计算机图形学 作者 徐文鹏 第6章 交互技术.pptVIP

计算机图形学 河南理工大学 第6章 交互技术 基本交互技术 高级交互技术 6.1 基本交互技术 基本交互技术包括定位、选择、数值输入、文本输入及三维交互 6.1.1定位 定位是指向应用程序所描述的二维空间或三维空间中指定一个点的坐标。 定位的方式有两种，一种方式是将定位光标移动到确定的位置按一下键，另一种方式就是用命令输入点的坐标。 常用的定位设备有鼠标、触摸屏、数字化板和游戏棒。有时，采用多种设备相结合能获得较高的定位效率，可以将键盘输入和鼠标操作结合起来操作。 6.1 基本交互技术 6.1.2选择 选择，也就是图形拾取。在一些由矢量图形格式为主的软件中，在图元集合中选出一个或多个图元(或图组)是一个基本任务。 选择操作的方式很多，如可以用鼠标设备定位到待选图元的位置后确认选择，也可以在标识各图元代号(如ID号)的列表中选择图元代号。 拾取的对象可能是一个图元、多个图元的组合，或者图元中用于编辑的一部分。 拾取后的图形一般要高亮显示或显示其特征点，以强调图形处于选中状态。 6.1 基本交互技术 6.1.2选择 1 点拾取 指在待选中的图形附近位置上按下鼠标键或键盘键来发送选中命令。图元或图组是否能被选中仍需要计算机进行判断。对于点图元、线图元、面状图元和图组，选中判断的算法有所不同。 点图元的点拾取 点图元的点拾取可以通过计算图元与选择点的距离来判断。设 为待判断的点图元， 为选择点的坐标，若 (ε为选择阈值) 则点图元被选中。为减少计算，可将开平方舍去。 6.1 基本交互技术 6.1.2选择 1 点拾取 (2)线图元的点拾取 线图元一般指直线或折线。线图元的点拾取可以通过计算选择点与线图元的距离来判断。 设有一直线段L，两端点的坐标为 和 ，选择点P的坐标为 ，则点P到直线L的线距离为 根据解析几何直线方程可得 6.1 基本交互技术 6.1.2选择 (3)面状图元的点拾取 面状图元包括圆、矩形和多边形。面状图元的点拾取是通过判断选择点是否位于多边形图元内部来决定的。 常用于判断一个点是否在多边形内部的算法有： (1)射线法。一条射线从点P发出，穿过多边形的边界的次数称为交点数目。当交点数目为偶数时，点P在多边形外部；否则为奇数时，在多边形内部； 6.1 基本交互技术 6.1.2选择 (3)面状图元的点拾取 (2)转角法。多边形环绕点P的角度总和(或多边形边在以点P为圆心的单位圆上的投影的弧长总和)称为环绕数。环绕数为零时，点P在多边形外部；否则在多边形内部。 以上两种算法也可导出为一种算法：从起点P发出向右侧的射线，若遇到方向向上的边与射线相交，则环绕数加1，遇到方向向下的边与射线相交，环绕数减1。当最后的环绕数为零时，P在多边形的外部。 6.1 基本交互技术 6.1.2选择 (4)图组的点拾取 图组是包含了多个类型不同的图元的组合。一种较简单的判断方法是判断选择点是否落在图组的最小外接矩形内。这种方法速度快，但不够精确。较精确的判断方式是对于图组中不同类型的图元分别按照上面介绍的方法判断，只要图组中有一个图元满足选中条件，就认为改图组被选中了。 6.1 基本交互技术 6.1.2选择 2 线拾取 线拾取指在屏幕上用鼠标画一条用于选择图元的折线，凡与折线相交的图元为被选中的图元。对于点图元，只要折线中有一条直线段与它的距离小于阈值就认为该点图元被选中了。对于折线图元和多边形图元，只要用于选择的折线与其中的一条直线段(一条边)相交就认为该图元被选中。这里算法的关键是要判断两条直线段是否相交，有两种方法： (1)跨立测试: 判断线段a的两端点是否位于线段b的两侧，并且线段b的两端点是否位于线段a的两侧，符合这个条件的为两线段相交。 6.1 基本交互技术 6.1.2选择 2 线拾取 (2)参数法测试 设一条直线的端点为(x1,y1)及(x2,y2)，参数的范围是[0,1]；另一条直线的端点为(X3,y3)及(x4,y4)，参数的范围也是[0,1]，则有 其中 如再令 则有 6.1 基本交互技术 6.1 基本交互技术 6.1.2选择 3 面状图形拾取 面状图形拾取包括以圆、矩形和多边形进行图元拾取，三者的拾取方法相似。这种拾取方式可分为两类，一类是只要图元中有一部分与圆弧