,ya,0)T200=(1,1,0)020001=(2,2,0)abcc’b’a’b’(xb’,yb’,0)=b(xb,yb,0)T200=(2,1,0)020001=(4,2,0)c’(xc’,yc’,0)=c(xc,yc,0)T200=(1,2,0)020001=(2,4,0)例2：Y轴对称
3、变换-100T=010001三角形三个顶点的坐标：a(1,1,0),b(2,1,0),c(1,2,0)变换后的三个顶点的坐标：a’(xa’,ya’,0)=a(xa,ya,0)T-100=(1,1,0)010001=(-1,1,0)abca’b’c’b’(xb’,yb’,0)=b(xb,yb,0)T-100=(2,1,0)010001=(-2,1,0)c’(xc’,yc’,0)=c(xc,yc,0)T-100=(1,2,0)010001=(-1,2,0)三、二维图形的组合变换（自学）四、三维图形的基本变换变换矩阵T为如下格式：abcpT=defqg
4、hIrlmns(a,b,c,d,e,f,g,h,i)表示比例、对称、旋转和错切等变换，p,q,r表示透视变换，l,m,n表示平移变换，s表示等比例变换三维图形变换及其变换矩阵见表4.2五、三维图形的组合变换（自学）六、工程图的生成（自学）一、消隐的概念与作用1、消隐的概念：查找、确定并消除隐藏线和隐藏面，只显示可见部分的边、轮廓线、面的技术称为消隐技术。2、消隐的作用和目的意义：提高物体投影图的真实感和唯一性解说。4.2图形的消隐技术二、常用的消隐算法当两个物体或物体自身各部分之间存在重叠或遮挡时，需要进行消隐处理。常用的消隐算法有：1、Warn
5、ock算法Warnock算法采用递归分割窗口的方法进行消隐处理，首先将窗口分四等分，判别那个窗口存在重叠或遮挡，没有重叠或遮挡，不再分割，若窗口存在重叠或遮挡，继续对该窗口分四等分，判别那个子窗口存在重叠或遮挡，依此递归，直到找到需要消隐处理的窗口，进行消隐处理，参考P97图4.12。2、Catmull曲面分割算法Catmull曲面分割算法主要用于曲面的消隐处理，基本原理类似于Warnock算法，将曲面进行分割。3、Z缓冲器扫描线算法扫描线算法是图形消隐处理中比较常见的一种方法，可以通过扫描将三维的消隐问题简化成二维问题。为了使图形有真实感，经常
6、对图形采用光照技术进行处理。4.3图形的光照处理技术一、光照技术的基本原理：使用光线照射到图形上，来模拟人的眼睛看图形的效果，光线照射到物体表面时，光线一部分被物体吸收，一部分被物体反射，其他光线被物体折射。照射物体上的光线有许多类型，常见的有：1、点光源：例如白织灯的照射2、聚光源：例如聚光灯的照射3、平行光线：例如太阳光线的照射P106说明了点光源照射到不同的物体表面时的产生的不同的反射的物理光学基本原理：1、漫反射：漫反射指的是光线照射到粗糙的、无光泽的物体的表面时产生的光线发射见（图4.22）。反射光线的强度见公式（4.9）式中：I反射光
7、线的强度Il入射光线的强度θ入射光线与反射光线的夹角kd反射系数2、镜面反射：镜面反射指的是光线照射到光滑的物体表面时产生的光线发射见（图4.23）。反射光线的强度见公式（4.11）式中：I反射光线的强度Ii反射光线的强度θ入射角或反射角ω(θ,λ)反射曲线r视点到表面的距离k常数，不同的物体表面，有不同的值，具体通过实验得出。3、环境光线的反射:环境光线的反射指光线没有直接照射到物体上，而是通过其他物体的反射光线照射到物体上，这样的情况称之为环境光线的反射。环境光线的反射强度公式见P107式（4.15）和(4.15)。二、光照处理的基本算法1、
8、恒定亮度方法（ConstantShading）恒定亮度方法先计算物体的各个面的亮度，然后，分别用每个面上的亮度来显示每个面。这种方法类似
