第2章 计算机图形图像技术
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计算机图形学教案第一章:计算机图形学概述1.1 课程介绍计算机图形学的定义计算机图形学的发展历程计算机图形学的应用领域1.2 图形与图像的区别图像的定义图形的定义图形与图像的联系与区别1.3 计算机图形学的基本概念像素与分辨率矢量与栅格颜色模型图像文件格式第二章:二维图形基础2.1 基本绘图函数画点函数画线函数填充函数2.2 图形变换平移变换旋转变换缩放变换2.3 图形裁剪矩形裁剪贝塞尔曲线裁剪多边形裁剪第三章:三维图形基础3.1 基本三维绘图函数画点函数画线函数填充函数3.2 三维变换平移变换旋转变换缩放变换3.3 光照与材质基本光照模型材质的定义与属性光照与材质的实现第四章:图像处理基础4.1 图像处理基本概念像素的定义与操作图像的表示与存储图像的数字化4.2 图像增强对比度增强锐化滤波4.3 图像分割阈值分割区域生长边缘检测第五章:计算机动画基础5.1 动画基本概念动画的定义与分类动画的基本原理动画的制作流程5.2 关键帧动画关键帧的定义与作用关键帧动画的制作方法关键帧动画的插值算法5.3 骨骼动画骨骼的定义与作用骨骼动画的制作方法骨骼动画的插值算法第六章:虚拟现实与增强现实6.1 虚拟现实基本概念虚拟现实的定义与分类虚拟现实技术的关键组件虚拟现实技术的应用领域6.2 虚拟现实实现技术头戴式显示器(HMD)位置追踪与运动捕捉交互设备与手势识别6.3 增强现实基本概念与实现增强现实的定义与原理增强现实技术的应用领域增强现实设备的介绍第七章:计算机图形学与人类视觉7.1 人类视觉系统基本原理视觉感知的基本过程人类视觉的特性和局限性视觉注意和视觉习惯7.2 计算机图形学中的视觉感知视觉感知在计算机图形学中的应用视觉线索和视觉引导视觉感知与图形界面设计7.3 图形学中的视觉错误与解决方案常见视觉错误分析避免视觉错误的方法提高图形可读性与美观性第八章:计算机图形学与艺术8.1 计算机图形学在艺术创作中的应用数字艺术与计算机图形学的交融计算机图形学工具在艺术创作中的使用计算机图形学与艺术的创新实践8.2 计算机图形学与数字绘画数字绘画的基本概念与工具数字绘画技巧与风格数字绘画作品的创作与展示8.3 计算机图形学与动画电影动画电影制作中的计算机图形学技术3D动画技术与特效制作动画电影的视觉艺术表现第九章:计算机图形学的未来发展9.1 新兴图形学技术的发展趋势实时图形渲染技术基于物理的渲染动态图形设计9.2 计算机图形学与其他领域的融合计算机图形学与的结合计算机图形学与物联网的结合计算机图形学与生物医学的结合9.3 计算机图形学教育的未来发展图形学教育的重要性图形学教育的发展方向图形学教育资源的整合与创新第十章:综合项目实践10.1 项目设计概述项目目标与需求分析项目实施流程与时间规划项目团队组织与管理10.2 项目实施与技术细节项目技术选型与工具使用项目开发过程中的关键技术项目测试与优化10.3 项目成果展示与评价项目成果的展示与推广项目成果的评价与反馈重点和难点解析一、图像的定义与图像的定义,图形与图像的联系与区别1. 学生是否能够理解并区分图像和图形的概念。
