第3章 交互式工程绘图系统原理

交互式计算机图形处理系统
交互式= Computer + 人
高质量的计算机图形离不开高性能的计算机图形硬件设备。

一个图形系统通常由图形处理器、图形输入设备和输出设备构成
一、图形输入设备的发展
第一阶段：控制开关、穿孔纸等
第二阶段：键盘、光笔
第三阶段：二维定位设备，如鼠标、数字化仪、跟踪球、触摸屏、操纵杆、扫描仪等
第四阶段：三维输入设备，如三维鼠标、空间球、数据手套第五阶段：智能人机接口：用户的手势、表情、语音等
事实上最常用和最成功的图形输入设备就是：
键盘和鼠标1
、键盘和鼠标
2、光笔(light pen)
光笔是一种检测装置，它直接在屏幕上操作，拾取位置。

光笔有三个基本功能：定位、拾取和笔画跟踪。

3、触摸屏(touch screen)这种装置以手指触摸的方式选择屏幕位置。

当用手指或者小杆触摸屏幕时，触点位置便以光学的、电子的或声音的方式记录下来。

根据触摸方式的不同，触摸屏分为以下几种类型：▪红外线式触摸屏
▪电阻式触摸屏▪电容式触摸屏▪声波触摸屏大部分的工业用触摸屏和廉价的手机iphone，Ipad
电子书
5、操纵杆(joystick)
操纵杆是由一根小的垂直杠杆组成的可摇动装置，该杠杆装配在一个其四周可移动的底座上用来控制屏幕光标。

交互式图形系统的设计与实现Interact Design and Implementation of Graphic Systems引言随着计算机科学技术的发展，交互式图形系统的设计与实现逐渐成为了计算机科学领域中不可或缺的一部分。

交互式图形系统的设计与实现涉及到了图形学、计算机视觉、计算机图形学、图像处理等多个方面的知识，而如何将这些知识融合在一起，设计并实现交互式图形系统，是一个值得深入探讨的问题。

交互式图形系统的基本原理交互式图形系统的基本原理是通过计算机的硬件和软件技术，将人类的视觉感知和计算机的图形处理能力结合在一起。

具体而言，它包括以下几个方面：一、图形显示原理：交互式图形系统的设计与实现是建立在图形学的基础之上的。

图形学是研究如何将二维或三维物体的模型表示在计算机上的技术，包括点、线、面等基本元素的表示方法、坐标系的构建、变换等内容。

而图形显示原理是图形学的一项关键技术，其主要目的是将三维模型转化为二维平面上的图形进行显示。

二、图形处理算法：图形处理算法是实现交互式图形系统的另外一个重要组成部分。

它主要涉及到数学、物理及计算方法等多个领域的知识，如多项式曲线、Bezier曲线、深度缓存技术等等。

这些算法主要用于模拟物理世界中的光照、阴影、反射等等现象。

三、用户界面设计：交互式图形系统的设计与实现中，用户界面设计也是至关重要的一步。

用户界面设计需要遵循用户习惯，简单易用。

它还需要考虑用户的不同需求和背景，设计出适合不同用户的图形界面。

交互式图形系统的设计与实现设计和实现交互式图形系统是需要一定的技术和方法。

以下是实现交互式图形系统的主要步骤：一、选择合适的图形库：选择合适的图形库对于设计和实现交互式图形系统十分重要。

常用的图形库有OpenGL、DirectX等，我们可以根据实际需求选择合适的图形库。

二、数据结构设计：在设计交互式图形系统时，需要合适的数据结构对图形进行存储和处理。

常用的数据结构有线性表、树、图、堆栈等等。

课程设计报告课程名称计算机图形学课题名称交互式绘图系统专业计算机科学与技术班级学号姓名指导教师刘长松曹燚2012年10 月9 日湖南工程学院课程设计任务书课程名称计算机图形学课题交互式绘图系统专业班级学生姓名学号指导老师刘长松曹燚审批任务书下达日期2012年9月15 日任务完成日期2012 年10月9 日一、设计内容与设计要求1．设计内容：用橡皮法实现交互式绘图系统。

