概述计算机图形学优秀课件.ppt
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1、概述概述计计算机算机图图形学形学第1页,本讲稿共34页第一章第一章 概概 述述 计算机图形学的研究内容 1 1.1.1 计算机图形学发展概况 1.1.2 2 计算机图形学特点和应用 1.1.3 3 计算机图形学当前研究的课题 1.1.4 4 计算机图形生成和输出的流水线 1.51.5一.什么是计算机图形学 二.计算机图形学、图像处理与 模式识别的关系 三.计算机图形学与CAD/CAM 技术的关系 四.计算机图形学研究内容 一.计算机图形学的特点 二.计算机图形学的应用领域 第2页,本讲稿共34页第一章第一章 概概 述述1.1 计算机图形学的概念与研究内容 一.什么是计算机图形学1.定义 计算机
2、图形学(Computer Graphics):研究通过计算机将数据转换为图形,并在专用显示设备上显示的原理、方法和技术的学科。第一章第一章 概述概述1.1 计算机图形学的研究内容计算机图形学的研究内容 一一.什么是计算机图形学什么是计算机图形学 二二.计算机图形学、图像处理与模式识别的关系计算机图形学、图像处理与模式识别的关系 三三.计算机图形学与计算机图形学与CADCAM技术的关系技术的关系 四四.计算机图形学研究内容计算机图形学研究内容 1.2 计算机图形学发展概况计算机图形学发展概况 1.3 计算机图形学特点和应用计算机图形学特点和应用 一一.计算机图形学的特点计算机图形学的特点 二二.
3、计算机图形学的应用领域计算机图形学的应用领域 1.4 计算机图形学当前研究的课题计算机图形学当前研究的课题 1.5计算机图形生成和输出的流水线计算机图形生成和输出的流水线第3页,本讲稿共34页第一章第一章 概概 述述图形处理过程:图形处理过程:计算机图形处理程序计算机图形处理程序输入信息:数据输出信息:图形 例如:画圆例如:画圆计算机图形处理程序计算机图形处理程序圆圆心坐标圆半径三部分:v数据:用户给出的原始输入(如描述图形的几何数据、数学方程等)、计算机产生的结果、来自图形工作站操作者的命令 v计算机:微机、工作站等v输出设备:显示器、绘图仪第4页,本讲稿共34页第一章第一章 概概 述述2.
4、计算机图形表现形式(1).线条式(线框架图)用线段来表现图形,容易反映客观实体的内部结构,如各类工程技术中结构图的表示,机械设计中零件结构图及电路设计中的电路原理图等.第5页,本讲稿共34页第一章第一章 概概 述述具有面模型、色彩、浓淡和明暗层次效应,适合表现客观实体的外形或外貌,如汽车、飞机、轮船等的外形设计以及各种艺术品造型设计等。(2).真实感面模型图形跑车靓照第6页,本讲稿共34页3.计算机图形分类(空间)(1).二维图形(2D):在平面坐标系中定义的图形(2).三维图形(3D):在三维坐标系中定义的图形 简单二维图形简单三维图形第一章第一章 概概 述述第7页,本讲稿共34页第一章第一
5、章 概概 述述4、计算机图形产生方法(1).矢量法(短折线法)任何形状的曲线都用许多首尾相连的短直线(矢量)逼近。(2).描点法(像素点串接法)每一曲线都是由一定大小的像素点组成 第8页,本讲稿共34页 二.计算机图形学、图像处理与模式识别的关系 1.三者的关系(1)计算机图形学(Computer Graphics):数据描述到图形生成的过程。如圆(2)图像处理(Image Processing):利用计算机对原来存在物体映像进行 分析处理,然后再现图像。如人体CT,遥感照片等 (3)模式识别(Pattern Recognition)计算机对图形信息进行识别和分析描 述,是从图形(图像)到描述
6、的表达 过程。如邮件分拣、邮政编码识别等 第一章第一章 概述概述1.1 计算机图形学的研究内容计算机图形学的研究内容 一一.什么是计算机图形学什么是计算机图形学 二二.计算机图形学、图像处理与模式识别的关系计算机图形学、图像处理与模式识别的关系 三三.计算机图形学与计算机图形学与CADCAM技术的关系技术的关系 四四.计算机图形学研究内容计算机图形学研究内容 1.2 计算机图形学发展概况计算机图形学发展概况 1.3 计算机图形学特点和应用计算机图形学特点和应用 一一.计算机图形学的特点计算机图形学的特点 二二.计算机图形学的应用领域计算机图形学的应用领域 1.4 计算机图形学当前研究的课题计算