2023图学基础教程第二版(谭建荣张树有陆国栋施岳定著)课后答案2023图学基础教程第二版(谭建荣张树有陆国栋施岳定著)课后答案下载前言第1章图与图学基础1.1 图的基本概念1.2 图的语言内涵1.3 图的科学技术内涵1.4 图的美学内涵1.5 图是人类思维外化的重要工具1.6 图的形成与基本图学方法1.7 图学基础课程的内涵思考与练习第2章计算机中的图形与图像2.1 计算机绘图系统及绘图工具2.2 计算机色彩2.3 图形生成的汁算机基本辅助工具2.4 思维过程图形化的计算机基本辅助工具 2.5 演示文稿(幻灯片)中的图形制作工具2.6 图像处理的计算机辅助工具思考与练习第3章平面图形的设计、表达与理解3.1 几何型图形的绘制3.2 几何型图形的尺寸与线段分析3.3 意象型图形的基本元素及其性格3.4 意象型图形设计与图形理解思考与练习第4章思维过程的图形化表达与解读4.1 思维过程图形化的优越性4.2 思维过程图形化的.一般方法与原则4.3 思维过程图形化方法的应用思考与练习第5章数据与函数信息的图形化表达与应用 5.1 “场”的概念及场的图形化5.2 数据及其采集与分析5.3 函数与公式及其图形化5.4 数据与函数图形化的基本方法思考与练习第6章空间有形物体的平面表达6.1 投影的基本概念6.2 空间形体的三面正投影图6.3 空间形体内外结构的常用表达方法6.4 空间实体的轴测投影图6.5 空间实体的透视投影图思考与练习第7章空间形体的图形转换及阅读7.1 表达空间形体的图样阅读7.2 图样中图形阅读的基本要点及基本方法 7.3 根据两个视图补画第三视图7.4 根据所给视图画指定方向的剖视图7.5 根据所给视图画指定方向的外形视图 7.6 根据三视图画立体草图7.? 工程图样的整体识读思考与练习参考文献……图学基础教程第二版(谭建荣张树有陆国栋施岳定著):内容提要点击此处下载2023图学基础教程第二版(谭建荣张树有陆国栋施岳定著)课后答案图学基础教程第二版(谭建荣张树有陆国栋施岳定著):图书目录本书紧紧抓住人脑中潜在而巨大的、也是实际上拥有最为广泛应用领域的非言语思维工具——图形转换与图示图解,总结、归纳井详尽地介绍了各专业科学研究领域所涉及的基本图学方法和工具。
课题:第二章编辑处理图像活动2裁剪与拼接图像剪裁图像与抠取图像教案(第一课时)备课教师:授课年级:八年级抠取图像,理解使用环境。
教学方法讲解法、演示法、合作探究法、交流讨论法、实践操作法等。
教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图创设情境激发兴趣创设问题情境,导入新课1.利用投影仪给学生播放原图和处理后的图片。
2.认真观察图片,你又获得了哪些信息?通过多媒体素材,创设情境,从而吸引学生想学Photoshop处理图片的兴趣。
我们对Photoshop软件的操作有了一定的认识。
想想我们在上节课中对于图片的操作运用了哪些方法?在处理图像时,如果我们选用的土相比我们要用的图像大很多,该怎么办?学生认真观察图片,得出结果。
根据老师提出的问题,进行积极思考。
通过观察,激发学生学习的兴趣。
通过多媒体素材,创设情境,从而吸引学生想学的兴趣。
新知探究二、探究新知:(一)明确学习任务阅读课文,自学课本42-45页的课文,了解本节课学习内容。
(二)理解概念1.剪裁:我们把从图像中剪切出带有背景的局部图像的操作称为剪裁。
2.抠取:把沿着边界将某对象从图像中剪切出来的操作称为抠取。
(三)剪裁图像1.教师讲解、示范裁剪图像的基本操作方法:①.打开要裁剪的图像,选定工具。
单击工具学生自学教材,理解课文内容。
教师引导学生理解重要概念。
教师引导学生学习剪裁图像的方法。
通过学生自学,培养学生的自学能力。
通过学习,培养学生的理解能力。
通过学习,培养学生剪裁图像的能力。
