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计算机图形学第一章讲述
计算机图形学
成都理工大学土地资源管理系
何新东
二零一二年九月
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
倪明田等,“计算机图形学”,北京大学出版社,1999。
主要参考书:
孙家广:计算机图形学(第三版),清华大学出版社,1999。
Donald Hearn, M. Pauline Baker ,“Computer Graphics (C Version)”, Prentice Hall , 1997.
James D. Foley, Andries van Dam etc., “Introduction to Computer Graphics”, Addison-Wesley, 1996
董士海,《计算机用户界面及其工具》,科学出版社,1994
龙晓苑:数字化艺术,北京大学出版社,1999.12
第一讲 计算机图形学概述
1.1 研究内容
1.2 发展历史
1.3 应用举例
1.4 当前研究动态
1.1 研究内容
何谓图形
构成图形的要
两种表示法
所研究的内容
计算机图形学的研究内容
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
计算机图形学的研究内容
.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
计算机图形学的研究内容
所研究的内容
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。
CAGD(Computer Aided Geometric Design)
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、数据拟合。
图象处理:
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:
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。
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
1950年,MIT,旋风一号(Whirlwind I 计算机的图形显示器,类似于示波器的CRT来显示简单图形。--CRT的出现为计算机生成和显示图形提供了可能。
50年代末期,MIT林肯实验室,在Whirlwind上开发SAGE空中防御系统,通过光笔在屏幕上指点与系统交互。--标志着交互式图形技术的诞生。
历史追溯
1962年MIT林肯室验室Ivan.E.Sutherland的博士论文:Sketchpad:一个人机通信的图形系统。--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…)。
60年代:MIT、Bell Lab、 通用汽车公司、剑 桥大学开展大规模的研究 。
60年代确立并得到发展
70年代进入技术实用化
但80年代初,图形学 依然是较小的学科,原 因是图形硬件设备十分昂贵,且基于图形的应用相 对较少。后来,情况发生了变化……
硬件发展
图形显示器的发展
图形显示器是计算机图形学中关键的设备
60年代中期:画线显示器(亦称矢量显示器)
需要刷新。设备昂贵,限制普及
60年代后期:存储管式显示器
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