1、计算机图形系统
硬件：图形输入、处理、显示、存储、输出等设备
软件：图形生成、显示、处理算法以及图形数据存储、交换格式等
2、硬件设备的发展：图形显示器是计算机图形学中的关键设备
画线显示器——存储管式显示器——刷新式光栅扫描显示器——液晶显示器和等离子显示器
3、随机扫描显示器：（由电子束的随机运动产生光点）随机扫描方式指屏幕上的图形是按矢量线段一
笔一笔画出的，其顺序完全按用户的绘图指令来决定。又称为画线式显示器、矢量式显示器存储管式显示器：【特点】不需刷新，价格较低，缺点是不具有动态修改图形功能，不适合交互式液晶显示器：体积小，辐射弱等
离子显示器：平板式、透明。显示图形无锯齿现象；不需要刷新缓冲存储器。
4、输入设备：将各种形式的信息转换成适宜计算机处理的形式
图形输入设备从逻辑上分为6种：
定位(Locator)、笔划(Stroke)、数值(Valuator)、选择(Choice)、拾取(Pick)、字符串(String)
5、计算机图形学算法研究的发展：1）光栅扫描图形生成；2）图形变换；3）真实感图形生成；
4）几何建模；5）曲线与曲面生成算法；6）图形学应用算法计算机图形学的应用领域：图形用户界面、计算机辅助设计与制造(CAD/CAM) 、科学计算可视化、
地理信息系统、娱乐、计算机艺术、虚拟现实、逆向工程
6、计算机图形：计算机图形是通过计算机利用算法在专用显示设备上设计和构造出来的。
7、计算机视觉与模式识别：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。
8、逆向工程：也称反求工程、反向工程)是一种现代化新产品开发技术，解决了由产品实物模型到产
品数字模型，进而作修改和详细设计，快速开发出新产品的过程，为现代设计方法和快速原型制造等提供了技术支持。
9、计算机图形学研究的内容：图形的输入、表示（存储）、处理、显示与输出。
1、图形显示设备：是一个画点设备。可以把光栅图形显示器看成许多离散点组成的矩阵，每个点都
可以发光
2、帧缓冲存储器：是一大块连续存储空间作用：存放画面的数字信息。
说明：①帧缓冲存储器即通常所说的显存。帧缓冲存储器中单元的数目与显示器上像素的数目相同，单元与像素一一对应，各单元的数值决定了其对应的像素的颜色。
②通常的显示卡所包含的主要部件即为视频控制器与帧缓冲存储器。视频控制器是负责刷新的部
件，它建立了帧缓冲存储器单元与屏幕像素之间的一一对应。
3、位平面：光栅中的每个像素在帧缓冲存储器中至少要有1位（bit），每个像素一位的存储容量称为
位平面(bit plane)。
说明：①画面就是由帧缓冲器中的这些位信息组成的。由于一个二进制位只有两个状态，所以单独一个位平面只能产生黑白（单色）显示。
②由于帧缓冲器是数字设备，而光栅显示器是模拟设备，所以将帧缓冲器中的信息读出并在光栅
CRT显示器上显示时需要将数字量转换成模拟量。这个工作由数模转换器(DAC)完成。帧缓冲存储器中的每一个像素，只有在读出并转换为模拟量以后才能显示在荧光屏上。
③如果增加帧缓冲存储器的位平面数，光栅显示器就可以表示彩色或不同的灰度级。
4、光栅化：把物体的数学描述以及与物体相关的颜色信息转换为屏幕上的像素的过程。
5、计算机图形软件的分类：通用编程软件包和专业应用图形软件包
几何造型平台：ACIS和Parasolid
通用编程软件包：常常是图形库，提供了生成各种图形、实现图形的处理和输入输出操作、控制和处理各种图形设备以及交互过程中的各种事件，如GLGL、OpenGLOpenGL。
专业应用图形软件包：专业应用图形软件包是具有图形处理能力的交互式图形软件系统，为非程序员提供的而且往往应用于某个或某些领域，如AutoCADAutoCAD、3DS MAX3DS MAX等。
6、产生彩色的常用方法：射线穿透法、影孔板法
7、影孔板类型：点状、栅格式、沟槽式
8、与光栅扫描显示器有关的几个概念
扫描线与扫描顺序、一帧（Frame）、水平回扫期、垂直回扫期、逐行扫描、隔行扫描
9、可视角度：视线与屏幕中心法向成一定角度时，人们就不能清晰地看到屏幕图象，而那个能看到
清晰图象的最大角度被我们称为可视角度。一般所说的可视角度是指左右两边的最大角度相加。
10、液晶显示器分辨率：指其真实分辨率，表示水平方向的像素点数与垂直方向的像素点数的乘积。
11、计算机图形软件的分类：通用编程软件包和专业应用图形软件包
几何造型平台：ACIS和Parasolid
12、图形标准：图形系统及其相关应用系统中各界面之间进行数据传送和通信的接口标准，以及供图
形应用程序调用的子程序功能及其格式标准，前者称为数据及文件格式标准，后者称为子程序界面标准。
制定目的：为了在不同的计算机系统和外设之间进行图形应用软件的移植
移植性包括：应用程序在不同系统之间的可移植性、应用程序与图形设备的无关性、图形数据的可移植性、程序员层次的可移植性
13、应用接口：应用程序与图形软件的接口，隔离了应用程序与处理图形的实际物理设备的联系保证
了应用程序在不同系统之间的可移植性
虚拟图形设备接口：图形软件及其外部设备之间的接口，保证了图形软件与图形外部设备的无关性。数据接口：规定了记录图形信息的数据文件的格式，使得软件与软件之间可以交换图形数据。
14、GL（Graphic Library）图形程序库，UNIX下运行，OpenGL—微机，
分类：基本图素；坐标变换；设置属性和显示方式；I/O 处理；真实图形显示。
15、Windows程序设计是针对事件或消息的处理进行。
Windows程序的执行顺序取决于事件发生的顺序，程序的执行顺序是由顺序产生的消息驱动的，但是消息的产生往往并不要求有次序之分。
16、应用程序框架：指的是用于生成一般的应用程序所必须的各种面向对象的软件组件的集成集合。
17、类库：一个可以在应用程序中使用的相互关联的C++的集合。
来源：随编译器一起提供的（MFC）、由其他软件公司销售的、由用户自己开发的
18、Visual C++程序设计框架：以My为工程名，VC++自动生成的类:
CMyApp类、CMyFrame类、CMyDoc类、CMyView类（“文档－视图”结构）
19、OpenGL：图形硬件的一个软件接口（是一种应用程序编程接口，而不是一种编程语言）。
20、OpenGL的背景情况：OpenGL（open graphics library，开放性图形库）是以SGI的GL三维图
形库为基础制定的一个开放式三维图形标准。
22、OpenGL的主要功能：绘制模型、各种变换、着色模、光照处理、纹理映射、位图和图像、
制作动画、选择和反馈、点线和多边形的反走样技术、特殊效果（深度暗示、运动模糊、雾化)。