教学环节教师活动学生活动设计意图②.在图像上拖动鼠标指针,拉出一个矩形编辑区。
如下图:③拖动编辑框上的控制点,调整要剪栽图像的大小。
最后敲回车键或在编辑框内双击,剪裁操作就完成了。
如下图:2.学习练习抠图的基本操作方法。
(四)阅读1.学生自学课本第43页“你知道吗?”的内容。
2.学生先自行理解“你知道吗?”这段内容。
3.教师引导学生掌握“矩形选框工具”、“套索工具”、“魔术棒工具”的使用,利用“复制”、“粘贴”等操作,把选定区域复制到所需的图像中或者以新的图像文件保存起来。
第2章计算机图形系统组成随着计算机图形技术的发展,大量的计算机图形系统应用到了非常多的领域。
本章将探讨计算机图形系统的功能和结构;对部分硬件设备,特别是图形显示设备进行简要介绍;最后,为方便后面章节的讲述。
2.1.计算机图形系统概述2.1.1.计算机图形系统的功能计算机图形系统是由计算机图形硬件和计算机图形软件组成,它的基本任务是研究如何用计算机生成、处理和显示图形。
一个交互式计算机图形系统应具有计算、存储、交互、输入和输出等5中功能。
如图2-1所示。
1)计算功能(Computing)。
应包括形体设计和分析方法的程序库,描述形体的图形数据库。
数据库中应有坐标的平移、旋转、投影、透视等几何变换程序库、曲线、曲面生成和图形相互关系的检测库等。
2)存储功能(Storage)。
在计算机内存储器和外存储器中,应能存放各种形体的几何数据及形体之间相互关系,可实现对有关数据的实时检图2-1 计算机图形系统的基本功能图索以及保存对图形的删除、增加、修改等信息。
3)输入功能(Input)。
由图形输入设备将所设计的图形形体的几何参数(例如大小、位置等)和各种绘图命令输入到图形系统中。
4)输出功能(Output)。
图形系统应有文字、图形、图像信息输出功能。
在显示屏幕上显示设计过程当前的状态以及经过图形编辑后的结果。
同时还能通过绘图仪、打印机等设备实现硬拷贝输出,以便长期保存。
5)交互功能(Interactive)。
可通过显示器或其他人-机交互设备直接进行人-机通信,对计算结果和图形,利用定位、拾取等手段进行修改,同时对设计者或操作员执行的错误给予必要的提示和帮助。
以上5种功能是一个图形系统所具备的最基本功能,至于每一功能中具有哪些能力,则因不同的系统而异。
2.1.2.计算机图形系统的结构根据基本功能的要求,一个交互式计算机图形系统的结构如图2-2 所示。
可以看到,它由计算机图形硬件和计算机图形软件两部分组成。
图2-2 计算机图形系统的结构1.图形软件图形软件分为图形应用数据结构、图形应用软件和图形支撑软件三部分。
第一章计算机图形学概论1.计算机图形学研究的主要内容有哪些?研究图形图像的计算机生成、处理和显示2 .图形学中的图形特点是什么?图形图像有什么区别?图形主要是用矢量表示,图像则是由点阵表示3.计算机图形学发展的主要阶段包括哪些?字符显示->矢量显示->2D光栅显示->3D显示->新的计算机形式4.计算机图形学主要应用哪些方面?你对哪些领域比较熟悉?计算机辅助设计、可视化技术、虚拟现实、地理信息系统、计算机动画与艺术5.颜色模型分为面向用户和__面向设备__两种类型,分别是什么含义?颜色模型是一种在某种特定的上下文中对颜色的特性和行为解释方法。
6.解释三基色原理。
三基色:任意互不相关(任意两种的组合不能产生三种的另一种颜色)的三种颜色构成颜色空间的一组基,三基色通过适当的混合能产生所有颜色。
7.解释加色模型和减色模型的概念。
