2010高级图形图像处理习题课.ppt

图形图像习题课 赵振刚 gavin@ustc.edu.cn 内容 3D观察流水线 三维对象表示及样条曲线 3D模型及数据结构 直方图及均衡化 三次作业 Topic1: 3D观察变换 定义：让计算机已知模型形状(模型坐标)、观察者位置(观察坐标)、投影方式(观察方式)、显示器窗口大小的情况下，在显示器屏幕预定位置呈现观察者眼中模型样子的过程 三个计算 (1) MC、WC、VC齐次坐标运算 (2) M从三维到二维投影，即平面化 (3) 视点变换，即旋转、裁剪平面化后的图形，获得最终结果 MC ? WC齐次坐标运算 齐次坐标 第一列为MC中x轴在WC中向量表示； 第二列为MC中y轴在WC中向量表示； 第三列为MC中原点在WC中坐标； MC ? WC齐次坐标运算 将齐次矩阵作为变换矩阵，乘以MC中坐标，得WC中坐标 WC?VC齐次坐标运算 VC对世界标系WC的齐次矩阵及其逆为 回顾理论课内容 三维平移 回顾理论课内容 三维旋转 回顾理论课内容 三维缩放 计算 作业5.5 5.6 M从三维到二维投影，即平面化 投影变换(Projection Transformation)中分为两个部分，第一个部分是将上个阶段得到的坐标转换为平面坐标，第二个部分是将转换后的平面坐标在进行归一化并进行剪裁。 投影一般分为：正交投影、透视投影 正交投影的数学分析 对于三维空间中的坐标点和一个二维平面，要在对应的平面上投影，只需将非该平面上的点的坐标分量改为该平面上的坐标值，其余坐标不变 openGL中，设置正交投影可以使用函数 glOrtho (GLdouble left, GLdouble right, GLdouble bottom, GLdouble top, GLdouble zNear, GLdouble zFar) 透视投影的数学分析 gluPerspective (GLdouble fovy, GLdouble aspect, GLdouble zNear, GLdouble zFar); 生成投影矩阵 视口变换 比如上个阶段中得到了一个顶点的坐标为(0,0,0.5,1)，根据这个坐标，该顶点位于投影平面的正中间。如果将该点映射到大小为50*50的窗口上时，那么它应该位于屏幕的中间，坐标为 (25,25, 0.5,1)。 3D观察的形象描述（1） 3D观察的形象描述（2） Topic2: 3D模型及数据结构 三维数据源： 拍摄好的影像、设计好的图纸或者物体本身 获取流程： 工程设计图纸----采集数据标注---- 利用AutoCAD、3Dmax等软件建模---PC存储文件 模型?文件转换方法：多边形网格 一个问题 三维模型如何进行网格剖分？ 问题实质：曲面离散化 问题关键：最优点有哪些信誉好的足球投注网站 快速、连续 已有方法： 映射法：曲面-----平面-----曲面 推进阵面法：插值逼近 Delaunay 三角化方法：离散截取---截面内点---四面体---内外子集分割----公共面 规则曲面例子 一个问题 规则曲面可以由多面体、曲面、二次曲面、超二次曲面来生成，那么不规则曲面的数据集如何生成？ 样条表示 样条曲线的参数表示 参数表示 x=x(t) y=y(t) z=z(t) 其中：a =t=b Cardinal样条 一个Cardinal样条完全由四个连续控制点给出，中间两个控制点是曲线端点,其他两个点用于计算终点斜率，t被称为张量参数,用于控制曲线形状，t=0时,被称为Catmull-Rom样条。 P(0)=pk P(1)=pk+1 P’(0)=(1/2)*(1-t)(pk+1-pk-1) p’(1)=(1/2)*(1-t)(pk+2-pk) 调和函数 程序流程 初始点坐标及初始切向量赋值 获取固定点坐标 对两个固定点之间线段进行细分，计算每步之间的向量 绘制细分后的线段 --------------运行程序cardinal 另一个问题 绘制好后的曲线、曲面，如何离散化，以及离散化后的点坐标如何保存？ 三角形、四边形离散， 取其顶点 3D model format 3Dmax ASE (ASCII) file Scene file example Data structure of map 编程实例 综合设计实验山地地形读取 Koch