23、OpenGL提供了描述点、线、多边形的绘制机制。它们通过glBegin()函数和glEnd()函数配对来完
成。glBegin()函数有一个类型为Glenum的参数，gLEnd()函数标志着形状的结束，该函数没有参数。
24、OpenGl函数及结构：
1）核心库，函数以gl开头；2）实用库，函数以glu开头；3）辅助库，函数以aux开头
4）Windows专用函数，用于连接OpenGL和Windows窗口系统，以wgl开头
5）实用函数工具包(GLUT)提供了与任意屏幕窗口系统进行交互的函数库，函数以glut开头。
1、为什么要研究真实感图形学？
真实感图形绘制是计算机图形学研究的重要内容之一，简单地讲，真实感图形绘制就是借助数学、物理、计算机等学科的知识在计算机二维显示屏上产生三维场景的真实逼真图像、图形的过程。
真实感图形绘制在人们日常的工作、学习和生活中已经有了非常广泛的应用，如计算机辅助设计、多媒体教育、科学计算可视化、动画制作、电影特技模拟、计算机游戏等许多方面，都可以看到真实感图形在其中发挥了重要的作用，而且人们对于计算机在视觉感受方面的要求越来越严格，这就需要研究更多更逼真的真实感图像生成算法。
2、真实感图形的生成技术：消隐技术、光照技术、物体表面细节的模拟、阴影的生成、
图形反走样技术、用OpenGL生成真实感图形
3、消隐技术: 消除隐藏线、隐藏面(消除不可见的线和面，从而消除图像二义性)
真实图形：经过消隐得到的投影图称为物体的
4、判别可见面算法的分类：按照实现时所基于的坐标系——物空间算法和像空间算法
物空间算法：在定义、描述物体的世界坐标系中实现的。
优点：精度高，与机器精度相同在工程应用方面特别有用
像空间算法：在观看物体的屏幕坐标系下实现的。（局限于屏幕的分辨率）
5、物空间算法和像空间算法显著区别:在于算法所需要的计算量不同。
6、为什么判别可见面算法并非在物空间实现？
1）判别可见面的算法离不开排序
2）排序一般是基于体、面、边或点到视点的距离
3）判别可见面的算法的效率很大程度上取决于排序的效率
4）扫描线的方式实现像空间算法时容易利用连贯性质,使得像空间算法更具效率
连贯性：是物体特征变化趋势具有局部不变性。
8、提高消隐算法效率的方法：
利用连贯性、包围盒技术、背面剔除、区域分割技术、物体分层表示
9、消隐的基本（核心）问题：排序
10、整体排序：画家算法
算法思想:
1）按多边形离观察者的远近来建立一张表–距观察者远的优先级低，近的优先级高。
2）如果这张表能正确地建立好，那么只要从优先级低的多边形开始，依次把多边形的颜色填入帧缓冲存储器中以形成该多边形的图形
3）直到优先级最高的多边形的图形送入帧缓冲器后，整幅图就显示好了。
11、点排序：Z缓冲器算法
优点：算法简单、稳定，便于硬件加速，不需要整个场景的几何数据
缺点：需要Z缓冲器，计算复杂度大
需要计算的像素深度值次数=多边形个数*多边形平均占据的像素个数
12、消除隐藏面主要算法包括：
画家算法、Z缓冲区（Z-Buffer）算法、扫描线Z-buffer算法、区间扫描线算法、区域子分割算法光线投射算法
1、Bresenham算法基本思想：助于一个误差量(直线与当前实际绘制像素点的距离)，来确定下一个像
素点的位置。算法的巧妙之处在于采用增量计算，使得对于每一列，只要检查误差量的符号，就可以确定该下一列的像素位置。是应用最广泛的直线扫描转换算法！！
2、扫描线算法
目标：利用相邻像素之间的连贯性，提高算法效率
处理对象：非自交多边形（边与边之间除了顶点外无其它交点）
基本思想：按扫描线顺序，计算扫描线与多边形的相交区间，再用要求的颜色显示这些区间的像素，即完成填充工作。
步骤：（1）求交（2）排序（3）配对（4）填色
3、活性边表(AET)：把与当前扫描线相交的边称为活性边，并把它们按与扫描线交点x坐标递增的顺
序存放在一个链表中
4、区域填充算法：
区域指已经表示成点阵形式的填充图形，它是像素的集合。
区域可采用内点表示和边界表示两种表示形式。
区域可分为4向连通区域和8向连通区域。
区域填充指先将区域的一点赋予指定的颜色，然后将该颜色扩展到整个区域的过程。
区域填充算法要求区域是连通的
5、区域填充算法缺点：
(1) 有些像素会入栈多次，降低算法效率；栈结构占空间。
(2) 递归执行，算法简单，但效率不高，区域内每一像素都引起一次递归，进/出栈，费时费内存6、区域填充的扫描线算法法步骤：
1）首先填充种子点所在扫描线上的位于给定区域的一个区段
2）然后确定与这一区段相连通的上、下两条扫描线上位于给定区域内的区段，并依次保存下来。
3）反复这个过程，直到填充结束。
实验一二维基本图元的生成与填充 实验目的 1.了解并掌握二维基本图元的生成算法与填充算法。 2.实现直线生成的DDA算法、中点算法和Bresenham算法。 3.实现圆和椭圆生成的DDA和中点算法, 对几种算法的优缺点有感性认识。 二.实验内容和要求 1.选择自己熟悉的任何编程语言, 建议使用VC++。 2.创建良好的用户界面,包括菜单,参数输入区域和图形显示区域。 3.实现生成直线的DDA算法、中点算法和Bresenham算法。 4.实现圆弧生成的中点算法。 5.实现多边形生成的常用算法, 如扫描线算法,边缘填充算法。 6.实现一般连通区域的基于扫描线的种子填充算法。 7.将生成算法以菜单或按钮形式集成到用户界面上。 8.直线与圆的坐标参数可以用鼠标或键盘输入。 6. 可以实现任何情形的直线和圆的生成。 实验报告 1．用户界面的设计思想和框图。 2．各种实现算法的算法思想。 3．算法验证例子。 4．上交源程序。 直线生成程序设计的步骤如下： 为编程实现上述算法，本程序利用最基本的绘制元素（如点、直线等），绘制图形。如图1-1所示，为程序运行主界面，通过选择菜单及下拉菜单的各功能项分别完成各种对应算法的图形绘制。 图1-1 基本图形生成的程序运行界面 2．创建工程名称为“基本图形的生成”单文档应用程序框架 （1）启动VC，选择“文件”|“新建”菜单命令，并在弹出的新建对话框中单击“工程”标签。 （2）选择MFC AppWizard(exe)，在“工程名称”编辑框中输入“基本图形的生成”作为工程名称，单击“确定”按钮，出现Step 1对话框。 （3）选择“单个文档”选项，单击“下一个”按钮，出现Step 2对话框。 （4）接受默认选项，单击“下一个”按钮，在出现的Step 3～Step 5对话框中，接受默认选项，单击“下一个”按钮。