加色模型:若颜色模型在颜色匹配时只需要将光谱光线直接组合而产生新的颜色类型这种颜色模型称为加色模型,形成的颜色空间称为加色空间减色模型:若颜色模型在匹配是某些可见光会被吸收而产生新的颜色类型,这种颜色模型称为减色模型,形成的颜色空间称为减色空间。
8.RGB表示模型中(1,0,0)(1,1,1)(0,0,0)(0.5,0.5,0.5)分别表示什么颜色?红白黑灰第二章计算机图形的显示与生成1.有哪两种主流的扫描显示方式?光栅扫描随机扫描2.解释屏幕分辩率的概念。
荧光屏在水平方向和垂直方向单位长度上能识别的最大光点数称为分辨率3.CRT产生色彩显示有哪两种技术?分别进行解释。
电子束穿透法:用红—绿两层荧光层涂覆在CRT荧光屏的内层,而不同速度的电子束能穿透不同的荧光粉层而发出不同颜色的光。
荫罩法:在荧光屏每个光点处呈三角形排列着红绿蓝三种颜色的荧光点,三支电子枪分别对应三个荧光点,调节各电子枪发出的电子束强度,即可控制各光点中三个荧光点所发出的红绿蓝三色光的强度。
名词解释:计算机图形学(CG)是利用计算机研究图形的表示、生成、处理、显示的学科。
或者说计算机图形学研究关于计算机图形对象的建模、处理与绘制等方面的理论和技术。
图形:计算机图形学的研究对象广义上讲,图形是指能在人的视觉系统中产生视觉印象的客观对象,它包括人眼观察到的自然景物、拍摄到的图片、绘图工具得到的工程图、用数学方法描述的图形等等。
即对图像、图片、绘图、照片、插图等的统称。
矢量图:由短的直线段(矢量)组成的图形(又叫线图、图形、Graphics )点阵图:由一系列点(象素)组成的图形(又叫点图、图像、Image)Virtual Reality 或称虚拟环境(Virtual Environment)是用计算机技术来生成一个逼真的三维视觉、听觉、触觉或嗅觉等感觉世界,让用户可以从自己的视点出发,利用自然的技能和某些设备对这一生成的虚拟世界客体进行浏览和交互考察。
齐次坐标:用n+1维向量表示一个n维向量.如n维向量(P1,P2, …,Pn)表示为(hP1,hP2, hPn,h),其中h称为哑坐标。
几何变换是指对图形的几何信息经过平移、比例、旋转等变换后产生新的图形,是图形在方向、尺寸和形状方面的变换。
错切变换也称剪切、错位、错移变换,用于产生弹性物体的变形处理。
复合变换又称级联变换,指对图形做一次以上的几何变换。
用户域:指程序员用来定义草图的整个自然空间(WD),也称为用户空间、用户坐标系。
是连续的、无限的。
窗口区:指用户指定用户域中输出到屏幕上的任一区域(Window)。
在计算机图形学中,是将在用户坐标系中需要进行观察和处理的一个坐标区域。
窗口区W小于或等于用户域WD,任何小于WD的窗口区W都叫做WD的一个子域。
目的是为了使规格化设备坐标系(NDC)上所显示的世界坐标中物体有一个合适的范围与大小。
将窗口内的图形在视区中显示出来,必须经过将窗口到视区的变换(Window-V iewport Transformation)处理,这种变换就是观察变换(V iewing Transformation)。
计算机图形图像基础计算机图形图像是计算机科学中一个重要的分支,一般来说,它是指使用计算机技术来绘制、模拟和分析真实世界中的三维物体、纹理和动画等。
计算机图形图像涉及技术广泛,它可以帮助工程师、科学家和艺术家以新的方式理解和表达世界。
这篇文章将重点介绍计算机图形图像的基础知识,以及它的内容和应用。
一、计算机图形图像的基本概念首先,将介绍计算机图形图像的一些基本概念,以便更好的理解它的特性和用途。
计算机图形图像包括两个主要的部分:计算机图形学和计算机图像学。