2．设计要求：在屏幕上可以选择不同的命令、来实现不同基本图形的绘制。

完成橡皮筋直线，橡皮筋圆，橡皮筋矩形框，多边形裁剪和3阶B样条曲线的作图，且要有比较友好的界面。

3.算法提示：首先在屏幕上画出菜单和绘图窗口，显示鼠标。

点击相应菜单，点击鼠标，移动鼠标，获取鼠标移动相对位置，画出相应图形。

相关变量定义：#define _MOUSE鼠标#define CIRCLE 1圆#define LINE 2直线#define RECTANGLE 3矩形#include "stdio.h"#include "string.h"#include"graphics.h"#include"math.h"#include <dos.h>union REGS inreg,outreg;struct SREGS sr;相关函数：void meun(int x,int y,char *str){setcolor(8);outtextxy(x+5,28,str);setcolor(15);line(x,22,x,40);line(x,22,y,22);setcolor(8);line(x,40,y,40);line(y,22,y,40);}void drawwindows()画窗口{setbkcolor(7); /*7*/setcolor(8);rectangle(0,20,640,460);rectangle(0,0,640,20);setfillstyle(1,1);floodfill(1,1,8);rectangle(0,460,640,480);setfillstyle(1,15);floodfill(1,461,8);setcolor(RED);outtextxy(10,468,"Finished By XuYuanFei."); setcolor(15);line(0,41,640,41);line(0,459,640,459);setcolor(8);line(0,42,640,42);setcolor(15);rectangle(610,3,630,17);setfillstyle(1,7);floodfill(611,4,15);setcolor(8);line(610,17,630,17);line(630,3,630,17);line(611,4,628,16);line(611,16,628,4);rectangle(2,44,635,459);setcolor(15);rectangle(3,45,634,458);line(611,3,628,15);line(611,15,628,3);meun(5,55,"line");meun(65,165,"rectangle");meun(175,250,"circle");meun(260,330,"Bezer");meun(340,400,"Cut");}int _cut()裁剪void mycircle(double x,double y,double r)画圆{double i;for(i=0.0;i<360.0;i=i+4)line(x+r*cos((i+1)/360*3.1415*2),y+r*sin((i+1)/360*3.1415*2),x+r*cos((i+4.0)/360*3.1415*2),y+ r*sin((i+4.0)/360*3.1415*2));}void _Bezer(int a[3],int b[3],int m)Beizier曲线void DisplayMouse()显示鼠标{inreg.x.ax=1;int86(0x33,&inreg,&outreg);}void CloseMouse()关闭鼠标{inreg.x.ax=2;int86(0x33,&inreg,&outreg);}union REGS DisplayMouseStatus()显示鼠标状态{inreg.x.ax=3;int86(0x33,&inreg,&outreg);return outreg;}void GetMouseXY(int *x,int *y)得到鼠标位置{DisplayMouse();outreg=DisplayMouseStatus();*x=outreg.x.cx;*y=outreg.x.dx;}响应相应函数void _mytreat(int oldx,int oldy,int x,int y){if(num==1){if(flag==LINE){line(px,py,oldx,oldy);line(px,py,x,y);}if(flag==CIRCLE){mycircle(px,py,sqrt((double)((px-oldx)*(px-oldx)+(py-oldy)*(py-oldy))));mycircle(px,py,sqrt((double)((px-x)*(px-x)+(py-y)*(py-y))));}if(flag==RECTANGLE){rectangle(px,py,oldx,oldy);rectangle(px,py,x,y);}}}二、进度安排第 3 周星期一8：00——12：00星期二8：00——12：00星期三8：00——12：00星期四8：00——12：00星期五8：00——12：00第 4 周星期一8：00——12：00附：课程设计报告装订顺序：封面、任务书、目录、正文、附件（A4大小的图纸及程序清单）、评分。