一、填空题 1．将多边形外部一点A与某一点B用线段连接，若此线段与多边形边界相交的次数为??????????，则点B在多边形外部。若此线段与多边形边界相交的次数为??????????，则点B在多边形内部。 2．生成直线的四点要求是_______________________，____________________________，____________________________________，速度要快。 3．由5个控制顶点Pi(i=0,1,…4)所决定的3次B样条曲线，由??????????段3次B样条曲线段光滑连接而成。 4．用于减少或克服在“光栅图形显示器上绘制直线、多边形等连续图形时，由离散量表示连续量引起的失真”的技术叫??????????。 5．图形的数学表示法一般有??????????，??????????，??????????。 1.一个交互性的计算机图形系统应具有、、、、 输入等五方面的功能。 2.阴极射线管从结构上可以分为、和。 3.常用的图形绘制设备有和，其中支持矢量格式。 4.PHIGS和GKS将各种图形输入设备从逻辑上分为六种：定位设备、笔划设 备、、、和。 5.通常可以采用和处理线宽。 6.齐次坐标表示就是用维向量表示n维向量。 7.平行投影根据可以分为投影和投影。 8.一个交互式计算机图形处理系统包括图形软件和_____________，图形软件又分为 _____________、_____________和三部分。 9.构成图形的要素包括和，在计算机中通常用采用两种方法来表示 图形，他们是和。 10.荫罩式彩色显像管的结构包括、、和。 11.目前常用的PC图形显示子系统主要由3个部件组成：、和一 个ROM BIOS芯片。 12.在交互输入过程中，图形系统中有_____________、、和其组 合形式等几种输入（控制）模式。 13.填充一个特定区域，其属性选择包括、和。 14.计算机中表示带有颜色及形状信息的图和形常用和参数法，其中用参数法描 述的图形称为，用描述的图形称为。 15.在显示技术中，我们常常采用提高总的光强等级。 16.常用的交互式绘图技术有、、和。
实验1 直线的绘制 实验目的 1、通过实验，进一步理解和掌握DDA和Bresenham算法； 2、掌握以上算法生成直线段的基本过程； 3、通过编程，会在TC环境下完成用DDA或中点算法实现直线段的绘制。实验环境 计算机、Turbo C或其他C语言程序设计环境 实验学时 2学时，必做实验。 实验内容 用DDA算法或Besenham算法实现斜率k在0和1之间的直线段的绘制。 实验步骤 1、算法、原理清晰，有详细的设计步骤； 2、依据算法、步骤或程序流程图，用C语言编写源程序； 3、编辑源程序并进行调试； 4、进行运行测试，并结合情况进行调整； 5、对运行结果进行保存与分析； 6、把源程序以文件的形式提交； 7、按格式书写实验报告。 实验代码：DDA： # include
void DDALine(int x0,int y0,int x1,int y1,int color) { int dx,dy,epsl,k; float x,y,xIncre,yIncre; dx=x1-x0; dy=y1-y0; x=x0; y=y0; if(abs(dx)>abs(dy)) epsl=abs(dx); else epsl=abs(dy); xIncre=(float)dx/(float)epsl; yIncre=(float)dy/(float)epsl; for(k=0;k<=epsl;k++) { putpixel((int)(x+0.5),(int)(y+0.5),4); x+=xIncre; y+=yIncre; } } main(){ int gdriver ,gmode ;
计算机图形学实验 肖加清
实验一图形学实验基础 一、实验目的 （1）掌握VC++绘图的一般步骤； （2）掌握OpenGL软件包的安装方法； （3）掌握OpenGL绘图的一般步骤； （4）掌握OpenGL的主要功能与基本语法。 二、实验内容 1、VC++绘图实验 （1）实验内容：以下是绘制金刚石图案。已给出VC++参考程序，但里面有部分错误，请改正，实现以下图案。 N=3 N=4
N=5 N=10 N=30
N=50 (2)参考程序 //自定义的一个类 //此代码可以放在视图类的实现文件(.cpp) 里class CP2 { public: CP2(); virtual ~CP2(); CP2(double,double); double x; double y; }; CP2::CP2() { this->x=0.0; this->y=0.0; } CP2::~CP2() { } CP2::CP2(double x0,double y0) { this->x=x0; this->y=y0; }
//视图类的一个成员函数，这个成员函数可以放在OnDraw函数里调用。 //在视图类的头文件（.h）里定义此函数 void Diamond(); //在视图类的实现文件（.cpp）里实现此函数 void CTestView::Diamond() { CP2 *P; int N; double R; R=300; N=10; P=new CP2[N]; CClientDC dc(this); CRect Rect; GetClientRect(&Rect); double theta; theta=2*PI/N; for(int i=0;i
计算机科学与通信工程学院 实验报告 课程计算机图形学 实验题目二维图形变换 学生姓名 学号 专业班级 指导教师 日期
成绩评定表
二维图形变换 1. 实验内容 完成对北极星图案的缩放、平移、旋转、对称等二维变换。 提示：首先要建好图示的北极星图案的数据模型（顶点表、边表）。另外，可重复调用“清屏”和“暂停”等函数，使整个变换过程具有动态效果。 2. 实验环境 软硬件运行环境：Windows XP 开发工具：visual studio 2008 3. 问题分析
4. 算法设计 程序框架： //DiamondView.h class CDiamondView : public CView { …… public: //参数输入和提示对话框 void Polaris();//北极星 …… }; //DiamondView.cpp void CDiamondView::OnMenuDiamond() { IsCutting = FALSE; if(dlgDiamond.DoModal()==IDOK) DrawDiamond(dlgDiamond.m_nVertex,dlgDiamond.
