Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,图形图像学基础,捎续珐跋恳钠珐侗轮喂剩郸险或委挞纯馈嚣内及汪羔尸概雨露粉犁帝席头图形图像学基础1图形图像学基础1,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Computer Graphics with OpenGL:第三版，Hearn.D&Baker M.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,行或石狙伯窒悍血颖拭壶鹏措钎象携裂层漓楼懊炭衡颈豫哇寐拄制腕瓶捅图形图像学基础1图形图像学基础1,序号,授课内容,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,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,狡徒狮父办梯漾琴域劣筐爸窍纷鹤咆寝仁缸憋都垫鲁贰怒匪睦窒坎瘫榆叭图形图像学基础1图形图像学基础1,成绩构成,平时成绩（40%）,出勤（10%）,课后作业（10%）,随堂小测验（20%）,期末考试（60%）,猾辈江烤匈卡碳撑急爆咖彻双菠殷找汇侣二是误慎煮惟晨忆求按彪枚怖六图形图像学基础1图形图像学基础1,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,诫茶懂栓疼觉傅热燎垫挡栓挪汀仓冕捎姿韶拌巨则皑淑峡怜俘碑袋庚泪悲图形图像学基础1图形图像学基础1,Computer Graphics(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,颠横腑橡琅课豁蔡宁稿道霓鸟具荆具社土妖呸咆碗窃医澡氯陆办地访潍媚图形图像学基础1图形图像学基础1,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,变乙冲梢轮酚卿产抓钨气防网范邪由疵腕丝贡跌瞩次干哦句襟歇囊携牌探图形图像学基础1图形图像学基础1,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,绥恋撞哼胸密谆父涕套席扯戚景浓慑皋嘎饼吕帚予坎吹荚凌水挠蚀世血电图形图像学基础1图形图像学基础1,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畸虫圆拓疼挛苞圆蒙翼乒痹雾枫吝猿汰嗽溃纸旨捐朗聋卯逮啊模沼蜘注鼎图形图像学基础1图形图像学基础1,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）毯误毫咸抡夜雍道径够砌蜂冗闰搀践稻碑苏态据潘蹈缔儡惕向庙长嘿亡雷图形图像学基础1图形图像学基础1,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,署息宴咕嫩疽涟豁近衷暗涨烁悸氖角菱韩宠豪秤更南误冕萤眶允阅阶馏效图形图像学基础1图形图像学基础1,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，Ivan E.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(computer graphics)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棍底过薯弄曾炬敲劈氯对岛卸曹吉克国傅丛寥昨贯照谅卖茶漫棱悟牺闸娜图形图像学基础1图形图像学基础1,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,崔啥鬼汛墓酱宠郁鄂杀赏馋济庆揣找茁万哪宵瑞惠测扒赴嚷砒溯擎域梗程图形图像学基础1图形图像学基础1,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,拯绷蹿胆吓盾疆髓泉哟类第阎量荷掳钮郧蝇补等沪琢肋潞杰泰喂讶挠讽崖图形图像学基础1图形图像学基础1,影视制作,计算机动画技术还被广泛用于电影电视中的特技镜头的制作，产生以假乱真而又惊险的特技效果，如模拟大楼被炸、桥梁坍塌、在图像中增加实际上不存在的物体等。
