計算機圖形學算法與應用

前言

　　今天，我國的教育正處在一個大發(fā)展的嶄新時期，高等教育已跨人“大眾化”階段，蓬蓬勃勃，生機無限。在高等教育中，研究生教育的發(fā)展尤為迅速。黨的十七大報告提出，要“努力造就世界一流科學家和科技領軍人才，注重培養(yǎng)一線的創(chuàng)新人才”，強調(diào)了在建設創(chuàng)新型國家中教育的優(yōu)先發(fā)展地位。我們可以清楚知道，研究生教育是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的主渠道，對走自主創(chuàng)新道路，建設創(chuàng)新型國家，具有重要的戰(zhàn)略意義?！　∏笆虏煌?，后事之師。歷史經(jīng)驗已一而再、再而三地證明：一個國家的富強，一個民族的繁榮，最根本的是要依靠自己，要以自力更生、自主創(chuàng)新為主?！秶H歌》講得十分深刻，世界上從來就沒有什么救世主，只有依靠自己救自己。寄希望于別人，期美好于外援，只是一種幼稚的幻想。內(nèi)因是發(fā)展的決定性的因素。當然，我們絕不應該也絕不可能采取“閉關鎖國”、自我封閉、故步自封的方式來謀求發(fā)展，重犯歷史錯誤。外因始終是發(fā)展的必要條件。改革開放三十年所取得的輝煌成就，譜寫的中華民族歷史性跨越的壯麗史詩，就是鐵證。正因為如此，我們清醒看到了，自助者人助天助，只有獨立自主，自強不息，走以自主創(chuàng)新為主的發(fā)展道路，才有可能在向世界開放中，爭取到更多的朋友，爭取到更多的支持，充分利用好外部的各種有利條件，來扎扎實實地、而又盡可能快地發(fā)展自己。這一切的關鍵就在于，我們要有數(shù)量與質(zhì)量足夠的高級專門人才，特別是拔尖創(chuàng)新人才。何況，在科技高速發(fā)展與高度發(fā)達，而知識經(jīng)濟已初見端倪的今天，更加如此。人才、高級專門人才、拔尖創(chuàng)新人才、領導人才，是我們一切事業(yè)發(fā)展的基礎。

內(nèi)容概要

本書全面介紹了計算機圖形學的基本概念、原理和算法，是根據(jù)作者長期從事計算機圖形學的教學經(jīng)驗和科研成果，并參考了國內(nèi)外同類教材編寫而成，是華中科技大學出版社出版的“機械科學與工程研究生教學用書”系列教材之一。主要內(nèi)容包括二維圖形顯示和三維圖形顯示兩部分。二維部分共分緒論、基本圖形生成算法、圖形變換的矩陣方法、圖形處理算法、圖形數(shù)據(jù)結構，以及二維圖形軟件開發(fā)應用等6章；三維部分包括三維幾何造型、曲線曲面、三維觀察與三維視見變換、消隱處理、真實感圖形、計算機動畫和計算機圖形學的相關研究領域等7章，每章附有習題，便于教學。    本書適合于高等院校研究生的計算機圖形學教學工作，也可作為相關專業(yè)的工程技術人員的學習參考用書。

