计算机图形学基础课件-part1-第1-4章.ppt

Graphics Lab.PKU 计算机图形学 计算机图形学基础 第1章 计算机图形学概述 教学要求 了解图形系统的框架及其涉及的软件、硬件技术； 了解图形学的基本问题，掌握图形学的基本概念、方法与算法； 对与图形相关的应用及当前的研究热点有一个初步认识； 具有一定实践体会和基本的编程能力。 教材与参考书 教材 张怡芳、李继芳、柴本成：计算机图形学基础及应用实例，机械工业出版社，2007.10（包含实验指导书） 主要参考书 陈传波，陆枫.计算机图形学基础.电子工业出版社，2002. 和青芳：计算机图形学原理及算法教程，清华大学出版社，2006. 杜晓增：计算机图形学基础，机械工业出版社，2004 杨钦等：计算机图形学，清华大学出版社，2005 唐荣锡等：计算机图形学教程（修订版），科学出版社，2000 孙家广：计算机图形学基础教程，清华大学出版社，2005 潘云鹤：计算机图形学－原理、方法及应用，高等教育出版社，2004 与Visual C++相关材料 等等 本章主要内容 1.1 图形学相关概念 1.2 图形学发展历史 1.3 图形技术应用 1.4 图形系统构成 1.5 颜色模型 1.1 图形学基本概念 图形（Graphic ）：现实世界中能够在人的视觉系统中形成视觉印象的客观对象 。 图形学（Computer Graphics）：是研究怎样用数字计算机生成、处理和显示图形的原理、方法和技术的一门学科。 图像（Image ）：实际拍摄或印刷出来的画面 。 图像处理：将客观世界中原来存在的物体影像处理成新的数字化图像的相关技术，如CT扫描、X射线探伤等。主要涉及图像的增强、分割、去噪、重组、特征提取和存储等。 模式识别：对所输入的图像进行分析和识别，找出其中蕴涵的内在联系或抽象模型，如邮政分检设备、地形地貌识别等。 3.计算机中表示图形的方法 点阵表示 参数表示 4.计算机图形学的定义 它是建立在传统的图学理论、应用数学及计算机科学基础上的一门边缘学科 计算机几何：几何形体在计算机中的表示，分析、研究怎样灵活方便地建立几何形体的数学模型，提高算法效率，在计算机内更好地存储和管理这些模型等。研究曲线、曲面的表示、生成、拼接、数据拟合。 图像处理：是景物或图像的分析技术 研究如何对一幅连续图像取样、量化以产生数字图像， 如何对数字图像做各种变换以方便处理， 如何滤去图像中的无用噪声， 如何压缩图像数据以便存储和传输，图像边缘提取，特征增强和提取。 计算机视觉和模式识别：图形学的逆过程，分析和识别输入的图像并从中提取二维或三维的数据模型（特征）。手写体识别、机器视觉。 图形学、图像处理、模式识别的异同 1.2 计算机图形学的发展 2.历史追溯 1950年，MIT，旋风一号（Whirlwind I ）计算机的图形显示器，类似于示波器的CRT来显示简单图形。--CRT的出现为计算机生成和显示图形提供了可能。 50年代末期，MIT林肯实验室，在Whirlwind上开发SAGE空中防御系统，通过光笔在屏幕上指点与系统交互。--标志着交互式图形技术的诞生。 1962年，美国MIT林肯实验室的Ivan.E.Sutherland发表了一篇题为Sketchpad：一个人－机通信的图形系统的博士论文，其中首次使用了“Computer Graphics” --确定了交互图形学作为一个学科分支（提出基本交互技术、图元分层表示概念及数据结构…) 奥迪效果图和线框图 CAD/CAM 用AutoCAD软件制作三维实体模型(学生作品) 用AutoCAD软件制作三维模型 图形技术在电影中的应用（1/4） 1977 Star Wars 因其特殊效果获得了oscar 1995 Quake Released by Id Software Toy Story 成为第一部全三维计算机动画特点的电影； 图形技术在电影中的应用（3/4） 2000 Sony Playstation II Walking with Dinosaurs Disney’s Shrek 计算机动画（4/4） 一、图形硬件发展 1. 图形显示器的发展 2.图形软件系统分类 （1）用某种语言写成的子程序包 如: GKS (Graphics Kernel System) PHIGS(Programmer’s Hierarchical Interactive Graphics system ) GL 便于移植和推广、但执行速度相对较慢，效率低 （2）扩充计算机语言，使其具有图形生成和处理的功能 如：Turbo Pascal、Turbo C、