m_nRadius,100);//调用绘制金刚石的函数 } //北极星 void CDiamondView::Polaris() {......} 5. 源代码 //北极星 void hzbjx(CDC* pDC,long x[18],long y[18]) { CPen newPen1,*oldPen; newPen1.CreatePen(PS_SOLID,2,RGB(255,0,0)); oldPen = pDC->SelectObject(&newPen1); POINT vertex1[11]={{x[1],y[1]},{x[2],y[2]},{x[3],y[3]},{x[4],y[4]},{x[5],y[5]},{x[3],y[3]},{x[1],y[1]}, {x[6],y[6]},{x[3],y[3]},{x[7],y[7]},{x[5],y[5]}}; pDC->Polyline(vertex1, 11); newPen1.DeleteObject(); newPen1.CreatePen(PS_SOLID, 2, RGB(0,255,0)); oldPen = pDC->SelectObject(&newPen1); POINT vertex2[5]={{x[6],y[6]},{x[8],y[8]},{x[9],y[9]},{x[3],y[3]},{x[8],y[8]}}; pDC->Polyline(vertex2, 5); POINT vertex3[5]={{x[4],y[4]},{x[10],y[10]},{x[11],y[11]},{x[3],y[3]},{x[10],y[10]}}; pDC->Polyline(vertex3, 5);
计算机图形学期末考试 试卷D卷 文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
计算机图形学期末考试试卷（D 卷 ） 一、 填空题（每空1分，共10分） 1. 图形的表示方法有两种： 和 。 2. 目前常用的两个事实图形软件标准是OpenGL 和 。 3. 多边形有两种表示方法： 和点阵表示法。 4. 二维图形基本几何变换包括平移、 、 等变换。 5. 投影可以分为 投影和 投影。 6. 描述一个物体需要描述其几何信息和 。 7. 在Z 缓冲器消隐算法中Z 缓冲器每个单元存储的信息是每一个像素点 的 。 二、 判断题（每小题1分，共10分，对的画√，错的画×） 1. 由三个顶点可以决定一段二次B 样条曲线，若三顶点共线时则所得到的 曲线褪化为一条直线段。（ ） 2. DDA （微分方程法）是Bresenham 算法的改进。（ ） 3. 插值得到的函数严格经过所给定的数据点，逼近是在某种意义上的最佳 近似。（ ） 4. 齐次坐标提供了坐标系变换的有效方法，但仍然无法表示无穷远的点。 （ ） 5. 若相对于某点进行比例、旋转变换，首先需要将坐标原点平移至该点， 在新的坐标系下做比例或者旋转变换，然后将原点平移回去。（ ） 6. Phong 算法的计算量要比Gouraud 算法小得多。 （ ） 7. 将某二维图形整体放大2倍，其变换矩阵可写为?? ?? ? ?????200010001。（ ） 8. 在种子填充算法中所提到的八连通区域算法同时可填充四连通区域。 （ ） 9. 边缘填充算法中是将扫描线与多边形交点左方的所有像素取补。（ ）
一、单项选择题 1. 计算机图形显示器一般使用什么颜色模型？(B) A)RGB；B) CMY；C) H SV ；D) HLS 2. 哪一个不是国际标准化组织( ISO)批准的图形标准？(D) A)GKS；B) PHIGS；C) C GM ；D) DXF 3.下述用数值微分法(DDA画斜率的绝对值小于1的直线的C语言子程序中哪一行有错？ (A) Void drawLineWithDDA(int x1, int y1, int x2, int y2, int color) { A) int x, y; B ) float k = (float)(y2-y1)(x2-x1); C ) for(x=x1,y=y1;x<=x2;x++) { drawPixel(x,y,color); } D ) y+=k; } } 4. 下述绕坐标原点旋转a 角的坐标变换矩阵中哪一项是错误的?(B) | A B | | C D | A) cos a; B)sin a; C)sin a; D)cos a 5. 下述哪一条边不是非均匀有理B样条(NURBS的优点？(D) B）对于间距不等的数据点，用NURBS以合的曲线比用均匀B样条拟合的曲线更光滑 C）NURB醍供的权控制方法比用控制点更能有效的控制曲线的形状 D）使用NURB呦以提高对曲面的显示效率 A) NURBSL均匀B样条能表示更多的曲面
6. 透视投影中主灭点最多可以有几个？（D） A）0; B）1; C）2; D）3 7. 在用扫描线法进行点与多边形之间的包含性检测时，下述哪一个操作不正确?（D） A）当射线与多边形交于某顶点时且该点的两个邻边在射线的一侧时，计数0次 B）当射线与多边形交于某顶点时且该点的两个邻边在射线的一侧时，计数2次 C）当射线与多边形交于某顶点时且该点的两个邻边在射线的两侧时，计数1次 D）当射线与多边形的某边重合时，计数1次 &在简单光反射模型中，由物体表面上点反射到视点的光强下述哪几项之和？（C）（1）环境光的反射光强；（2）理想漫反射光强；（3）镜面反射光强；（4）物体间的反射光强。 A（1）和（2） B）（1）和（3） C）（1）（2）和（3） D）（1）（2 ）（3 ）和（4 ） 9. 下面关于NURBS的论述，哪个是错误的？ （ B） A. 可通过控制顶点和权因子来改变形状； B. 仅具有仿射不变性，但不具有透射不变性； C. 非有理B样条、有理及非有理Bezier曲线、曲面是NURBS的特例； D. 可表示标准解析形状和自由曲线、曲面； 10. 下述关于Bezier 曲线P1（t）, P2（t）t [0,1]的论述，哪个是错误的？（） A. P1（1）= P2（0） = P,在P处P1（1）, P2（0）的切矢量方向相同，大小相等， 则 P1（t）, P2（t）在P处具有G1连续；