计算机图形学研究用于描述渲染三维物体的技术,包括变换(如平移、旋转和缩放)、映射(如线性和非线性)、光照和贴图等。
计算机图像学专注于计算机可以利用图像处理技术对图片进行处理和分析,包括图像采集、图像压缩、图像增强、图像识别、图像分割和图像分析等。
二、计算机图形图像的内容计算机图形图像的内容主要包括三维建模、渲染和动画、图像处理等。
三维建模是计算机图形图像的核心部分,它包含了模型建构(polygonal modeling),曲面建模(surface modeling),立体变换(stereoscopy)和三维扫描(3D scanning)等。
模型建构是利用计算机语言来描述三维物体的一种方法,曲面建模是利用计算机技术来创建复杂的曲面,立体变换则是利用计算机程序来实现立体图像的转换,三维扫描则是利用计算机技术来采集三维实物的一种技术。
渲染和动画主要用于利用计算机技术来模拟真实世界的复杂纹理和运动,以及模拟出自然环境中的照明、动画效果等。
在这里,可以用到模型建构,曲面建模,立体变换,三维扫描等技术来实现复杂的渲染和动画效果。
图像处理是计算机图形图像中的另一重要部分,其作用是利用计算机技术来优化和改善图像的质量。
常见的图像处理方法有图像采集、图像压缩、图像增强、图像识别、图像分割和图像分析等。
三、计算机图形图像的应用计算机图形图像的应用非常广泛,可以用于工程设计,科学研究,艺术创作,娱乐游戏,医学成像,机器视觉等。
第2章数字图像的基础知识和基本概念一、数字图像数字图像是以二进制数字组形式表示的二维图像。
利用计算机图形图像技术以数字的方式来记录、处理和保存图像信息。
在完成图像信息数字化以后,整个数字图像的输入、处理与输出的过程都可以在计算机中完成,它们具有电子数据文件的所有特性。
通常把计算机图形主要分为两大类:位图(bitmap)图像和矢量(vector)图形(如图2-1所示)。
图2-1 计算机图形的主要分类1.关于位图图像(1)概念位图图像(在技术上称作栅格图像)使用图片元素的矩形网格(像素)表现图像。
每个像素都分配有特定的位置和颜色值。
在处理位图图像时,人们所编辑的是像素。
位图图像是连续色调图像(如照片或数字绘画)最常用的电子媒介,因为它们可以更有效地表现阴影和颜色的细微层次。
(2)分辨率位图图像与分辨率有关,也就是说它们包含固定数量的像素。
因此,如果在屏幕上以高缩放比率对它们进行缩放或以低于创建时的分辨率来打印它们,则将丢失其中的细节,并会呈现出锯齿,如图2-2所示。
图2-2 不同放大级别的位图图像示例(3)特点①位图图像有时需要占用大量的存储空间。
对于高分辨率的彩色图像,由于像素之间独立,所以占用的硬盘空间、内存和显存比矢量图都大。
②位图放大到一定倍数后会产生锯齿。
位图的清晰度与像素点的多少有关。
③位图图像在表现色彩、色调方面的效果比矢量图更加优越,尤其在表现图像的阴影和色彩的细微变化方面效果更佳。
④位图的格式有bmp、jpg、gif、psd、tif、png等。
⑤处理软件:Photoshop、ACDSee、画图等。
2.关于矢量图形(1)概念矢量图形(又称矢量形状或矢量对象)是由称作矢量的数学对象定义的直线和曲线构成的。
矢量根据图像的几何特征对图像进行描述。
(2)分辨率矢量图形是与分辨率无关的,即当调整矢量图形的大小、将矢量图形打印到PostScript 打印机、在PDF文件中保存矢量图形或将矢量图形导入到基于矢量的图形应用程序中时,矢量图形都将保持清晰的边缘(如图2-3所示)。