计算机图形学-绪论.pptx

计 算 机 图 形 学;课程内容;教学要求;主要参考书目：;第一章 绪论;基本概念;计算机图形学及其相关概念;计算机图形学的研究对象－图形：;图形在计算机中的表示：;;参数法－－是以计算机中所记录图形的形状参数与属性参数来表示图形的一种方法。;计算机图形学相关学科的比较：;（数字）图像处理－－旨在对图象进行各种加工以改善图像的视觉效果：;;第一章 绪论;发展历史; 整个学科的发展中，软硬件发展相互促进、相辅相成。 二十世纪50年代（酝酿期） 1950年，第一台阴极射线管（CRT??，美国麻省理工学院（MIT）旋风I号（Whirlwind I）计算机的显示设备. 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;20世纪60年代（萌芽期） 上世纪50年代末60年代初美国战术防空系统SAGE，CRT显控台，可交互。 软件： 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 确定了计算机图形学的学科地位（提出基本交互技术、图元分层表示概念及数据结构…)。;20世纪70年代（发展期） 美国洛克希德飞机公司完成了用于飞机设计的交互式图形处理系统,CADAM。 光栅图形学开始发展 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 ISO发布GKS(第一个图形软件国际标准）、GKS-3D（1988年）、CGI、CGM、PHIGS、IGES等 真实感图形学 实体造型技术 ;80年代（普及期） 1980年Whitted提出了一个光透视模型-Whitted模型，并第一次给出光线跟踪算法的范例，实现Whitted模型 1984年，美国Cornell大学和日本广岛大学的学者分别将热辐射工程中的辐射度方法引入到计算机图形学中 图形硬件和各个分支均在这个时期飞速发展，出现了带有图形显示器的个人PC和工作站。;90年代（深入发展） 微机和软件系统的普及使得图形学的应用领域日益广泛。 标准化、集成化、智能化 多媒体技术、人工智能、科学计算可视化、虚拟现实 三维造型技术 ;硬件发展;画线显示器（矢量显示器/随机扫描显示器）;硬件发展;第一章 绪论;第一章 绪论; 图形软件发展及软件标准形成;（2）扩充计算机语言，使其具有图形生成和处理的功能，如： Pascal、C/C++，AutoLisp等。 特点：简练、紧凑、执行速度快，但可移植性差。;发展历程 ;第一章 绪论;图形用户界面 介于人与计算机之间，人与机器的通信，人机界面（HCI）：软件＋硬件 发展：由指示灯和机械开关组成的操纵界面→由终端和键盘组成的字符界面（80年代）→由多种输入设备和光栅图形显示设备构成的图形用户界面（GUI）（90年代）：PC，工作站，WIMP(W-windows、I-icons、M-menu、P-pointing devices)界面，所见即所得→VR技术（发展方向）;计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）;效果图和线框图;基于工程图纸的三维形体重建 定义：从二维信息中提取三维信息，通过对这些信息进行分类、综合等一系列处理，在三维空间中重新构造出二维信息所对应的三维形体，恢复形体的点、线、面及其拓扑关系，从而实现形体的重建 优势：可以做装配件的干涉检查、以及有限元分析、仿真、加工等后续操作，代表CAD技术的发展方向 ;工程图及其三维重建结果1;工程图及其三维重建结果2;可视化;;在医学领域，可视化有着广阔的发展前途 是机械手术和远程手术的基础 将医用CT扫描的数据转化为三维图象，帮助医生判别病人体内的患处 由CT数据产生在人体内漫游的图象 可视化的前沿与难点 可视化硬件的研究 实时的三维体绘制 体内组织的识别分割——Segmentation;;真实感图形实时绘制与自然景物仿真;光照模型 简单光照模型 局部光照模型 整体光照模型 绘制方法 光线跟踪 辐射度 加速算法 包围体树、自适应八叉树等等;基于位置相关的地理图形的关于各种资源的综合信息系统 军事国防，决策支持，旅游，资源调查等。 数字地球，地形和地理数据作为载体的全球信息化.;数字地球： 1998年1月，美国副总统戈尔在美国地理信息系统年会上提出了这一设想。 在数字地球技术的支持下。“一个小孩”可以虚拟的、同时又是“真实的”对全球感兴趣区域、感兴趣信息的进行发现和漫游。 智慧地球。。。 未来地球。。。;2021年3月5日10时54分;2021年3月5日10时54分;2021年3月5日10时54分;虚拟现实（Virtual Reality简称VR）;;;;;; 苹果公司开发的一种