《计算机图形学》实验报告姓名：郭子玉 学号：2012211632 班级：计算机12-2班 实验地点：逸夫楼507 实验时间：15.04.10 15.04.17
实验一 1 实验目的和要求 理解直线生成的原理；掌握典型直线生成算法；掌握步处理、分析实验数据的能力； 编程实现DDA 算法、Bresenham 中点算法；对于给定起点和终点的直线，分别调用DDA 算法和Bresenham 中点算法进行批量绘制，并记录两种算法的绘制时间；利用excel 等数据分析软件，将试验结果编制成表格，并绘制折线图比较两种算法的性能。 2 实验环境和工具 开发环境：Visual C++ 6.0 实验平台：Experiment_Frame_One （自制平台） 3 实验结果 3.1 程序流程图 （1）DDA 算法 是 否 否 是 是 开始 计算k ，b K<=1 x=x+1;y=y+k; 绘点 x<=X1 y<=Y1 绘点 y=y+1;x=x+1/k; 结束
（2）Mid_Bresenham 算法 是 否 否 是 是 是 否 是 否 开始 计算dx,dy dx>dy D=dx-2*dy 绘点 D<0 y=y+1；D = D + 2*dx - 2*dy; x=x+1; D = D - 2*dy; x=x+1; x 3.2程序代码 //-------------------------算法实现------------------------------// //绘制像素的函数DrawPixel(x, y); (1)DDA算法 void CExperiment_Frame_OneView::DDA(int X0, int Y0, int X1, int Y1) { //----------请实现DDA算法------------// float k, b; float d; k = float(Y1 - Y0)/float(X1 - X0); b = float(X1*Y0 - X0*Y1)/float(X1 - X0); if(fabs(k)<= 1) { if(X0 > X1) { int temp = X0; X0 = X1; X1 = temp; } 精编资料 了解图形学与图像处理的发展,应用以及当前国际国内研究的热点和重要成果;理解图形学与图像处理对图元以及图像的分析与理解的以及二维与三维形状重建等;... 图形,图像 计算机图形学与图像处理教案 学时：36，其中讲授26学时，上机10学时。 适用专业：信计专业与数学专业。 先修课程：高等数学、线性代数、数据结构、VC++或者C# 一、课程的性质、教育目标及任务： 计算机图形学与图像处理实际上是两门课程的一个综合。这是一门研究图形学与图像处理的基本理论、方法及其在智能化检测中应用的学科，是计算机科学与技术等电子信息类本科专业的专业课。 本课程侧重于对图形学的基本图元的基本生成，以及图像处理中对图像在空间域与频率域的基本处理算法的研究。并对图形学与图像处理基本理论和实际应用进行系统介绍。目的是使学生系统掌握图形学与图像处理的基本概念、原理和实现方法，学习图形学与图像处理分析的基本理论、典型方法和实用技术，具备解决智能化检测与控制中应用问题的初步能力，为在计算机视觉、模式识别等领域从事研究与开发打下扎实的基础。 二、教学内容基本要求： 1．了解图形学与图像处理的发展、应用以及当前国际国内研究的热点和重要成果； 2．理解图形学与图像处理对图元以及图像的分析与理解的以及二维与三维形状重建等； 3．掌握图形学与图像处理中最基本、最广泛应用的概念、原理、理论和算法以及基本技术和方法； 4．能够运用一门高级语言编写简单的图形学与图像处理软件，实现各种图形学与图像处理的算法。 三、主要教学内容： 学习图形学的基本概念，了解光栅显示系统的原理；掌握基本图元的生成算法：直线的生成算法、曲线的生成算法、多边形的生成算法；掌握区域填充、线段剪裁以及多边形的剪裁；掌握图元的几何变换、以及投影的基本理论。 了解图像的概念；图像数字化的基本原理：取样、量化、数字图像的表示；线性系统理论在图像变换，滤波中的应用：线性系统理论、离散图像变换、小波变换；图像编码压缩、增强，以及复原的基本方法：无失真压缩、有失真压缩、变换编码、压缩标准、图像滤波原理、复原滤波器、直方图运算、点运算；图像识别的基本原理和方法：图像分割、图像分析、图像分类； 四、学时安排 总课时72学时，图形学36学时，其中包括26个学时讲授，10个学时上机；图像处理36学时，其中包括26个学时讲授，10个学时上机； 五、参考书目： (1), 最新计算机图形学期末考试试卷 一、判断题（本大题共 10 小题，每小题 1 分，共 10 分） 1. 计算机图形生成的基本单位是线段. ( F ) 2. 构成图形的要素除了点、线、面、体等几何要素外，还应该包括灰度、色彩、线型、 线宽等非几何要素. ( N ) 3. 在齐次坐标系中，若用矩阵来表示各种运算，则比例和旋转变换是矩阵F 乘法运算， 而平移变换是矩阵加法运算. ( F ) 4. Z-Buffer 消隐算法有利于硬件实现，并且不需要排序. ( N ) 5. 二次Bezier 曲线和二次B 样条曲线都通过控制多边形的首末端点. ( F ) 6. 