書籍目錄

第1章　緒論  1.1　計算機圖形學的研究內(nèi)容  1.2　計算機圖形學的應用  習題第2章　基本圖形生成算法  2.1　直線的生成算法  2.2　圓弧的生成算法  2.3　規(guī)則曲線的生成算法  習題第3章　圖形變換的矩陣方法　3.1　二維圖形變換　3.2　三維圖形變換　3.3　二維視見變換　習題第4章　圖形處理算法　4.1　直線段的剪取　4.2　多邊形的剪取算法　4.3　光柵圖形的掃描轉(zhuǎn)換與區(qū)域填充　4.4　光柵圖形的反走樣技術　習題第5章　常用圖形數(shù)據(jù)結構　5.1　數(shù)據(jù)結構概述　5.2　線性表　5.3　數(shù)組　5.4　棧結構及應用　5.5　隊列及實現(xiàn)　5.6　鏈表及應用　5.7　樹結構及應用　5.8　圖形數(shù)據(jù)文件　習題第6章　二維圖形軟件開發(fā)應用實例  6.1　MiniCAD系統(tǒng)的總體設計  6.2　MiniCAD系統(tǒng)的實現(xiàn)  習題第7章　三維幾何造型基礎  7.1  三維圖形系統(tǒng)的坐標系  7.2　三維圖形中的幾何元素  7.3  三維立體的構造模型  7.4　正則實體  7.5　三維物體的表示方法  習題第8章  曲線與曲面　8.1　曲線基本知識　8.2　三次樣條曲線與Hermite插值曲線　8.3　貝塞爾曲線　8.4　8樣條(B—Spline)曲線　8.5　均勻三次8樣條曲線　8.6　非均勻有理B樣條曲線　8.7　曲面的基礎知識　8.8　雙三次孔斯曲面　8.9　貝塞爾曲面　8.10　反求控制頂點的曲面片拼接方法　8.11　8樣條曲面　習題第9章　三維觀察與三維視見變換  9.1　三維圖形的顯示過程  9.2　觀察坐標系的定義及有關計算  9.3　三維圖形顯示的數(shù)學基礎　習題第10章　消隱處理  10.1　消隱處理概述  10.2　分段可見性判斷算法  10.3　隱藏量算法  10.4　后向面判別算法  10.5　后向面判別算法的形體矩陣方法  10.6　深度緩沖器算法  10.7　掃描線算法  10.8　掃描線Z緩沖器消隱算法的改進  10.9　畫家算法  習題第11章　真實感圖形基礎第12章　計算機動畫第13章　計算機圖形學的相關研究領域參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章　緒論　　計算機圖形學是研究圖形的計算機生成、處理和顯示的一門學科。它誕生于20世紀60年代，20世紀80年代以后是計算機圖形學硬件技術和軟件系統(tǒng)蓬勃發(fā)展階段，20世紀90年代開始得到越來越廣泛的應用。進入21世紀以來，計算機圖形學的應用已滲透到國民經(jīng)濟建設的各行各業(yè)及社會生活的各個領域，從產(chǎn)品設計的三維模型到車間生產(chǎn)作業(yè)的工程圖紙，從每天收看的影視片頭到令人眼花繚亂的廣告制作，從計算機軟件的圖形界面到宏偉工程的虛擬場景，從飛機駕駛員培訓到兩軍的模擬對抗，從巨幅圖片的噴繪到實時動畫的實現(xiàn)，都讓各行各業(yè)的人們深深感受到計算機圖形學的獨特魅力。這也是越來越多的高等院校和越來越多的專業(yè)都把計算機圖形學作為必修課程的主要原因。計算機圖形學在短短幾十年中得到如此飛速發(fā)展，其主要原因是：在人類描述信息使用的語言、文字和圖形三大工具中，圖形是表達和傳遞信息最重要、最簡潔、最生動、最富啟發(fā)性和聯(lián)想性的媒體，而且是超越國界的，從而成為全世界都能理解的共同“語言”。因此掌握好、應用好計算機圖形學的原理、算法和實現(xiàn)方法，對于培養(yǎng)21世紀創(chuàng)新型人才是非常必要的。　　1.1　計算機圖形學的研究內(nèi)容　　計算機圖形學的研究內(nèi)容涉及用計算機對圖形數(shù)據(jù)進行處理的硬件和軟件兩方面的技術，以及與圖形生成、顯示密切相關的基礎算法。按照二維和三維圖形可歸納為以下幾個主要研究內(nèi)容?！　?.二維圖形中基本圖素的生成算法　　圖素是組成圖形的基本要素，例如：點、直線段、規(guī)則曲線、自由曲線、文本等?！　?.二維圖形的基本操作和圖形處理算法　　其內(nèi)容包括對圖形的平移、放大和縮小、旋轉(zhuǎn)、鏡像等操作，此外還包括二維圖形的剪取、多邊形的填充及二維圖形的布爾運算?！　　?/pre>








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