计算机图形学设计.doc

《计算机图形学》课程设计报告 题目名称： 机器人手臂 专 业 计算机科学与技术 班 级 学 号 姓 名 指导教师 王 玉 昆 2014年 6月 12 日 机器人手臂 一、设计内容与要求 1.1 设计题目 机器人手臂 1.2 设计内容 内容： （1）掌握动画基本原理； （2）实现三维几何变换及其组合； 功能要求： （1）利用glutWireCube创建机器手臂：上臂，前臂，带有手指的手 （2）编写三维旋转变换矩阵实现“上臂带动前臂转，前臂带动手转”的效果； （3）使用键盘的上下左右控制键各部分的旋转； 1.3 设计目标 通过课程设计，使学生具备通过具体的平台实现图形算法的设计、编程与调试的能力，完成对实验结果分析、总结及撰写技术报告的能力，达到： 巩固和实践计算机图形学课程中的理论和算法； 学习表现计算机图形学算法的技巧； 培养认真学习、积极探索的精神。 二、方案设计 2.1 总体方案设计 1.图形学基本原理 （1）几何变换相关原理 视点变换和模型变换在计算机图形学中统一称为几何变换。视点变换和模型变换只是考虑问题的出发点不同，最后变换的结果都是一样的。几何变换是指三维场景中的物体运动姿态的变化，包括物体的平移，旋转和缩放。在OpenGL中提供了3个命令函数来实现平移，旋转和缩放。它们是glTranslate()，glRotate()，glScale()，从而可以确定一个物体在场景中的位置，旋转角度和缩放比例。直接使用OpenGL中的矩阵操作函数可以实现几何变换，但是使用OpenGL中的变换函数，变换的速度要快得多。 （2）几何图形像素化相关原理 是指单元格中颜色值相近的像素结成块来清晰的定义一个选区肩膀：a顺时针旋转，A逆时针旋转 手臂：s顺时针旋转，S逆时针旋转 手掌：d顺时针旋转，D逆时针旋转 大拇指：g向外翻转，G向内翻转 大拇指指尖：t向外翻转，T向内翻转 食指：h向内，H向外 食指指尖：y向外翻转，Y向内翻转 中指：j向内，J向外 中指指尖：u向外翻转，U向内翻转 无名指：k向内，K向外 无名指指尖：i向外翻转，I向内翻转 小指：l向内，L向外 小指指尖：o向外翻转，O向内翻转 2．3 过程流程图 五步初始化窗口的模式 调用 glutDisplayFunc 调用显示模型 void display glutReshapeFunc 可以重新构造窗口 void reshape glutKeyboardFunc 调用键盘函数 void keyboard glutMainLoop 三、详细设计 3.1、源程序与注释 #include iostream #include gl/glut.h//添加公用库，不然无窗口也无法使用键盘 //一些函数要求OpenGL的类型作为参数，GLfloat，32-bit 浮点 GLfloat rotShoulder = 0.0; //肩 -45~90 GLfloat rotElbow = 0.0; //肘 0~160 GLfloat rotWrist = 0.0; //腕 -80~80 //以下取值范围为 0~90 GLfloat rotFinger10 = 0.0; //拇指 和手掌相联的关节 GLfloat rotFinger11 = 0.0; // 手指上的关节 GLfloat rotFinger20 = 0.0; //食指 GLfloat rotFinger21 = 0.0; GLfloat rotFinger30 = 0.0; //中指 GLfloat rotFinger31 = 0.0; GLfloat rotFinger40 = 0.0; //无名指 GLfloat rotFinger41 = 0.0; GLfloat rotFinger50 = 0.0; //小指 GLfloat rotFinger51 = 0.0; void init() { static GLfloat light0_position[] = {1.0, 1.0, 1.0, 0.0}; static GLfloat light0_diffuse[] = {0.0, 1.0, 1.0, 1.0}; glClearColor(1.0, 1.0, 0.0, 0.0);//建立窗口被创建成为什么背景色黄色 glShadeModel