一个向量的齐次坐标的表示形式是唯一的. ( F ) 7. 计算机图形技术是随着图形硬件设备的发展而发展起来的. ( N ) 8. Phong 算法的计算量要比Gouraud 算法小得多. ( F ) 9. 将某二维图形整体放大2倍，其变换矩阵可写为. ( F ) 10. 图形软件标准是为提高图形软件的易用性而提出的. ( F ) 二、填空题（本大题共 10 空，每空 1 分，共 10 分） 1. 在多边形填充过程中，常采用、 左闭右开 和 下闭上开 的原则 对边界像素进行处理. 2. 基本几何变换指 平移 、 比例 和 旋转 三种变换. 3. 屏幕上最小的发光单元叫作 像素 ，它的多少叫做 分辨率 . 4. ISO 批准的第一个图形软件标准是 GKS ，进入20世纪90年代后，存 在的事实上的图形软件标准主要是 OpenGL 和 Direct x . ?? ?? ? ?????200010001 5.图形的表示方法有两种：参数法和点阵法. 6.多边形的表示方法有顶点表示法和点阵表示法两种. 7.计算机三维模型的描述有线框模型、表面模型和实体 模型. 8.颜色包含3个要素：色调、饱和度和亮度 . 三、简答题（本大题共5 小题，每小题5 分，共25 分） 1．计算机图形学研究的主要内容是什么？ 2．什么是齐次坐标？齐次空间点 P(X、Y、W) 对应的笛卡尔坐标是什么？ 3．帧缓存的容量与什么有关？假定一个光栅扫描系统，分辨率800×600，要求可显示颜色256种，请问帧缓存的容量需要多少字节？ 4．什么是走样？什么是反走样?常用的反走样技术有哪些？ 5．简单光照模型的反射光由哪几部分组成，光照计算时有哪两种明暗处理技术? 期末复习题 一．填空题 1.X扫描线算法中，每次用一条扫描线进行填充，对一条扫描线填充的过程可分为4个步骤：求交、排序、交点配对、区域填色。 2.一组型值点来指定曲线曲面的形状时，形状完全通过给定的型值点列，用该方法得到的曲线曲面称为曲线曲面的拟和，而用控制点列来指定曲线曲面 的形状时，得到的曲线曲面不一定通过控制点列，该方法称为曲线曲面 的逼近。 3.在中点画线算法中（假设直线的斜率0 中南大学信息科学与工程学院 实验报告实验名称 实验地点科技楼四楼 实验日期2014年6月 指导教师 学生班级 学生姓名 学生学号 提交日期2014年6月 实验一Window图形编程基础 一、实验类型：验证型实验 二、实验目的 1、熟练使用实验主要开发平台VC6.0； 2、掌握如何在编译平台下编辑、编译、连接和运行一个简单的Windows图形应用程序； 3、掌握Window图形编程的基本方法； 4、学会使用基本绘图函数和Window GDI对象； 三、实验内容 创建基于MFC的Single Document应用程序（Win32应用程序也可，同学们可根据自己的喜好决定），程序可以实现以下要求： 1、用户可以通过菜单选择绘图颜色； 2、用户点击菜单选择绘图形状时，能在视图中绘制指定形状的图形； 四、实验要求与指导 1、建立名为“颜色”的菜单，该菜单下有四个菜单项：红、绿、蓝、黄。用户通过点击不同的菜单项，可以选择不同的颜色进行绘图。 2、建立名为“绘图”的菜单，该菜单下有三个菜单项：直线、曲线、矩形 其中“曲线”项有级联菜单，包括：圆、椭圆。 3、用户通过点击“绘图”中不同的菜单项，弹出对话框，让用户输入绘图位置，在指定位置进行绘图。 五、实验结果： 六、实验主要代码 1、画直线：CClientDC *m_pDC;再在OnDraw函数里给变量初始化m_pDC=new CClientDC(this); 在OnDraw函数中添加： m_pDC=new CClientDC(this); m_pDC->MoveTo(10,10); m_pDC->LineTo(100,100); m_pDC->SetPixel(100,200,RGB(0,0,0)); m_pDC->TextOut(100,100); 2、画圆： void CMyCG::LineDDA2(int xa, int ya, int xb, int yb, CDC *pDC) { int dx = xb - xa; int dy = yb - ya; int Steps, k; float xIncrement,yIncrement; float x = xa,y= ya; if(abs(dx)>abs(dy)) 计算机图形学期末考试试卷（D 卷） 一、 填空题（每空1分，共10分） 1. 图形的表示方法有两种： 和 。 2. 目前常用的两个事实图形软件标准是OpenGL 和 。 3. 多边形有两种表示方法： 和点阵表示法。 4. 二维图形基本几何变换包括平移、 、 等变换。 5. 投影可以分为 投影和 投影。 6. 描述一个物体需要描述其几何信息和 。 7. 在Z 缓冲器消隐算法中Z 缓冲器每个单元存储的信息是每一个像素点的 。 二、 判断题（每小题1分，共10分，对的画√，错的画×） 1. 由三个顶点可以决定一段二次B 样条曲线，若三顶点共线时则所得到的曲线褪化为一条直线段。（ ） 2. DDA （微分方程法）是Bresenham 算法的改进。（ ） 3. 插值得到的函数严格经过所给定的数据点，逼近是在某种意义上的最佳近似。（ ） 4. 齐次坐标提供了坐标系变换的有效方法，但仍然无法表示无穷远的点。（ ） 5. 若相对于某点进行比例、旋转变换，首先需要将坐标原点平移至该点，在新的坐标系下做比例或者旋转变换，然后将原点平移回去。（ ） 6. Phong 算法的计算量要比Gouraud 算法小得多。 （ ） 7. 将某二维图形整体放大2倍，其变换矩阵可写为???? ??????200010001。（ ） 8. 在种子填充算法中所提到的八连通区域算法同时可填充四连通区域。