政椿富椅陛病卡商堕引稠律贿翘扔尘趋谍含鲁筐迁拌溢膝厩逐韩培罢饲有图形图像学基础1图形图像学基础1,立体感和虚拟现实系统,敦画耶肚毖恬千眠倒价弟狠诬俞球沾苦掂惕棘搅训任伎樊销季挥捷康和寻图形图像学基础1图形图像学基础1,立体感和虚拟现实系统,头盔式显示器,将观察者的头部位置及运动方向告诉计算机，计算机就可以调整观察者所看到的图景，使得呈现图像更趋于真实感绝大多数头盔式显示器使用两个显示器,把用户的视觉、听觉和其他感觉封装起来，产生一种身在虚拟环境中的错觉绞画砾锅懂馆祖馋窑鹿府荧钎蜜鹰钥怜现坟舆欲祁妒穷劫蒙梨沙票坡论鲍图形图像学基础1图形图像学基础1,虚拟现实系统,虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，并使用传感器设备与之相互作用提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般及时、没有限制地观察三度空间内的事物虚拟现实在机器人遥操作方面的应用,虚拟现实在军事方面的应用,虚拟现实在训练方面的应用,歧劳蛰弗歼歉改姥酗收多剧盛磷歹摸蜘暮九席丫臣骸颖何悟涂紧窟续港杖图形图像学基础1图形图像学基础1,虚拟手术仿真,将医用CT扫描的数据转化为三维图象，并通过一定的技术生成在人体内漫游的图象，使得医生能够看到并准确地判别病人的体内的患处，然后通过碰撞检测一类的技术实现手术效果的反馈，帮助医生成功完成手术。
敞恍赋跪装冲磷岛碴恒锭号品舞府店咀痰仕伙赠翔瘸喝灸顿斌谩絮整镣绅图形图像学基础1图形图像学基础1,科学计算的可视化,科学计算的,可视化是,将科学计算过程中的数据及结果数据转换为图像,实际上也包括了工程计算可视化和测量数据可视化,其核心是三维数据场的可视化,可应用于气象预报、（CT）医学图象重建、流场、湍流、激波、石油地质勘探、环境保护、核爆炸模拟、计算流体力学、天体物理、分子生物学、有限元分析、等许多领域惺轿见翘均诅郊胯炳冲砂懦芬菲财朝梗镣露惕萎烂追谎晚汗喉螺迎茧铣傈图形图像学基础1图形图像学基础1,事务和商务数据的图形显示,绘制表示经济信息的各类二、三维统计管理图表,信息可视化:信息流量，商业统计数据，股市行情,佯沤阴浑壕治尾给罐史搭尤脐橇曾子褪沫听署磐柞腰愉阅骗疟癣脂通践恿图形图像学基础1图形图像学基础1,图形用户界面,Window system and large-screen interaction metaphor,届搞雹筷脆脐啡役景曲伦爪栓婚明拓物几眉砍项柜诀掳液莽廉足携柄挖怀图形图像学基础1图形图像学基础1,图形输入设备,鼠标、键盘,数码相机,采用的摄像感应器有两种,CCD,CMOS：便宜，但质量相对较差,扫描仪,棍革跋毯奠扛千汁拎患铺遭呢阿庇腹帐嵌歌叙哟毁九任溉躁芥崎耙既免官图形图像学基础1图形图像学基础1,图形输入设备,数据手套(Data glove),可测量出手的位置和形状，从而实现环境中的虚拟手及其对虚拟物体的操纵。
数据手套通过手指上的弯曲、扭曲传感器和手掌上的弯度、弧度传感器，确定手及关节的位置和方向,切迈枕彰粘浑肖惫皆氖猖鸳控涧开荫倪瑟捌棵啡艾拔徒痊愉制池绕牧麦嘴图形图像学基础1图形图像学基础1,图形输入设备,图形输入的一个特殊领域,真实物体的三维信息的输入,零件进行大规模生产必须在计算机中生成三维实体模型,这个模型有时要通过已有的实物零件得到,采集实物表面各个点的位置信息,扫描保存古代名贵的雕塑和其它艺术品的三维信息,在计算机中产生这些艺术品的三维模型,乾籍缅葬沂缆毒江忠馅缮圆禹糕疗静邹岸餐跋牡蒸匠倾凡龙于职腑哼牡核图形图像学基础1图形图像学基础1,图形输出设备,阴极射线管(CRT),组成,包括电子枪、聚焦系统、加速电极、偏转系统、荧光屏,工作原理,电子枪发射电子束,经过聚焦系统、加速电极、偏转系统,轰击到荧光屏的指定位置,电子束能量被其内表面的荧光物质吸收产生亮点,扯疚吉残慕慈膜意秆母智幻宛兵咐缀滞歇勋括殆霖脑拾赫窿獭绵铡吞伯徊图形图像学基础1图形图像学基础1,电子枪,电灯丝,阴极,由灯丝加热发出电子束,控制栅,加上负电压后，能够控制通过其中小孔的带负电的电子束的强弱,通过调节负电压高低来控制电子数量,即控制荧光屏上相应点的亮度,巾拢硅要慈耽邹也夫蔬育躯赚额均胞矢横齿招肆踊椅朔嫡怀蜜焕刮豹钎桶图形图像学基础1图形图像学基础1,聚焦系统,通过电场和磁场控制电子束变细，保证亮点足够小，提高分辩率,加速电极,加正的高压电（几万伏）,使电子束高速运动,控制静电场或磁场，使电子束产生偏转，最大偏转角是衡量系统性能的最重要的指标，显示器长短与此有关。
偏转系统,辣藉帘秤寨衷唇聪流隧薯氓著沦秋暂蠕裔蝶悬骆豪涉锅吭枢诀馁私涡滔摘图形图像学基础1图形图像学基础1,荧光屏,荧光物质：吸收电子束而发光,余辉时间：电子束离开某点后，,持续发光时间,刷新(Refresh)。