7、机图形学当前研究的课题 1.5计算机图形生成和输出的流水线计算机图形生成和输出的流水线第9页,本讲稿共34页(1)交互式绘图 允许操作者以某种方式(对话方式或命令方式)来控制和操纵图形生成过程,使得图形可以边生成、边显示、边修改,直至符合要求为止。如AUTOCAD等(2)被动式绘图 图形在生成过程中,操作者无法对图形进行操作和控制。如C语言绘图 2.计算机绘图方式第10页,本讲稿共34页三.计算机图形学与CADCAM技术的关系1.计算机辅助设计(Computer Aided Design,简称CAD)建立某种模式和算法以及相关的支撑和应用软件,使计算机按设计工程师的意图,去进行科学分析和计算,
8、作出判断和选择,最后输出满意的设计结果并生产图纸。2.计算机辅助制造(Computer Aided Manufacturing,简 称CAM)通过直接或间接地把计算机与工厂生产设备联系起来,实现用计算机系统进行生产的计划、管理、控制及操作的过程,它是应用计算机进行制造过程中管理、控制和处理的总称。第一章第一章 概述概述1.1 计算机图形学的研究内容计算机图形学的研究内容 一一.什么是计算机图形学什么是计算机图形学 二二.计算机图形学、图像处理与模式识别的关系计算机图形学、图像处理与模式识别的关系 三三.计算机图形学与计算机图形学与CADCAM技术的关系技术的关系 四四.计算机图形学研究内容计算
9、机图形学研究内容 1.2 计算机图形学发展概况计算机图形学发展概况 1.3 计算机图形学特点和应用计算机图形学特点和应用 一一.计算机图形学的特点计算机图形学的特点 二二.计算机图形学的应用领域计算机图形学的应用领域 1.4 计算机图形学当前研究的课题计算机图形学当前研究的课题 1.5计算机图形生成和输出的流水线计算机图形生成和输出的流水线第11页,本讲稿共34页四.计算机图形学研究内容 主要核心技术是如何建立所处理对象的模型并生成该对象的图形。其主要研究内容大体上可以概括为如下几个方面:1.几何模型构造技术(Geometric Modelling)如各种不同类型几何模型(二维、三维、分数组、
10、Fractal Model)的构造方法及性能分析,曲线与曲面的表示与处理,专用或通用模型构造系统的研究等。2.图形生成技术(Image Synthesis)如线段、圆弧、字符、区域填充的生成算法,以及线隐面消除、光照模型、浓淡处理(Shading)、纹理、阴影、灰度与色彩等各种逼真感图形表示技术。第一章第一章 概述概述1.1 计算机图形学的研究内容计算机图形学的研究内容 一一.什么是计算机图形学什么是计算机图形学 二二.计算机图形学、图像处理与模式识别的关系计算机图形学、图像处理与模式识别的关系 三三.计算机图形学与计算机图形学与CADCAM技术的关系技术的关系 四四.计算机图形学研究内容计算
11、机图形学研究内容 1.2 计算机图形学发展概况计算机图形学发展概况 1.3 计算机图形学特点和应用计算机图形学特点和应用 一一.计算机图形学的特点计算机图形学的特点 二二.计算机图形学的应用领域计算机图形学的应用领域 1.4 计算机图形学当前研究的课题计算机图形学当前研究的课题 1.5计算机图形生成和输出的流水线计算机图形生成和输出的流水线第12页,本讲稿共34页3.图形的操作与处理方法(Picture Manipulation)如图形的开窗、裁剪、平移、旋转、放大、缩小、投影等各种几何变换操作的方法及其软件或硬件实现技术。4.图形信息的存储,检索与交换技术 如图形信息的各种表示方法、组织形式