交互式数据可视化技术的原理与应用数据可视化是以图形、图表等视觉化方式，直观展示数据信息的方法。

交互式数据可视化则是在数据可视化的基础上，增加了用户与可视化图形之间的交互功能。

随着大数据时代的到来，交互式数据可视化技术越来越受到了人们的关注和重视。

本文将深入探讨交互式数据可视化技术的原理与应用。

一、交互式数据可视化技术的原理交互式数据可视化技术的核心原理在于“交互”。

用户通过操作鼠标、键盘等方式与可视化图形进行交互，实现对数据的深度挖掘与分析。

具体来说，交互式数据可视化技术的原理主要包括以下几个方面：1.可视化图形的构建：在构建可视化图形时，需要考虑用户需求、数据类型、数据规模等多方面因素。

合理的图形构建可以让用户更快地理解数据内容，更深入地挖掘数据规律。

2.视觉编码的选择：视觉编码是指将数据属性映射到视觉通道中的过程。

在选择视觉编码时，需要根据数据特征和用户需求来选择合适的编码方式，使得用户可以更好地理解数据含义。

3.交互方式的设计：交互方式是指用户与可视化图形之间的操作方式。

设计合理的交互方式可以增强用户与可视化图形的互动性和可理解性，提高数据分析的效率和准确性。

4.用户反馈机制：用户反馈机制是指用户与可视化图形之间的信息反馈。

通过反馈机制，用户可以及时获得数据信息，以更深入地理解数据规律。

以上几个方面是交互式数据可视化技术实现的基础，也是有效提高数据分析效率和准确性的关键。

二、交互式数据可视化技术的应用交互式数据可视化技术已经被广泛应用于各个领域，包括商业、科学、医疗、地理信息系统等。

以下是交互式数据可视化技术的几个应用案例。

1.电商行业：在电商行业，通过对用户购买、浏览等数据进行可视化分析，可以更好地了解用户需求和购买行为，从而优化产品设计和营销策略。

2.科学研究：在科学研究领域，交互式数据可视化技术可以帮助科学家更深入地挖掘数据规律，从而发现新的科学知识。

3.医疗领域：在医疗领域，交互式数据可视化技术可以帮助医生更好地了解病情、诊断和治疗效果，提高诊断和治疗的准确性。

工程制图原理
工程制图原理是一种图示方式，用于表达和传达工程设计的意图和细节。

在工程制图中，通过使用各种符号、线条和文字来表示不同的构件、尺寸和要求。

它是一种通用的语言，用于沟通工程师和制造者之间的需求和要求。

工程制图有几个基本原理：
1. 符号和标记：工程制图使用一套统一的符号和标记，用于表示不同的构件和要求。

这些符号和标记都有特定的意义，工程师和制造者必须了解和理解这些符号和标记的含义，以便正确解读和理解图纸。

2. 尺寸和标注：在工程制图中，尺寸和标注是非常重要的。

它们用于指定构件的尺寸、位置和要求。

工程师必须正确地标注尺寸，并遵循国际标准和规范。

3. 投影方法：工程制图使用投影方法来表示三维物体的形状和尺寸。

常用的投影方法有正投影和透视投影。

工程师必须了解如何使用投影方法来准确地表示物体的形状和尺寸。

4. 图纸类型：工程制图可以分为多个类型，如平面图、立体图、剖视图等。

每种类型都有不同的用途和表示方式。

工程师必须选择适当的图纸类型，并理解如何使用它们来表达设计意图。

5. 比例和比例尺：工程制图使用比例来表示图纸上的尺寸与物体实际尺寸之间的比例关系。

比例尺是图纸上的一个标明比例
的线条，它用于指示图纸上的尺寸与实际尺寸之间的比例关系。

总之，工程制图原理是一套规范和约定，用于准确地表示和传达工程设计的意图和细节。

工程师和制造者必须掌握这些原理，以便能够正确地解读和理解工程图纸。

计算机图形学——⼈机交互绘图技术⼈机交互（Human-Computer Interaction）是指⽤户与计算机系统之间的通信，它是⼈与计算机之间各种符号和动作的双向信息交换。

这⾥“交互”定义为⼀种通信，即信息交换，并且是⼀种双向信息交换，可由⼈向计算机输⼊信息，也可由计算机向⽤户反馈信息。

HCI⼈机交互技术的来源：⼀、基本的图形输⼊设备为了使图形软件包具有通⽤性，图形输⼊命令不涉及具体的输⼊设备，只涉及该命令所需要的数据。

根据输⼊信息的不同性质，图形核⼼系统GKS和三维图形系统PHIGS把输⼊设备在逻辑上分成以下⼏类：1、定位设备定位设备(Locator)⽤于指定⽤户空间的⼀个位置，如指定⼀个圆的圆⼼,或确定⼀条直线的两个端点。

其输⼊⽅式包括直接或间接在屏幕上输⼊、设置数值坐标等。

直接输⼊设备：光笔、触摸屏直接输⼊设备可以直接在屏幕上定位纯机械⿏标⼯作的原理很简单，它采⽤⼀个⼩滚球和桌⾯接触，当滚球移动的时候，滚球推动压⼒滚轴滚动，滚轴的另⼀边连着编码器，在每个编码器上呈圆形排列的触点。

当滚球滚动时，经过传导，使触点会依次碰到接触条，从⽽产⽣计算机容易辨认的 “接通”和“断开”，即“0”和“1”信号。

通常⿏标内部有⼀个芯⽚会根据这些数据转换成“X”和“Y”轴的位移，从⽽使光标移动。

机械光电⿏标：1.接触桌⾯的⼀个内置的球，当⿏标移动时跟着⼀块滚动。

2．接触球的两个滑轮。

⼀个⽤来探测X⽅向的运动，另⼀个与之成90度⾓，⽤来探测Y⽅向的运动。

当球滚动时，这两个滑轮的⼀个或者两个跟着旋转。

3. 每个滑轮连着⼀根轴,这个轴⼜带着⼀个有孔的圆盘。

当滑轮滚动时，轴和圆盘⼀起旋转。

4．在圆盘的两侧有⼀个红外发光⼆级管和⼀个红外传感器。

圆盘转时外围的间隔孔阻隔了发光⼆级管发出的光线，因此另⼀边的传感器就接受到了光脉冲。

5．处理芯⽚读取红外传感器的脉冲并且把它转换成⼆进制，然后通过⿏标电缆将此⼆进制数据送给电脑，被CPU接收，信号的数量和频率对应着屏幕上的距离和速度。