文档介绍：计算机图形学
第一章计算机图形学概论(4)
【计算机图形学定义】
计算机图形学是研究计算机图形的表示、生成、处理、显示的学科。计算机图形学是计算机科学中最为活跃、得到广泛应用的分支之一。
1982年国际标准化组织(ISO)的定义: 计算机图形学是研究通过计算机将数据转换为图形,并在专门显示设备上显示的原理、方法和技术的学科。它是建立在传统的图学理论、应用数学和计算机科学基础上的一门边缘学科。
IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers,美国电气及电子工程师学会)puter graphics is the art or science of producing graphical images with the aid 。
美国的James Foley在其著作中定义:计算机图形学是运用计算机描述、输入、表示、存储、处理(检索/变换/图形运算)、显示、输出图形的一门学科。
【图形和图像】
图形(Figure、Graphic):是构成图像的要素,表示图像中的某一个具体形状。图形含有几何属性,更强调场景的几何表示,是由场景的几何模型和景物的物理属性共同组成的。图形主要分为两类:基于线条信息表示;明暗图(Shading)。图形是指用计算机绘制工具绘制的画面,包括直线、曲线,圆/圆弧,方框等成分。图形一般按各个成分的参数形式存储,可以对各个成分进行移动、缩放、旋转和扭曲等变换,可以在绘图仪上将各个成分输出。
图像(Image):绘图、照片、影像的总称。图像纯指计算机内以位图(Bitmap)形式存在的灰度信息。图像是由输入设备捕捉的实际场景或以数字化形式存储的任意画面。图像可以用位图或矢量图形式存储。
数字图像(Digital Image)
【计算机图形学的研究对象】
图形:能在人的视觉系统中产生视觉印象的客观对象,包括自然景物、拍摄到的图片、用数学方法描述的图形等等。构成图形的要素:①几何要素:刻画对象的轮廓形状的点、线、面、体等;②非几何要素:刻画对象表面属性或材质的颜色、灰度等。
【计算机中表示图形的方法】
点阵表示:枚举出图形中所有的点的灰度或颜色(强调图形由点构成),简称为图像(数字图像)。
参数表示:由图形的形状参数(方程或分析表达式的系数,线段的端点坐标等)+属性参数(颜色、线型等)来表示图形,简称为图形。
一、计算机图形学的研究内容
如何在计算机中表示图形、以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法,构成了计算机图形学的主要研究内容。①图形的输入:如何开发利用图形输入设备及软件将图形输入到计算机中去,以便作各种处理。②图形的处理:包括对图形进行变换(几何变换,投影变换)和运算(集合运算),着色,形变等。③图形的输出:如何将图形特定的表示形式转换成图形输出系统便于接受的表示形式,并将图形在显示屏或打印机等输出设备上输出。
计算几何:几何形体在计算机中的表示,分析、研究怎样灵活方便地建立几何形体的数学模型,提高算法效率,在计算机内更好地存储和管理这些模型等。研究曲线、曲面的表示、生成、拼接、数据拟合。
图像处理:①研究如何对一幅连续图像取样、量化以产生数字图像;②如何对数字