12、、存取技术、图形数据库的管理、图形信息通信等。5.人机交互及用户接口技术 如新型定位设备、选择设备的研究;各种交互技术,如构造技术、命令技术、选择技术、响应技术等的研究,以及用户模型、命令语言、反馈方法、窗口系统等用户接口技术的研究。四.计算机图形学研究内容第13页,本讲稿共34页1950年 美国麻省理工学院研制出第一台图形显示器。能显示了一些简单图形,类似于示波器CRT。1959年 美国CALCOMP公司根据打印机原理研制了世界上第一台滚筒式绘图机。50年代末期 美国麻省工学院开发了SAVE空中防御系统,它具有指挥和控制功能。这个系统能将雷达信号转换为显示器上的图形,操作者利用光笔可直接在显
13、示屏上标识目标。这一功能的出现预式着交互式图形生成技术的诞生。被被动动式式输输出出1.2 计算机图形学发展概况 第一章第一章 概述概述1.1 计算机图形学的研究内容计算机图形学的研究内容 一一.什么是计算机图形学什么是计算机图形学 二二.计算机图形学、图像处理与模式识别的关系计算机图形学、图像处理与模式识别的关系 三三.计算机图形学与计算机图形学与CADCAM技术的关系技术的关系 四四.计算机图形学研究内容计算机图形学研究内容 1.2 计算机图形学发展概况计算机图形学发展概况 1.3 计算机图形学特点和应用计算机图形学特点和应用 一一.计算机图形学的特点计算机图形学的特点 二二.计算机图形学的
14、应用领域计算机图形学的应用领域 1.4 计算机图形学当前研究的课题计算机图形学当前研究的课题 1.5计算机图形生成和输出的流水线计算机图形生成和输出的流水线第14页,本讲稿共34页1962年年 美国麻省理工学院林肯实验室的美国麻省理工学院林肯实验室的Ivan ESuthland,首先提出了首先提出了“计算机图形学计算机图形学”(Computer Graphics)这一这一术语,引入了分层存储符号的数据结构,开发出了交互技术语,引入了分层存储符号的数据结构,开发出了交互技术;可用键盘和光笔实现定位、选项和绘图。奠定了计算术;可用键盘和光笔实现定位、选项和绘图。奠定了计算机图形学基础。机图形学基础
15、。60年代中期 美国、英国、法国的一些汽车、飞机制造业大公司对计算机图形学开展大规模研究。60年代后期 出现了存储管式显示器,可以进行简单交互 蓬蓬勃勃发发展展,但但仍仍处处于于研研究究阶阶段段1.2 计算机图形学发展概况第15页,本讲稿共34页70年代中期 出现了基于电视技术的光栅图形扫描器。80年代以后 进一步发展,主要体现在以下三个方面:v几个大型著名的计算机图形系统相继问世。特别是GKS(Graphics Kernel System)核心系统。v随着硬件技术的发展,高分辨率图形显示器研制成功,三维图形显示达到更高水平 v计算机图形系统在许多领域可以取代中、小型计算机系统,计算机图形学得
16、到了更加广泛的应用。90年代后 计算机图形学向着更高阶段发展,许多技术已成为当今最热门的多媒体技术的重要组成部分。实实用用化化阶阶段段1.2 计算机图形学发展概况第16页,本讲稿共34页计算机图形学发展概略:50年代计算机图形学开始兴起 60年代交互式图形系统CAD出现 70年代图形显示技术的发展(光栅扫描显示器)80年代计算机图形学软硬件迅速发展(高分辨率显示器、图形标准化、工程工作站)90年代各种不同图形软件的出现(AutoCAD、3DMAX等)当前计算机图形学向更新方向发展(虚拟现实技术、可视化技术、造型技术等)进入21世纪之后,更智能更高级的图形用户接口和普适计算环境的图形化带来的新的
17、科学技术。第17页,本讲稿共34页计算机图形软件发展的几种类型 1.图形子程序包:用某种高级语言编写,如Windows的DirectX和基于VC+的OpenGL。2.某种高级语言的功能的扩充(图形函数),具有图形生成功能。如BASIC、PASCAL、Turbo C、Borland C+、Java等。3.对于某种类型设备可以配置专用的图形生成语言。比较著名的有GL(Graphics Language)语言、PL(Ploting Language)语言和Dxy语言。4.图形软件标准化,通用的与设备无关的图形软件。如原西德提出的图形核心系统 GKS(Graphics Kernel System)。5
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