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目录1

第1章 绪论1

1.1 计算机图形学的发展及应用1

1.2 计算机图形学在CAD/CAM中的应用3

1.2.1 CAD/CAM系统的发展与构成3

1.2.2 计算机图形学在CAD/CAM系统用户界面的应用4

1.2.3 真实感图形显示技术在CAD/CAM系统中的应用5

1.2.4 计算机图形学在数控加工仿真的应用5

1.3 数据可视化技术6

1.3.1 引言6

1.3.2 体视化技术的特点及其发展过程6

1.3.3 体视化技术的应用7

1.3.4 信息可视化技术的发展10

1.3.5 可视化技术在国内的发展12

1.4 数字图像处理技术的发展和应用12

习题113

第2章 图形系统综述14

2.1 视频显示设备14

2.1.1 刷新式CRT14

2.1.2 光栅扫描显示器15

2.1.3 随机扫描显示器16

2.1.4 彩色CRT显示器16

2.1.5 平板显示器17

2.2 光栅扫描系统18

2.3 随机扫描系统20

2.4 图形监视器与工作站20

2.5 输入设备21

2.5.1 键盘21

2.5.2 鼠标21

2.5.3 光笔21

2.5.4 触摸屏22

2.5.5 数字化仪23

2.5.6 图像扫描仪24

2.5.7 数据手套25

2.5.8 声音系统25

2.6 硬拷贝设备26

习题228

第3章 基本图形生成算法29

3.1 扫描转换算法29

3.2 直线的扫描转换30

3.2.1 逐点比较法30

3.2.2 中点画线算法30

3.2.3 DDA算法33

3.2.4 Bresenham画线算法34

3.2.5 并行画线算法35

3.3 圆的扫描转换算法37

3.3.1 圆的特性37

3.3.2 DDA画圆算法38

3.3.3 正负法画圆弧39

3.3.4 中点画圆算法40

3.3.5 Bresenham画圆算法43

3.4 椭圆弧生成算法46

3.4.1 椭圆的DDA生成算法46

3.4.2 椭圆的中点生成算法48

3.5 并行曲线算法50

3.6 区域填充50

3.6.1 多边形域的填充51

3.6.2 区域填充图案54

3.7 线宽与线型的处理57

3.7.1 直线线宽的处理57

3.7.2 圆弧线宽的处理58

习题359

第4章 两维观察61

4.1 观察流程61

4.2 观察参考坐标系62

4.3 窗口到视区的坐标变换63

4.4 裁剪操作65

4.5 点的裁剪65

4.6 线段的裁剪66

4.6.1 Cohen-Sutherland线段裁剪算法66

4.6.2 梁友栋-Barsky直线裁剪算法70

4.6.3 Nicholl-Lee-Nicholl直线裁剪算法72

4.6.4 非矩形裁剪窗口的线段裁剪74

4.7 多边形的裁剪75

4.7.1 Sutherland-Hodgeman75

4.7.2 Welier-Atherton算法80

4.8 曲线的裁剪81

4.9 文字的裁剪81

4.10 外部裁剪82

习题483

5.1.2 矩阵运算85

5.1.1 矢量运算85

第5章 图形变换85

＊5.1 图形变换的数学基础85

5.1.3 齐次坐标88

5.2 二维图形的几何变换89

5.2.1 基本几何变换89

5.2.2 基本几何变换的矩阵形式89

5.2.3 二维的矩阵表示和齐次坐标表示93

5.2.4 复合变换94

5.2.5 其他变换103

5.3 三维几何和建模变换107

5.3.1 平移108

5.3.2 旋转109

5.4 形体的投影变换116

5.4.1 投影变换分类116

5.4.2 平行投影117

5.4.3 透视投影119

习题5122

第6章 三维物体的表示124

6.1 多边形表面124

6.1.1 多边形表125

6.1.2 平面方程126

6.1.3 多边形网格128

＊6.2 曲线和曲面128

＊6.3 二次曲面128

6.3.1 球面129

6.3.2 椭圆面129

6.3.3 环面130

6.4 样条表示130

6.4.1 插值和逼近样条130

6.4.2 参数连续性条件131

6.5 三次样条插值方法133

6.4.3 样条描述133

6.5.1 自然三次样条134

6.5.2 Hermite插值样条134

6.5.3 Cardinal样条136

6.5.4 Kochanek-Bartels样条138

6.6 Bezier曲线和曲面139

6.6.1 Bezier曲线139

6.6.2 Bezier曲线的特性140

6.6.3 使用Bezier曲线的设计技术140

6.6.4 三次Bezier曲线141

6.6.5 Bezier曲面143

6.7 B-样条曲线和曲面144

6.7.1 B-样条曲线144

6.7.2 均匀周期性B-样条曲线145

6.7.3 三次周期性B-样条曲线147

＊6.7.4 开放均匀B-样条曲线149

6.7.6 B-样条曲面151

＊6.7.5 非均匀B-样条曲线151

＊6.8 扫描表示152

＊6.9 结构实体几何法153

