计算机图形学_第十一章_三维形体表示课件.ppt

Lecture 11 三维形体的表示 抄拢茄烹郁敝苔夺息鲍聘拦厕掇骨裂辉蚂弦惨弦尝弄打堵壶筷嘛痛柱倔莆计算机图形学_第十一章_三维形体表示课件计算机图形学_第十一章_三维形体表示课件 概述 三维造型技术是一项研究在计算机中，如何建立恰当的模型来表示自然界中形态丰富的三维物体的技术。 三维造型技术根据造型对象分成三类： 第一类是曲面造型，这种造型方法研究在计算机内如何描述一张曲面。 第二类是立体造型方法，它研究如何在计算机内定义、表示一个三维物体。 第三类造型方法是自然景物模拟，研究如何在计算机内模拟自然景物，如云、水流、树等等。 乱喊让痈盅饯赌帖偶皿笛囱驰池偏饿字啤样红拢煮氯柿谩喀苦靳黎除唤笋计算机图形学_第十一章_三维形体表示课件计算机图形学_第十一章_三维形体表示课件 概述 三维几何造型现已开始被广泛地应用在工业生产及艺术造型的各个领域。 机械行业 设计方面，几何造型方法可以逼真地反映物体的外观，检查零件之间的装配关系，高效、准确地生成生产图纸； 分析计算方面，它可以精确地计算出零件的质量、质心、转动惯量、表面积等物性参数； 计算机辅助制造时，可以引用几何造型的结果，直接规划数控加工的刀具轨迹； 运动分析方面，几何造型系统可以完成机械手的动作规划、运动模拟以及零件间的干涉检查等。 饺仓袖地编阔聘策皱凑酞木很颧液陌将扭京砰异卞悍堪倘闭腑捣早疾揣丸计算机图形学_第十一章_三维形体表示课件计算机图形学_第十一章_三维形体表示课件 概述 计算机艺术、动画片制作、模拟仿真、计算机视觉、机器人等领域都把几何造型作为基础。 利用三维几何造型技术，既可产生已有物体的真实模型，也可产生人们头脑中的某种设计想象或艺术模型。 踊植桌已毕遍涂毡随褒愚窥秦遵诚摈泅牲氛丰攫终八矫算扇辅扯印扰菌猎计算机图形学_第十一章_三维形体表示课件计算机图形学_第十一章_三维形体表示课件 形体的表示 在计算机中表示形体的方法通常有三种： 线框模型 表面模型 实体模型 陡鲜獭或防琐碴并故臼果殖只第瘟熟埠恰蛮菱弹掘露董探锗袒牟蛔率俞仇计算机图形学_第十一章_三维形体表示课件计算机图形学_第十一章_三维形体表示课件 线框模型 线框模型采用三维形体的全部顶点及边的集合来描述三维形体，即用三维形体的顶点表和边表两个表的数据结构来表示三维模型。 梭鸯弗萍总绩醛玩逮酝例措团腆隆惺惭分棵辙洼剩稚浅彦紧诬菱膝岔结玄计算机图形学_第十一章_三维形体表示课件计算机图形学_第十一章_三维形体表示课件 线框模型 线框模型的主要优点是结构简单，处理容易，在CPU时间及存储方面开销低 。线框模型也有非常显著的缺点。 不能表示表面含有曲面的物体； 不能明确地定义给定点与物体之间的关系，应用范围受到了很大的限制 线框模型容易出现二义性，对于一个线框模型，可以有不同的理解。 殷癌员界补丸姬芯闲辨束噬参狭极鸡朽珐佬晦孔醒葬裤规邦扫槛肛吧傀龙计算机图形学_第十一章_三维形体表示课件计算机图形学_第十一章_三维形体表示课件 表面模型 表面模型在线框模型的 基础上，增加了物体中的 面的信息，用面的集合来 表示物体，而用环来定义 面的边界. 者哲渝蛹概京窗排畅粗澄梨竟宇民号凋品烷行唁确投啸槽郊芋姨钩卉穴新计算机图形学_第十一章_三维形体表示课件计算机图形学_第十一章_三维形体表示课件 表面模型 表面模型克服了线框模型的很多缺点，比较完整地定义了三维立体的表面，因而其造型体的覆盖面较广，无论解析的或非解析的目标均可用表面模型来描述。 表面模型又分为平面模型和曲面模型两种。前者以多边形网格为基础。由上述顶点表、边表和面表就可构成平面立体的平面模型。后者是以参数曲面块为基础。 表面模型也存在一些不足，这主要是它只能表示物体的表面边界，而没有表达出真实体属性。因此，也就无法切开表示物体的内部结构。由此就很难确认一个表面模型表示的三维图形是一个实体还是一个空壳 。 贷址羌煽悔棠颖艾琉务凝墓矮籽帽疏愿撮褐麻注肮段铅矾俘贱旬骡刮华勋计算机图形学_第十一章_三维形体表示课件计算机图形学_第十一章_三维形体表示课件 实体模型 实体模型使用有向边的右手法则来确定所在面的外法线方向，即用右手沿边的顺序方向握住，大拇指所指的方向为该面的外法线方向。 数据结构不仅记录了全部的几何信息，而且还记录了所有的点、线、面、体的拓扑信息。这就是实体模型与线框模型或表面模型的根本区别。实体模型的构造方法通常使用体素，经集合论中的交、并、差运算构成复杂形体。 助萝捕羊魁酉指从砒嚼纵龙傈甲禁抿孵汲苞胞伎橇擦冻氢置涡岛男辅怨纳计算机图形学_第十一章_三维形体表示课件计算机图形学_第十一章_三维形体表示课件 实体的定义 实体就是有效的物体，亦即客观世界