计算机图形学计算机图形学概述.PPTVIP

《计算机图形学》课程基本信息 （一）课程名称：计算机图形学 （二）学时学分：54学时（周3学时），4学分 （三）预修课程：《 C程序设计》、《数据结构》等 （四）使用教材 陈传波、陆枫编著：《计算机图形学》 （十一）教学重点： 计算机图形系统的基本组成 光栅图形显示系统 图形变换过程 算法 基本概念 （十二）教学难点：图形变换过程、图形生成算法 第一章 计算机图形学概述第二章 基本图形的生成与计算 第三章 二维填充图元的生成 第四章 曲线的绘制 第五章 二维图形的裁剪 第六章 图形变换 第七章 真实感图形显示 第一章 计算机图形学概述 第一章 计算机图形学概述 第一节 计算机图形学的概念 第二节 计算机图形学的发展历史 第三节 计算机图形设备与系统简介 第四节 计算机图形学的应用领域 第五节 计算机图形学的当前研究动态 第一节 计算机图形学的概念 计算机图形学的概念 计算机图形学的研究对象 图形的表示方法 计算机图形学的研究内容 计算机图形学与相关学科的关系 一、计算机图形学的概念 计算机图形学（Computer Graphics）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。 计算机图形学是计算机科学中最为活跃、得到广泛应用的分支之一。 二、计算机图形学的研究对象 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 包括各种几何图形、用数学方法描述的图形、自然景物、各种输入媒体的图景、图片、图案、图像以及形体实体等等 构成图形的要素 几何要素：刻画对象的轮廓、形状（点、线、面、体）等 非几何要素：刻画对象表面属性或材质的明暗、灰度、色彩（颜色信息）等 三、图形的表示方法 点阵法：用具有灰度和颜色信息的点阵来表示图形。 枚举出图形中所有的点(强调图形由哪些点构成，用什么灰度和色彩) 简称为图像（Image）（数字图像）、像素图 参数法：用计算机中所记录图形的形状参数和属性参 数来表示图形。 形状参数：方程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 简称为图形（Graphic）、参数图 四、计算机图形学的研究内容 图形的输入 ： 如何开发利用图形输入设备及软件将图形输入到计算机中去，以便作各种处理。 图形的处理： 包括对图形进行变换(几何变换，投影变换)和运算（集合运算）,着色，形变等…… 图形的输出： 如何将图形特定的表示形式转换成图形输出系统便于接受的表示形式，并将图形在显示屏或打印机等输出设备上输出。 五、计算机图形学与相关学科的关系 图像处理 研究如何对一幅连续图像取样、量化以产生数字图像； 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 计算机图形学的逆过程，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 计算几何 研究几何模型和数据处理的学科； 讨论几何形体的计算机表示、分析和综合； 研究如何方便灵活、有效地建立几何形体的数学模型以及在计算机中更好地存贮和管理这些模型数据。 第二节 计算机图形学的发展历史 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 一、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（Whirlwind I）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Pierre Bézier 提出Bézier曲线、曲面的理论。 1964年MIT的教授Steven A. 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，ACM SIGGRAPH的与“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”（Core Graphics System） 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Goura