（ ） 9. 边缘填充算法中是将扫描线与多边形交点左方的所有像素取补。（ ） 10. 计算机图形技术是随着图形硬件设备的发展而发展起来的。（ ） 三、 选择题（每小题1分，共10分） 1.在图形变换中引入齐次坐标的目的是 。 A ）便于实现缩放变换 B) 统一表示几种基本变换，便于计算 C ）便于实现错切变换 D ）无特殊目的，一直沿用而已 2. 透视投影中主灭点最多可以有几个? A ） 0 B ）1 C ）2 D ）3 3. 在简单光照模型中，由物体表面上的点反射到视点的光强是下述哪几项之和？ ①环境光的反射光强 ②理想漫反射光强 ③镜面反射光强 ④物体间的反射光强。 大学实验报告 学院：计算机科学与技术专业：计算机科学与技术班级：计科131 如果 d<0,则M在理想直线下方,选右上方P1点； 如果 d=0,则M在理想直线上,选P1/ P2点。 由于d是xi和yi的线性函数，可采用增量计算提高运算效率。 1.如由pi点确定在是正右方P2点(d>0).，则新的中点M仅在x方向加1,新的d值为: d new=F(xi+2,yi+0.5)=a(xi+2)+b(yi+0.5)+c 而 d old=F(xi+1,yi+0.5)=a(xi+1)+b(yi+0.5)+c d new=d old+a= d old-dy 2.如由pi点确定是右上方P1点(d<0)，则新的中点M在x和y方向都增加1,新的d值为 d new=F(xi+2,yi+1.5)=a(xi+2)+b(yi+1.5)+c 而 d old=F(xi+1,yi+0.5)=a(xi+1)+b(yi+0.5)+c d new=d old+a+b= d old-dy+dx 在每一步中,根据前一次第二迭中计算出的d值的符号,在正右方和右上方的两个点中进行选择。d的初始值: d0=F(x0+1,y0+0.5)=F(x0,y0)+a+b/2=a+b/2=-dy+dx/2 F(x0,y0)=0，(x0,y0)在直线上。 为了消除d的分数,重新定义 F(x,y)=2(ax+by+c) 则每一步需要计算的d new 是简单的整数加法 dy=y1-y0，dx=x1-x0 d0=-2dy+dx d new=d old-2*dy，当 d old>=0 d new=d old-2(dy-dx)，当d old<0 Bresenham画线算法 算法原理： 与DDA算法 相似，Bresenham 画线算法也要在 每列象素中找到 与理想直线最逼 近的象素点。 根据直线的 斜率来确定变量 在x或y方向递 增一个单位。另 一个方向y或x 目录 实验一直线的DDA算法 一、【实验目的】 1.掌握DDA算法的基本原理。 2.掌握DDA直线扫描转换算法。 3.深入了解直线扫描转换的编程思想。 二、【实验内容】 1.利用DDA的算法原理，编程实现对直线的扫描转换。 2.加强对DDA算法的理解和掌握。 三、【测试数据及其结果】 四、【实验源代码】 #include #include 计算机图形学期末考试试卷（C 卷） 一、判断题（本大题共 10 小题，每小题 1 分，共 10 分） 1. 计算机图形生成的基本单位是线段。 ( F ) 2. 构成图形的要素除了点、线、面、体等几何要素外，还应该包括灰度、色彩、线型、 线宽等非几何要素。 ( N ) 3. 在齐次坐标系中，若用矩阵来表示各种运算，则比例和旋转变换是矩阵F 乘法运算， 而平移变换是矩阵加法运算。 ( F ) 4. Z-Buffer 消隐算法有利于硬件实现，并且不需要排序。 ( N ) 5. 二次Bezier 曲线和二次B 样条曲线都通过控制多边形的首末端点。 ( F ) 6. 一个向量的齐次坐标的表示形式是唯一的。 ( F ) 7. 计算机图形技术是随着图形硬件设备的发展而发展起来的。 ( N ) 8. Phong 算法的计算量要比Gouraud 算法小得多。 ( F ) 9. 将某二维图形整体放大2倍，其变换矩阵可写为。 ( F ) 10. 图形软件标准是为提高图形软件的易用性而提出的。 ( F ) 二、填空题（本大题共 10 空，每空 1 分，共 10 分） 1. 在多边形填充过程中，常采用、 左闭右开 和 下闭上开 的原则 对边界像素进行处理。 2. 基本几何变换指 平移 、 比例 和 旋转 三种变换。 3. 屏幕上最小的发光单元叫作 像素 ，它的多少叫做 分辨率 。 4. ISO 批准的第一个图形软件标准是 GKS ，进入20世纪90年代后，存 在的事实上的图形软件标准主要是 OpenGL 和 Direct x 。 ??????????200010001 5.图形的表示方法有两种：参数法和点阵法。 6.多边形的表示方法有顶点表示法和点阵表示法两种。 7.计算机三维模型的描述有线框模型、表面模型和实体 模型。 8.颜色包含3个要素：色调、饱和度和亮度。 三、简答题（本大题共5 小题，每小题5 分，共25 分） 1．计算机图形学研究的主要内容是什么？ 2．什么是齐次坐标？齐次空间点 P(X、Y、W) 对应的笛卡尔坐标是什么？ 3．帧缓存的容量与什么有关？假定一个光栅扫描系统，分辨率800×600，要求可显示颜色256种，请问帧缓存的容量需要多少字节？ 4．什么是走样？什么是反走样?常用的反走样技术有哪些？ 5．简单光照模型的反射光由哪几部分组成，光照计算时有哪两种明暗处理技术? 一、实验目的 1、掌握中点Bresenham直线扫描转换算法的思想。 2掌握边标志算法或有效边表算法进行多边形填充的基本设计思想。 3掌握透视投影变换的数学原理和三维坐标系中几何图形到二维图形的观察流程。 4掌握三维形体在计算机中的构造及表示方法 二、实验环境 Windows系统, VC6.0。 