计算机图形学【精品-ppt】

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1、计算机图形学河海大学计算机学院主讲：刘惠义E-mail:hyliu@mailsvr.hhu.edu.cn课件下载：学院网站/教学体系/下载区教学要求了解图形系统的框架及其涉及的软件、硬件技术；了解图形学的基本问题，掌握图形学的基本概念、方法与算法；对与图形相关的应用及当前的研究热点有一个初步认识；具有一定实践体会和相关的编程能力。教材或参考书：教材孙家广等，计算机图形学（第三版），清华大学出版社，2002。主要参考书：潘云鹤等，“计算机图形学—原理、方法及应用”，高等教育出版社，2003。魏海涛，“计算机图形学”，

2、电子工业出版社，2001。第一章绪论1.1研究内容1.2发展历史1.3计算机图形学的应用及研究前沿1.1研究内容?何谓图形?构成图形的要素?图形的两种表示法?图形学所研究的内容图形以及构成图形的要素图形：计算机图形学的研究对象能在人的视觉系统中产生视觉印象的客观对象包括自然景物、拍摄到的图片、用数学方法描述的图形等等构成图形的要素几何要素：刻画对象的轮廓、形状等非几何要素：刻画对象的颜色、材质等计算机中表示图形的方法点阵表示枚举出图形中所有的点(强调图形由点构成)简称为图像（数字图像）参数表示由图形的形状参数(方程

3、或分析表达式的系数，线段的端点坐标等)+属性参数(颜色、线型等)来表示图形简称为图形：图形主要分为两类：基于线条信息表示明暗图(Shading)什么是计算机图形学定义：计算机图形学是研究怎样用数字计算机生成、处理和显示图形的一门学科。计算机图形学计算机科学中，最为活跃、得到广泛应用的分支之一计算机图形学的研究内容如何在计算机中表示图形、以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法，构成了计算机图形学的主要研究内容。图形硬件、图形标准、图形交互技术、光栅图形生成算法、曲线曲面造型、实体造型、真实感图形计算

4、与显示算法，以及科学计算可视化、计算机动画、自然景物仿真、虚拟现实等。与相关学科的关系数字图像数据模型图像生成（计算机图形学）模型（特征）提取（计算机视觉，模式识别）模型变换（计算几何）图像变换（图像处理）.发展特点:交叉、界线模糊、相互渗透CAGD（ComputerAidedGeometricDesign）几何形体在计算机中的表示，分析、研究怎样灵活方便地建立几何形体的数学模型，提高算法效率，在计算机内更好地存储和管理这些模型等。研究曲线、曲面的表示、生成、拼接、拟合。图象处理研究如何对一幅连续图像取样、量化以产

5、生数字图像，如何对数字图像做各种变换以方便处理，如何滤去图像中的无用噪声，如何压缩图像数据以便存储和传输，图像边缘提取，特征增强和提取。计算机视觉和模式识别图形学的逆过程，分析和识别输入的图像并从中提取二维或三维的数据模型（特征）。手写体识别、机器视觉。第一章绪论1.1研究内容1.2发展历史1.3计算机图形学的应用及研究前沿1.2发展历史?历史追溯?硬件发展图形显示器的发展图形输入设备的发展?图形软件及软件标准的发展历史追溯50年代1950年，第一台图形显示器作为美国麻省理工学院（MIT）旋风I号（Whirlwin

6、dI）计算机的附件诞生了1958年，美国Calcomp公司由联机的数字记录仪发展成滚筒式绘图仪，GerBer公司把数控机床发展成为平板式绘图仪50年代末期，MIT的林肯实验室在“旋风”计算机上开发SAGE空中防御体系60年代1962年，MIT林肯实验室的I.E.Sutherland发表了一篇题为“Sketchpad：一个人机交互通信的图形系统”的博士论文--确定了交互图形学作为一个学科分支（提出基本交互技术、图元分层表示概念及数据结构…)。1962年，雷诺汽车公司的工程师PierreBézier提出Bézier曲线

7、、曲面的理论1964年MIT的教授StevenA.Coons提出了超限插值的新思想，通过插值四条任意的边界曲线来构造曲面。70年代光栅图形学迅速发展区域填充、裁剪、消隐等基本图形概念、及其相应算法纷纷诞生图形软件标准化1974年，ACMSIGGRAPH的“与机器无关的图形技术”的工作会议ACM成立图形标准化委员会，制定“核心图形系统”（CoreGraphicsSystem）ISO发布CGI、CGM、GKS、PHIGS真实感图形学1970年，Bouknight提出了第一个光反射模型1971年Gourand提出“漫反射

8、模型＋插值”的思想，被称为Gourand明暗处理1975年，Phong提出了著名的简单光照模型-Phong模型实体造型技术英国剑桥大学CAD小组的Build系统美国罗彻斯特大学的PADL-1系统80年代1980年Whitted提出了一个光透视模型-Whitted模型，并第一次给出光线跟踪算法的范例，实现Whitted模型1984年，美国Cornell大学和日