＊6.10 八叉树155

6.11 BSP树157

6.12 分形几何方法157

6.12.1 分形生成过程158

6.12.2 分形分类158

6.12.3 分形的维数159

6.12.4 确定性自相似分形几何构造160

6.12.5 统计自相似分形几何构造162

6.12.6 仿射分形构造方法164

6.12.7 随机中点位移方法165

6.12.8 地面图控制167

6.12.9 自平方分形168

6.12.10 自逆分形172

习题6173

第7章 可见面判别算法175

7.1 可见面判别算法的分类175

7.2 后向面判别175

7.3 深度缓冲器算法176

7.4 A缓冲器算法179

7.5 扫描线算法180

7.6 深度排序算法182

7.7 BSP树算法184

7.8 区域细分算法184

7.9 八叉树算法186

7.10 光线投射算法189

习题7190

第8章 光照模型与面绘制算法191

8.1 光源191

8.2.2 漫反射193

8.2.1 环境光193

8.2 基本光照模型193

8.2.3 镜面反射和phong模型195

8.2.4 多光源漫反射和镜面反射的合并198

8.2.5 Warn模型198

8.2.6 强度衰减199

8.2.7 颜色199

8.2.8 透明度201

8.2.9 阴影203

＊8.3 光强度显示203

8.3.1 分配强度等级203

8.3.2 Gamma校正与视频查找表204

8.3.3 显示连续色调的图像205

＊8.4 半色调模式和抖动技术206

8.4.1 半色调近似207

8.4.2 抖动技术209

8.5 多边形表面绘制算法211

8.5.1 恒定光强度的明暗处理212

8.5.2 Gouraud明暗处理………………………………………’212

8.5.3 Phong明暗处理214

8.5.4 快速Phong明暗处理214

8.6 光线跟踪算法215

8.6.1 基本光线跟踪算法216

8.6.2 光线与物体表面的求交计算217

8.6.3 减少物体求交计算量219

8.6.4 空间分割方法220

8.6.5 光线跟踪反走样223

8.6.6 分布式光线跟踪224

8.7 辐射度光照模型226

8.7.1 基本辐射度模型226

8.7.2 逐步求精辐射度方法229

8.8 环境映射230

8.9.2 纹理映射231

8.9.1 用多边形模拟表面细节231

8.9 添加表面细节231

8.9.3 过程式纹理映射方法233

8.9.4 凹凸映射234

8.9.5 帧映射235

习题8235

第9章 颜色模型和颜色应用237

9.1 光的特性237

9.2 标准基色和色彩图239

9.2.1 XYZ颜色模型239

9.2.2 CIE色度图239

9.3 直观的颜色概念241

9.4 RGB颜色模型241

9.5 YIQ颜色模型242

9.6 CMY颜色模型243

9.7 HSV颜色模型244

9.8 HSV和RGB模型之间的转换245

9.9 HLS颜色模型247

9.10 颜色选择及其应用247

习题9248

第10章 图像处理249

10.1 图像数据249

10.1.1 图像的表示249

10.1.2 图像的采样250

10.1.3 图像的灰度直方图250

10.1.4 图像的二值化253

10.2 图像变换253

10.2.1 图像的除噪音处理254

10.2.2 图像轮廓增强技术254

10.3 图像解析256

10.3.1 细线化技术256

10.3.2 轮廓线追踪257

10.4.1 概述258

10.4 图像数据压缩258

10.4.2 步长法259

习题10260

第11章 OpenGL图形应用程序开发简介261

11.1 OpenGL概述261

11.1.1 什么是OpenGL261

11.1.2 OpenGL的工作顺序261

11.2 OpenGL的基本语法规则262

11.2.1 OpenGL的数据类型262

11.2.2 OpenGL函数命名规则262

11.2.3 OpenGL的状态机制262

11.2.4 OpenGL的库函数263

11.3 在OpenGL中使用颜色264

11.3.1 OpenGL的颜色处理过程和颜色模式264

11.3.2 指定颜色和明暗模式264

11.4.1 绘图准备和结束265

11.4 用OpenGL设计基本几何体265

11.4.2 绘制OpenGL的基本几何元素（几何要素）266

11.4.3 多边形的绘制属性267

11.4.4 法矢量267

11.5 OpenGL中的图形变换268

11.5.1 常用的变换函数270

11.5.2 视图模型变换270

11.5.3 投影变换272

11.5.4 视口变换273

11.6 OpenGL中的光照处理274

11.6.1 OpenGL光照基本概念274

11.6.2 光源的定义274

11.6.3 光照模式276

11.6.4 材质属性277

11.7 VC++6.0中OpenGL应用程序开发278

11.7.1 Win32控制台方式278

11.7.2 MFC方式284

习题11287