三、实验步骤 1、给定两个点的坐标P0(x0,y0)，P1(x1,y1)，使用中点Bresenham直线扫描转换算法画出连接两点的直线。 实验基本步骤 首先、使用MFC AppWizard(exe)向导生成一个单文档视图程序框架。 其次、使用中点Bresenham直线扫描转换算法实现自己的画线函数，函数原型可表示如下： void DrawLine(CDC *pDC, int p0x, int p0y, int p1x, int p1y); 在函数中，可通过调用CDC成员函数SetPixel来画出扫描转换过程中的每个点。 COLORREF SetPixel(int x, int y, COLORREF crColor ); 再次、找到文档视图程序框架视图类的OnDraw成员函数，调用DrawLine 函数画出不同斜率情况的直线，如下图： 最后、调试程序直至正确画出直线。 2、给定多边形的顶点的坐标P0(x0,y0)，P1(x1,y1)，P2(x2,y2)，P3(x3,y3)，P4(x4,y4)…使用边标志算法或有效边表算法进行多边形填充。 实验基本步骤 首先、使用MFC AppWizard(exe)向导生成一个单文档视图程序框架。 其次、实现边标志算法或有效边表算法函数，如下： void FillPolygon(CDC *pDC, int px[], int py[], int ptnumb); px：该数组用来表示每个顶点的x坐标 py ：该数组用来表示每个顶点的y坐标 ptnumb：表示顶点个数 注意实现函数FillPolygon可以直接通过窗口的DC（设备描述符）来进行多边形填充，不需要使用帧缓冲存储。（边标志算法）首先用画线函数勾画出多边形,再针对每条扫描线,从左至右依次判断当前像素的颜色是否勾画的边界色,是就开始填充后面的像素直至再碰到边界像素。注意对顶点要做特殊处理。 通过调用GDI画点函数SetPixel来画出填充过程中的每个点。需要画线可以使用CDC的画线函数MoveTo和LineTo进行绘制，也可以使用实验一实现的画直线函数。 CPoint MoveTo(int x, int y ); BOOL LineTo(int x, int y ); 实现边标志算法算法需要获取某个点的当前颜色值，可以使用CDC的成员函数 COLORREF GetPixel(int x, int y ); 再次、找到文档视图程序框架视图类的OnDraw成员函数，调用FillPolygon 函数画出填充的多边形，如下： void CTestView::OnDraw(CDC* pDC) { CTestcoodtransDoc* pDoc = GetDocument(); ASSERT_VALID(pDoc); 计算机图形学期末模拟题 一、选择题 1、在下列叙述语句中，错误的论述为（ C ） A) 在图形文件系统中，点、线、圆等图形元素通常都用其几何特征参数来描述； B)在图形系统中，图形处理运算的精度不取决于显示器的分辨率； C) 在光栅扫描图形显示器中，所有图形都按矢量直接描绘显示，不存在任何处理； D) 在彩色图形显示器中，使用RGB颜色模型。 2、光线跟踪算法中包括了哪些光照效果？（ C ） A) 仅有光反射； B) 仅有光透射； C) 有光反射和光透射； D) 都没有 3、透视投影中主灭点最多可以有几个？（ D ） A) 0 B) 1 C) 2 D) 3 4、在明暗光滑处理算法中，下列论述哪个是错误的？（ D ） A) Gouraud明暗模型计算中，多边形与扫描平面相交区段上每一采样点的光亮 度值是由扫描平面与多边形边界交点的光亮度插值得到的； B) Phong明暗处理模型中，采用了双线性插值和构造法向量函数的方法模拟高光； C) Gouraud明暗模型和Phong明暗处理模型主要是为了处理由多个平面片近似 表示曲面物体的绘制问题； D) Phong明暗模型处理的物体表面光亮度呈现不连续跃变； 5、B样条曲线中，按照节点矢量T的不同可以将B样条分为均匀B样条，开放 均匀B样条和非均匀B样条，以下选项中属于开放均匀B样条节点矢量的是（ C ）。 A、T＝（0，1，2，3，4，5，6） B、T＝（0，0，1，1，2，2，3，3） C、T＝（0，0，0，1，2，3，4，5，5，5） D、T＝（0，0.1，0.2，0.2，0.5，1） 6、曲线的分类有（ A ） A、规则曲线自由曲线随机曲线 B、规则曲线变换曲线自由曲线 C、变换曲线随机曲线自由曲线 D 随机曲线变换曲线规则曲线 7、曲线曲面拟合的方法有（ B ） A、插值做差拟合 B、插值逼近拟合 C、插值闭合拟合 D 插值变换拟合 8、光线跟踪算法中包括了哪些光照效果？（ C ） A) 仅有光反射； B) 仅有光透射； C) 有光反射和光透射； D) 都没有 二、填空题 1、计算机制作动画从狭义上是指根据要求生成一系列连续变动的画面，它的步骤由（造型）、（运动控制）和（绘制）组成。 2、用于减少或克服在“光栅图形显示器上绘制直线、多边形等连续图形时，由离散量表示连续量引起的失真的技术叫（反走样）。 3、字符在图形学中的表述方式有（点阵）、（矢量）和（编码）等三种。 4、投影变换中，透视投影的投影中心到投影面之间的距离是（有限），平行投影的投影中心到投影面之间的距离是（无穷大）。 5、常用坐标系一般可以分为：( 建模坐标系)、用户坐标系、观察坐标系、规格化设备坐标系、设备坐标系 ) 6、X扫描线算法中，每次用一条扫描线进行填充，对一条扫描线填充的过程可分为4个步骤：（求交）、（排序）、（交点配对）、（区间填色）。 7、平面几何投影可分为两大类，分别是：（透视投影），（平行投影）。计算机图形学与图像处理教案
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