图形学课程设计.ppt

图形学课程设计 一、课程设计目的与要求 二、课程设计题目 5、基于深度缓存算法的三维实体图形绘制 三、等值线图与曲面图使用数据 四、课程设计报告编写参考格式 * 图形学课程设计的主要目的是让同学们通过图形学的实际问题应用，掌握图形学程序的问题分析、算法分析以及图形数据结构和程序设计的方法，从而提高软件的设计与开发的实际能力。为了保证课程设计的任务完成提出如下要求： 1、要求每个同学至少独自完整完成一个选题（问题的提出、问题的算法分析和程序设计的技术思路以及程序的执行结果。选题可以自己选择，但应具有一定的实际意义）。 2、在图形学课程设计时间要求认真完成图形学课程设计任务，不 得做课外的事情。 3、上机时间要求在规定的实验室完成。 4、图形学课程设计结束一周内必须提交课程设计报告，否则作为不及格处理。 5、成绩由三部分组成：报告、实现题目完成情况和课程设计期间的认真程度。 1、基于四叉树算法绘制颜色填充等值线图 2、三维曲面图的绘制 3、直线窗口剪裁图形软件设计 4、平面多边形窗口剪裁图形软件设计 5、基于深度缓存算法的三维实体图形绘制 三、图形程序设计概要说明 1、基于四叉树算法绘制颜色填充等值线图概要说明 （ 1）等值线的基本概念 等值线是一组值相等的序列连线组成的图形。等值线图在实际中应用广泛，如等高线图、等气压图等等。等值线的表达形式有两类：一类是画线等值线图；另一类是颜色填充等值线图（如图所示）。 （2）等值线图的数据组织 等值线图的数据绘制有两种方法：一种方法是通过建立三角网将给定绘制等值线的值通过网格之间的等值连接而成。另一类方法是通过矩形网给连接等直线。本课程设计以第二种方法讨论等值线图的绘制。设平面一区域按一定大小的网格测得一组数据，如图所示。 显然，数据的组织是一个二维数组，即每一个网格节点有一Z值。 50 100 （3）算法分析 1）颜色填充：由上面的数据组织，实际上，讨论颜色填充的等值线图的算法仅讨论一个网格即可。下面我们取一个网格讨论颜色填充的等值线图的算法： 2）等值线检测：等值线检测是利用图像边缘检测技术来检测等直线， 算法是采用四连通区域法：flag=c1+c2+c3+c4-4*cc ; 如果flag=0 则颜色不变，否则颜色发生变化，即cc点为图像边缘点（见下图）。 I1(250) I2(200) I3(180) I4(150) I4(150) I4(180) I4(250) I4(200) 扫描线 3）基于四叉树算法绘制颜色填充等值线图算法思想： 基于四叉树算法绘制颜色填充等值线图与基于扫描算法绘制颜色填充等值线图的原理是相同的，同样是利用颜色填充等值域。但是采用的填充方法不同。基于四叉树填充算法思想是：当网格节点的颜色值相等时，则用该颜色值填充该网格矩形，否则斯等分细分网格，依次建立一棵四叉树如图所示： X0,y0,dx,dy,*z,*tree[4] X0,y0,dx,dy,*z,*tree[4] X0,y0,dx,dy,*z,*tree[4] 显然，上述过程是一个递归过程。在递归过程中需要计算如下参数： X0,y0:细分网格的起点坐标 dx,dy :细分网格的网格距 *Z: 网格节点的Z值 *tree: 子树的指针 2）技术难点说明 (1) 建立四叉树的存储数据结构 (2) 递归过程的建立 输入树指针p Y p=NULL N 计算网格节点的颜色值Ic[I] (网格节点的颜色值相等) || y (p-dx=1.0 p-dy=1.0) N 用节点的颜色值 网格细分并应用Bezier曲面拟合 绘制网格矩形 求细分网格节点的Z值和建立子树 p=NULL for I=0; I4;I++ 递归遍历四四叉树 （3）绘制颜色填充的等值线图的算法步骤是： 1）求全区域的最大值Zmax和最小值Zmin。 给定等值线的级数N,求得等值线的间距dc=(Zmax-Zmin)/N。 建立填充颜色表color[]。 循环递归调用四叉树算法填充网格矩形颜色值。 5）等值线检测 6）绘制平面坐标系 7）绘制色码标识 2、曲面图的绘制概要说明 曲面图是实际中应用广泛的图件之一。其特点是能直观地反映曲面的起伏变化与曲面的形