《图形图像学基础》PPT课件

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1、图形图像学基础教材及主要参考书教材：计算机图形学,任爱华编著,北京航空航天大学出版社，2005主要参考书：何援军，《计算机图形学》，机械工业出版社计算机图形学＝ComputerGraphicswithOpenGL:第三版，Hearn.D&BakerM.P.著，电子工业出版社，2004数字图像处理(第二版),英文版,Gonzalez,R.C.&Woods,R.E.,电子工业出版社，2002序号授课内容1234567891011绪论计算机图形学的研究内容及其与相关学科的关系，计算机图形学的发展与应用。图形输入输出设备。基本图形生成算法：直线、圆弧的DDA生成算法和Bresenham生成算

2、法、扫描线填充算法的基本原理，有序边表算法，边填充算法，种子填充算法的基本原理，简单的种子填充算法，扫描线种子填充算法、线段的裁剪算法，多边形的裁剪算法。字符及反走样技术。图形变换：图形变换数学基础，齐次坐标技术、窗口视图变换，二、三维图形几何变换、平行投影、透视投影变换。曲线和曲面：参数曲线基础，常用的参数曲线：Bezier曲线、B样条曲线等、常用的参数曲面。交互技术与用户接口。数字图像处理：数字图像基础，图像的表示，采样，直方图，二值化等。数字图像处理：空间域图像增强算法。*数字图像处理：频域图像增强算法成绩构成平时成绩（40%）出勤（10%）课后作业（10%）随堂小测验（20%

3、）期末考试（60%）第一章绪论什么是计算机图形学图形学的研究内容应用领域交互式图形系统输入输出设备与相关学科的关系ComputerGraphics(CG)计算机图形学是研究怎样用计算机表示、生成、处理和显示图形的一门学科。国际标准化组织(ISO)的定义：计算机图形学是研究通过计算机将数据转换为图形，并在专门显示设备上显示的原理、方法和技术的学科。它是建立在传统的图学理论、应用数学和计算机科学基础上的一门边缘学科。几何或3D的问题图像或2D的问题CG研究的问题一般说来，要在计算机上生成一幅表示物体的图形，有三个要素：如何在计算机中“表示”多彩的客观世界：造型技术在计算机中建立所要生成图

4、像的物体的模型即给出表示该物体的几何数据和拓扑关系如何在计算机中“表现”多彩的客观世界：绘制技术按照给定的观察点及观察方向将物体模型在计算机屏幕上显示出来人机交互技术：为造型和绘制这两个过程提供友好的人机界面根据准确性、真实性、实时性的要求，算法可大致分为以下几类：基于图形设备的基本图形元素的生成算法图形的变换和裁剪自由曲线和曲面——计算几何几何造型技术真实感图形的生成算法自然景物的生成——分形几何颜色科学及其应用计算机动画技术虚拟现实技术——实时交互式三维图形处理研究内容图形和图像图形分为图形类和图像类图形类：以矢量图形式呈现，在计算机中以场景的几何模型与物理属性表示的图形。能体现

5、景物的几何个体，记录体元的形状参数与属性参数。如工程图纸，其信息包含图元的几何信息与属性信息。图形和图像图形分为图形类和图像类图像类：以点阵图形式呈现，在计算机中以具有颜色信息的点阵来表示的图形。它更强调整体的形式，描述一个个点的灰度或色彩。如照片、扫描图片等。其信息实际上是点与点的属性信息（颜色、灰度、亮度等）。CG的总体架构数学基础向量、矩阵、齐次坐标、几何变换等。几何二维和三维空间的各种几何模型和几何造型方法绘制几何的视觉实现过程，CG的主要工作图形类：二维绘制以光栅化算法和裁剪算法为代表，三维绘制以线消隐算法为代表图像类：面消隐、光照模型、阴影模型、纹理模型、光源模型、颜色模

6、型等。交互技术CG中相对独立的一部分。通常是以WIMP为特征的图形用户界面CG的发展简史硬件1950年第一台图形显示器诞生20世纪70年代光栅显示器产生，图形学进图了第一个兴盛时期并开始出现实用的CAD图形系统20世纪80年代中期，超大规模集成电路的发展使计算机运算能力提高，图形处理速度加快，图形学得到快速发展基础理论1962年，IvanE.Sutherland发表题为“Sketchpad:一个人机交互通信的图形系统”的博士论文，首次使用了计算机图形学(computergraphics)这个术语。20世纪70年代，真实感图形和实体造型技术产生1980年Whitten提出了一个光透视模

7、型并给出光线跟踪算法范例1984年美国Conell和日本广岛大学的学者分别用辐射度方法成功模拟了理想漫反射表面间的多重慢反射效果。真实感图形算法日渐成熟。应用领域计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)科学计算可视化影视制作虚拟现实系统医疗计算机艺术图形用户界面等计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）CAD/CAM是CG在工业界最广泛、最活跃的应用领域。飞机、汽车、船舶、机电、轻工、服装的外形设计集成电路、印刷电路板的设计建筑设计基于工程图纸的三维形体重建影