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上篇 理论篇3

第1章 绪论3

1.1 概述3

1.1.1 计算机图形学的概念3

1.1.2 计算机图形学的研究内容3

目录3

1.1.3 计算机图形学与图像处理的关系4

1.2 计算机图形学的发展4

1.2.1 计算机图形学的发展简史4

1.2.2 计算机图形学的发展动向6

1.3 计算机图形学的应用8

1.4 计算机图形系统10

1.4.1 计算机图形系统硬件10

1.4.2 计算机图形系统软件11

习题11

2.1.1 直线的DDA算法13

第2章 基本图形的生成与计算13

2.1 直线的生成算法13

2.1.2 直线的Bresenham算法14

2.2 二次曲线17

2.2.1 圆弧和椭圆弧的拟合法17

2.2.2 二次曲线的参数拟合法25

2.3 自由曲线30

2.3.1 抛物线参数样条曲线31

2.3.2 Hermite曲线32

2.3.3 三次参数样条曲线36

2.3.4 Bezier曲线39

2.3.5 B样条曲线43

2.4 区域填充算法46

2.4.1 基础知识46

2.4.2 扫描线填色算法47

2.4.3 种子填色算法53

2.5 字符的生成54

2.5.1 点阵式字符55

2.5.2 矢量式字符55

2.5.3 方向编码式字符55

2.5.4 轮廓字型技术56

2.6 图形裁剪57

2.6.1 直线的剪裁57

2.6.2 多边形的剪裁62

2.6.3 字符串的剪裁66

习题67

第3章 图形变换69

3.1 二维图形的几何变换69

3.1.1 二维图形的几何基本变换69

3.1.2 二维图形几何变换的表示72

3.2.2 显示器域和视图区74

3.2.1 用户域和窗口区74

3.2 窗口视图变换74

3.2.3 窗口区和视图区的坐标变换75

3.2.4 从规格化坐标（NDC）到设备坐标（DC）的变换76

3.3 三维图形的几何变换78

3.3.1 变换矩阵78

3.3.2 平移变换78

3.3.3 比例变换78

3.3.4 绕坐标轴的旋转变换79

3.3.5 绕任意轴的旋转变换79

3.4 形体的投影变换81

3.4.1 投影变换分类81

3.4.2 正平行投影（三视图）82

3.4.3 斜平行投影82

3.4.4 透视投影83

3.4.5 投影空间87

3.4.6 用户坐标系到观察坐标系的变换89

3.4.7 规格化裁剪空间和图像空间90

3.5 三维线段裁剪93

习题94

第4章 数据接口与交换标准96

4.1 GKS元文件标准GKSM97

4.1.1 GKSM功能97

4.1.2 GKSM生成97

4.1.3 GKSM输入99

4.2 计算机图形元文件标准CGM100

4.2.1 CGM功能100

4.2.2 CGM描述100

4.3 计算机图形接口标准CGI102

4.3.1 CGI功能102

4.3.2 光栅功能集104

4.4 基本图形交换规范标准IGES104

4.4.1 IGES功能104

4.4.2 IGES元素105

4.4.3 IGES文件结构109

4.5 DXF数据接口111

4.5.1 DXF文件结构111

4.5.2 阅读图形交换文件112

5.4.3 利用图形交换文件提取实体数据114

4.6 产品数据表达与交换标准STEP116

4.6.1 STEP的组成117

4.6.2 产品模型信息结构118

4.6.3 几何与拓扑表示120

习题121

第5章 三维形体的表示122

5.1 曲面的表示122

5.1.1 孔斯（Coons）曲面123

5.1.2 贝塞尔（Bezier）曲面127

5.1.3 B样条曲面131

5.1.4 曲面片的连接131

5.2 实体的表示132

5.2.1 几何元素的定义133

5.2.2 实体的线框表示133

5.2.3 实体的定义和正则形体134

5.2.4 正则集合运算及集合成员分类136

5.2.5 实体的边界表示138

5.2.6 扫描表示法143

5.2.7 构造的实体几何法144

5.2.8 八叉树表示法146

5.3 其他三维造型法147

5.3.1 特征表示147

5.3.2 分形几何表示148

5.3.3 体绘制技术151

5.3.4 从二维图像信息构造三维形体152

习题152

6.1.1 消隐的基础知识154

6.1 线消隐154

第6章 真实感图形显示154

6.1.2 凸多面体的隐藏线消除155

6.1.3 凹多面体的隐藏线消除155

6.2 面消隐157

6.2.1 区域排序算法157

6.2.2 深度缓存（Z-buffer）算法157

6.2.3 扫描线算法158

6.3 光照模型159

6.3.1 光源特性和物体表面特性159

6.3.2 光照模型及其实现160

6.3.3 明暗的光滑处理163

6.4 表面图案与纹理164

6.4.1 表面图案的描绘164

6.4.2 表面纹理的描绘166

6.5 颜色空间167

6.5.1 颜色的基本概念167

6.5.2 CIE色度图168

6.5.3 几种常用的颜色模型169

习题171

第7章 图像处理172

