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目录1

第0章 导论1

0.1计算机图形学的发展史简介1

0.2计算机图形学在我国的发展状况3

0.3计算机图形学的应用4

0.4计算机图形学的发展趋势5

第1章图形设备7

1.1图形输入设备7

1.1.1 鼠标器7

1.1.2图形输入板与数字化仪9

1.1.3图形扫描仪10

1.1.4其他图形输入设备11

1.2图形显示设备13

1.2.1光栅扫描图形显示器13

1.2.2液晶显示器18

1.2.3等离子显示器19

1.3图形绘制设备19

1.3.1笔式绘图机20

1.3.2无笔绘图机22

1.3.3图形打印机25

习题25

2.1.1交互任务27

2.1交互任务与交互技术27

第2章 交互技术、用户接口及27

图形软件的标准化27

2.1.2交互技术31

2.2交互输入控制37

2.3用户接口的设计40

2.4窗口系统51

2.4.1窗口系统的特点与组成52

2.4.2 Windows窗口系统54

2.5图形软件的标准化56

2.5.1 图形核心系统GKS56

2.5.3程序员层次式交互图形58

系统PHIGS58

2.5.2三维图形核心系统GKS-3D58

2.5.4计算机图形设备接口 CGI59

2.5.5计算机图形元文件CGM60

2.5.6产品模型数据转换标准STEP61

2.5.7基本图形交换规范IGES和63

图形数据交换文件DXF63

习题64

第3章基本图形生成算法66

3.1直线的生成算法66

3.2圆弧与椭圆弧的生成算法72

3.3 区域填充77

3.4线宽与线型的生成83

3.5字符的生成86

3.6图形的裁剪92

3.6.1线段的裁剪93

3.6.2多边形的裁剪94

3.6.3字符的裁剪95

习题96

第4章图形变换97

4.1二维图形变换97

4.1.1点的变换97

4.1.2各种基本变换98

4.1.3齐次坐标103

4.1.4组合变换105

4.1.5窗口到视区的变换106

4.2.1几何变换矩阵107

4.2三维图形的基本变换107

4.2.2各种基本几何变换108

4.2.3三维组合变换111

4.3平行投影变换113

4.3.1正投影变换113

4.3.2正轴测投影变换114

4.3.3斜轴测投影变换115

4.4透视投影变换116

4.4.1透视投影的分类及投影特性116

4.4.2点的透视变换116

4.4.3立体的透视变换117

的变换121

4.5.1用户坐标系到观察坐标系121

4.5三维裁剪121

4.5.2投影空间的定义122

4.5.3规格化裁剪空间和图像空间123

4.5.4三维线段裁剪126

习题128

第5章 曲线及曲面129

5.1曲线、曲面的理论基础129

5.2抛物线调配曲线133

5.3三次参数样条曲线136

5.4最小二乘法拟合曲线139

5.5 Bézier曲线141

5.6 B样条曲线145

5.7 Bézier曲面151

5.8 B样条曲面154

5.9 Coons曲面156

5.9.1双线性Coons曲面156

5.9.2双三次Coons曲面158

5.10一般B样条曲线、曲面与161

NURBS曲线、曲面161

5.10.1一般B样条曲线与曲面161

5.10.2 UNRBS曲线与曲面168

5.11等值线175

习题180

6.1.1表示形体模型的形式182

第6章几何造型182

6.1三维形体的表示形式182

6.1.2正则形体及欧拉公式184

6.1.3常用的形体表示模式185

6.2翼边结构与欧拉操作189

6.2.1翼边结构189

6.2.2欧拉操作191

6.3求交运算194

6.3.1点与各几何元素求交195

6.3.2直线与几何元素求交198

6.3.3曲线与曲线求交202

6.3.4面与面的交线203

6.4.1正则集合的基本概念205

6.4集合运算205

6.4.2二维几何元素的集合运算206

6.4.3三维形体的正则集合与208

正则布尔运算208

6.5特征造型209

6.5.1特征的定义、分类210

及形式化描述210

6.5.2特征造型系统的实现模式212

习题213

第7章消隐处理214

7.1概述214

7.2.1 凸多面体的外法矢215

7.2凸多面体的消除隐藏线算法215

7.2.2单个凸多面体的数据结构216

及消隐算法216

7.2.3两种消隐算法简介217

7.3一般平面立体的消除隐藏线算法219

7.3.1“边—面”比较算法的步骤219

7.3.2几何计算与判别219

7.3.3消隐的数据结构及算法步骤223

7.4曲面的消除隐藏线算法225

7.4.1二次曲面体的消隐与绘制225

7.4.2单值函数表示曲面的消隐228

与绘制228

7.4.3双参数表示曲面的消隐与绘制229

7.5隐藏面的消除算法232

7.5.1扫描线算法232

7.5.2油画算法234

7.5.3 Z缓冲区算法237

7.5.4区域采样算法238

习题241

第8章真实感图形242

8.1概述242

8.2简单实用的光照明模型243

8.3表面法向量和反射光线向量的计算247

8.3.1表面法向量的计算247

8.3.2反射光向量的计算248

8.4多边形表示的光滑明暗处理250

8.4.1双线性亮度插值法250

8.4.2双线性法向量插值法251

8.5阴影与透明253

8.5.1 阴影253

8.5.2透明255

8.6纹理及其反走样处理261

8.6.1颜色纹理261

8.6.2凸包纹理266

8.6.3纹理映射的反走样处理268

8.7.1辐射度的定义及其算法270

8.7辐射度方法270

8.7.2形状因子计算272

8.8颜色274

8.8.1三原色系统与CIE色度图274

8.8.2 CIE色度图的用途278

8.8.3颜色空间的变换及其逆变换278

习题282

第9章 自然景物的模拟与283

动画技术283

9.1分数维几何与自然景物的模拟283

9.1.1分维布朗运动（fBm）模型283

9.1.2粒子系统286

9.1.3 L系统288

9.2科学计算可视化290

9.2.1数据场291

9.2.2体绘制技术的基本原理291

9.2.3体绘制常用算法292

9.3计算机动画294

9.3.1计算机动画基本制作过程294

9.3.2基于模型的计算机动画技术295

9.3.3基于知识的智能动画技术299

习题305

10.1.1灭点、坐标系与视点306

10.1空间形体的三维重建306

图像处理306

第10章 空间形体的三维重建与306

10.1.2三维对称形体的重建308

10.1.3利用B样条变分法的310

三维重建算法310

10.2图像处理313

10.2.1概述313

10.2.2图像的采样314

10.2.3图像变换315

10.2.4图样的反走样317

10.2.5从图像的明暗获得三维数据319

习题320

参考文献321