第二章 图形处理技术基础 精品.pptVIP

2010.2 第二章 图形处理技术基础 第二章 图形处理技术基础 2.1 图形的几何变换 2.2 图形的消隐技术 2.3 图形裁剪技术 主视图的生成 重点： 二维图形和三维图形变换矩阵的一般形式。可分为哪几部分？各部分可实现的变换类型。 二维图形、三维图形的基本变换矩阵 二维图形、三维图形组合变换的应用 上机作业3（用于数控加工） 上机作业4（用于数控加工） 2.2 图形的消隐技术 一、消隐算法中的基本测试方法 1、重叠测试 2、包含性测试测试点与多边形的包含关系 当∑αi=±2π时，点在多边形内； 当∑αi=0时，点在多边形外。 3、深度测试法（优先级测试） 4、可见性测试判断物体自身哪些部分是可见的 二、常用消隐算法 2、Catmull曲面算法 2.3 图形裁剪技术 —使图形恰当的显示到屏幕上的处理技术 一、窗口—视区变换 窗口:在用户坐标系中定义的确定显示内容的一个区域. 视区:在设备坐标系中定义的用于显示窗口中内容的一个区域. 二、二维图形裁剪 裁剪任务：将窗口内图形保留，而窗口外舍弃。 裁剪基础：点的判断；交点的计算 1、编码裁剪算法 （1）点的位置描述 四位二进制编码分别代表点的位置与窗口边界的上、下、左、右关系 2、中点分割算法（应用在编码裁剪算法之后） 3、逐边裁剪法（多边形） ——用窗口的边依次裁剪多边形 2.2~2.3节重点: 教材中思考题4-5, 4-6, 4-9, 4-10所涉及到的内容： 1、消隐算法中的重叠测试和包含性测试方法（应用） 2、窗口、视区的概念，为什么要进行窗口-视区变换？ 窗口到视区的变换需要哪几种基本变换复合而成？ 3、裁剪的概念，常用的二维图形裁剪算法有哪几种？ 掌握编码裁剪算法的基本原理。 注意：矩阵乘法不满足交换律 例：长方体分别进行两种顺序的旋转变换： （A）绕 X 轴旋转90o 绕Y轴旋转90o ； （B）绕 Y 轴旋转90o 绕 X轴旋转90o 。 比较A a）三维空间实体 b）绕X轴旋转90°结果 c）再绕Y轴旋转90°结果 注意：矩阵乘法不满足交换律 例：长方体分别进行两种顺序的旋转变换： （A）绕 X 轴旋转90o 绕Y 轴旋转90o ； （B）绕 Y 轴旋转90o 绕 X 轴旋转90o 。 比较B a）三维空间实体 b）绕Y轴旋转90°结果 c）再绕X轴旋转90°结果 （A） （B） 将空间三维实体通过矩阵变换可获得二维工程图（三视图）。 （6）工程图的生成 右手坐标系 将空间三维图形向XOY平面投影，其变换矩阵： 俯视图的生成 投影 绕x轴旋转90° 平移 取XOZ平面上的投影，并将其展开至XOY平 面，再向下平移一段距离。变换矩阵： 左视图的生成 取YOZ平面上的投影，并将其展开至XOY平面，再向X轴正向平移一段距离。变换矩阵： 绕y轴旋转90° 点（x，y，z），用齐次坐标表示为（x，y，z，1），点在三维空间里的变换可写为： [x＇y＇z＇1]=[x y z 1][T] 2.1 图形的几何变换 比例、对称、 错切和旋转 透视变换 平移 全比例 二、三维图形的几何变换 4×4阶变换矩阵 2.1 图形的几何变换 作业1： 教材：4-2；4-3 下周交！ 查找、确定并消除隐藏线和隐藏面的技术——消隐技术 xAmax≤xBmin; xAmin≥xBmax yAmax≤yBmin; yAmin≥yBmax 不可能重叠 射线交点数算法 夹角求和算法 Z1 Z2 当 ＞0时，该面为可见面。 θ——外法矢与视线矢量的负方向之间的夹角 外法矢 视线矢量 1、Warnock算法（针对平面多面体） 前提条件： 已消除自身隐藏面 各顶点的坐标已知 多边形环绕窗口 多边形与窗口相交 窗口环绕多边形 多边形与窗口分离 多边形与窗口之间的关系 在图像空间中按扫描线从上而下来处理所显示的对象。 三维→二维 3、Z缓冲器扫描线算法 视点 扫描线 一行像素 窗口—视区组合变换： 1）平移窗口→左下角与原点重合 2）比例变换→窗口与视区大小相等 3）平移窗口→窗口与视区重合 xWL≤x≤XWR yWB≤y≤yWT 窗口 0110 0100 0101 0010 0000 窗口 0001 1010 1000 1001 （2）裁剪判断 若两端点编码均为0000，则该线