7.1 图像基础172

7.1.1 图像的表示173

7.1.2 采样和量化174

7.1.3 图像文件的数据结构175

7.2 图像变换177

7.2.1 离散傅里叶变换177

7.2.2 快速傅里叶变换178

7.3 图像增强180

7.3.1 空域增强180

7.3.2 频域增强181

7.4 图像恢复与压缩编码183

7.4.1 图像恢复183

7.4.2 图像编码184

7.5 图像分割186

7.5.1 四类图像分割技术186

7.5.2 阈值分割法188

7.6 应用实例——储粮害虫图像识别189

习 题193

下篇 用VC++开发图形绘制程序197

第8章 图形编程基础197

8.1 GDI基础知识197

8.1.1 图形设备接口GDI197

8.1.2 设备环境DC197

8.1.3 CDC类198

8.1.4 GDI对象202

8.1.5 使用库存GDI对象203

8.2 OnDraw成员函数204

8.3 GDI对象类204

8.3.1 CPen类205

8.3.2 CBrush类209

8.3.3 CFont类211

8.3.4 CRgn类215

8.3.5 CPalette类220

8.3.6 CBitmap类221

8.4 Windows映射模式222

8.4.1 Windows中定义的映射模式222

8.4.2 Windows映射模式设置223

8.4.3 逻辑坐标和设备坐标的转换226

8.4.4 窗口和视口228

8.5 绘图模式的设置229

习题230

第9章 绘制图形元素231

9.1 图元的实现方法231

9.1.1 简单图形的绘制231

9.1.2 文本的绘制233

9.2.1 如何响应鼠标消息235

9.2 鼠标绘图235

9.2.2 捕获和设置鼠标状态236

9.2.3 用鼠标绘制各种基本图元238

9.3 编程示例243

9.3.1 绘制梅花曲线243

9.3.2 对话框中多种图形的绘制247

习题252

第10章 图形应用程序的总体设计253

10.1 设计自己的图形类253

10.1.1 抽象基类253

10.1.2 类的分层排布253

10.1.3 构造函数和析构函数254

10.1.4 图形基类CShape256

10.1.5 CObject类及其特点257

10.1.6 派生直线类CLine258

10.2 相关数据结构259

10.3 内存管理261

10.3.1 框架内存分配262

10.3.2 堆内存分配263

10.3.3 内存分配应用示例263

10.4 文件的存储格式264

10.4.1 文本格式265

10.4.2 二进制格式266

10.5 人-机界面环境设计267

10.5.1 Windows的消息响应机制267

10.5.2 元素拾取与选择268

习 题270

第11章 图元的绘制271

11.1 图形软件的初步实现271

11.1.1 图形软件的MFC实现方法271

11.1.2 建立工程MyVC271

11.1.3 加入命令和消息响应272

11.1.4 基本变量设置及其初始化273

11.2 位置类MyCPoint的设计275

11.2.1 类CPoint275

11.2.2 类MyCPoint的实现275

11.2.3 世界坐标和显示器坐标的关系280

11.3 图形基类和命令基类的实现282

11.3.1 图形基类CShape282

11.3.2 命令基类CCommand284

11.4 直线的绘制285

11.4.1 绘图环境的设置285

11.4.2 直线类CLine及其实现287

11.4.3 直线命令类CCreateLine的创建290

11.4.4 直线绘制的实现方法295

11.4.5 重画问题的实现方法298

11.6.1 文档的“脏”标记299

11.6.2 内存空间的释放299

11.6 文件存储及内存管理299

11.5 矩形、圆和圆弧的绘制299

11.6.3 文件的存储和加载301

习题303

第12章 图元的编辑304

12.1 给图元类添加成员函数304

12.1.1 在基类中添加成员函数304

12.1.2 在图元类添加成员函数305

12.2 图元的包围盒计算306

12.2.1 直线的包围盒计算306

12.2.2 圆弧的包围盒计算306

12.3 图元的拾取308

12.3.1 直线的拾取308

12.3.2 其他图元的拾取算法309

12.4 图元的选取实现309

12.4.2 选择集的实现310

12.4.1 定义选择集310

12.4.3 图元的交互选取314

12.5 实现图元的编辑算法315

12.5.1 图元编辑算法实现的准备315

12.5.2 图元的移动319

12.6 图元的交互编辑320

12.6.1 添加编辑命令类320

12.5.4 图元的镜像320

12.5.3 图元的旋转320

12.6.2 平移类的实现321

习题326

第13章 图形标准的编程实践327

13.1 将自定义文件保存为DXF格式327

13.2 开发OpenGL应用程序332

13.2.1 OpenGL简介332

13.2.2 OpenGL应用程序开发示例333

习题341

参考文献342