第04部分_计算机图形学_扫描转换编程实现

合集下载

计算机科学技术：计算机图形学题库三

计算机科学技术：计算机图形学题库三1、名词解释扫描转换答案：在矢量图形中，多边形用顶点序列来表示，为了在光栅显示器或打印机等设备上显示多边形，必须把它转换为点阵表示。

这种转换称为扫描转换。

2、单选下面对光栅扫描图形显示器描述正确的是（）A.荧光粉涂层均匀离散分布；B.是一种点画设备；C.电子束从顶到底扫描；D.通过控制电子束的强弱实现色彩的强弱；答案：A3、填空题计算机图形系统由（）系统和软件系统组成。

答案：硬件4、填空题在处理图形时常常涉及的坐标系有模型坐标系（），世界坐标系，观察坐标系，设备坐标系。

答案：局部坐标系5、单选计算机图形学与计算机图象学的关系是（）。

A.计算机图形学是基础，计算机图象学是其发展B.不同的学科，研究对象和数学基础都不同，但它们之间也有可转换部分C.同一学科在不同场合的不同称呼而已D.完全不同的学科，两者毫不相干答案：B6、问答题简述中点分割法进行裁剪的过程？答案：中点分割剪取法，主要是对线段不断地进行对分，并排除在区域外的部分，找出线段落在窗口内的部分。

其方法主要是通过求出离线段的一个端点最近并且在区域内的点的方法，来确定线段落在窗口内的端点。

7、问答题局部光照模型和全局光照模型的不同之处是什么？答案：局部光照模型主要是考虑光源发出的光对物体的直接影响。

另外，全局光照模型除了处理光源发出的光之外，还考虑其他辅助光的影响，如光线穿过透明或半透明物体，以及光线从一个物体表面反射到另一个表面等。

8、判断题彩色阴极射线管主要是由红绿蓝三个彩色电子束的亮度不同，进而组合形成各种色彩的。

答案：错9、问答题什么叫做走样？什么叫做反走样？反走样技术包括那些？答案：走样指的是用离散量表示连续量引起的失真。

为了提高图形的显示质量。

需要减少或消除因走样带来的阶梯形或闪烁效果，用于减少或消除这种效果的方法称为反走样。

其方法是①前滤波，以较高的分辨率显示对象；②后滤波，即加权区域取样，在高于显示分辨率的较高分辨率下用点取样方法计算，然后对几个像素的属性进行平均得到较低分辨率下的像素属性。

计算机图形学教案

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。

计算机图形学——多边形的扫描转换（基本光栅图形算法）

计算机图形学——多边形的扫描转换（基本光栅图形算法）⼀、多边形扫描转换在光栅图形中，区域是由【相连的】像素组成的集合，这些像素具有【相同的】属性值或者它们位于某边界线的内部1、光栅图形的⼀个基本问题是把多边形的顶点表⽰转换为点阵表⽰。

这种转换成为多边形的扫描转换。

2、多边形的扫描转换与区域填充问题是怎样在离散的像素集上表⽰⼀个连续的⼆维图形。

3、多边形有两种重要的表⽰⽅法：（1）顶点表⽰：⽤多边形的定点序列来表⽰多边形优点：直观、⼏何意义强、占内存少、易于进⾏⼏何变换缺点：没有明确指出那些象素在多边形内，故不能直接⽤于上⾊（2）点阵表⽰：是⽤位于多边形内的象素集合来刻画多边形缺点：丢失了许多⼏何信息（eg:边界、顶点等）但是【点阵表⽰是光栅显⽰系统显⽰时所需的表现形式。

】多边形的扫描转换就是把多边形的顶点表⽰转换为点阵表⽰，即从多边形的给定边界出发，求出位于其内部的各个像素，并将帧缓冲器内的各个对应元素设置相应的灰度或颜⾊。

实际上就是多边形内的区域的着⾊过程。

4、多边形分类⼆、X扫描线算法X扫描线算法填充多边形的基本思想是按扫描线顺序，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象素，即完成填充⼯作。

区间的端点可以通过计算扫描线与多边形边界线的交点获得。

如扫描线y=3与多边形的边界相交于4点（2,3）、（4,3）、（7,3）、（9,3）这四个点定义了扫描线从x=2到x=4，从x=7到x=9两个落在多边形内的区间，该区间内像素应取填充⾊。

算法的核⼼是按x递增顺序排列交点的x坐标序列。

由此可得到扫描线算法步骤如下：算法步骤：1.确定多边形所占有的最⼤扫描线数，得到多边形定点的最⼩最⼤值（y min和y max）；2.从y min到ymax每次⽤⼀条扫描线进⾏填充；3.对⼀条扫描线填充的过程分为四个步骤：a)求交点；b)把所有交点按递增顺序排序；c)交点配对（第⼀个和第⼆个，第三个和第四个）；d)区间填⾊。

计算机图形学基础（第2版）课后习题答案陆枫何云峰

计算机图形学基础（第2版）课后习题答案__陆枫__何云峰第⼀章绪论概念：计算机图形学、图形、图像、点阵法、参数法、图形的⼏何要素、⾮⼏何要素、数字图像处理；计算机图形学和计算机视觉的概念及三者之间的关系；计算机图形系统的功能、计算机图形系统的总体结构。

第⼆章图形设备图形输⼊设备：有哪些。

图形显⽰设备：CRT的结构、原理和⼯作⽅式。

彩⾊CRT：结构、原理。

随机扫描和光栅扫描的图形显⽰器的结构和⼯作原理。

图形显⽰⼦系统：分辨率、像素与帧缓存、颜⾊查找表等基本概念，分辨率的计算第三章交互式技术什么是输⼊模式的问题，有哪⼏种输⼊模式。

第四章图形的表⽰与数据结构⾃学，建议⾄少阅读⼀遍第五章基本图形⽣成算法概念：点阵字符和⽮量字符；直线和圆的扫描转换算法；多边形的扫描转换：有效边表算法；区域填充：4／8连通的边界／泛填充算法；内外测试：奇偶规则，⾮零环绕数规则；反⾛样：反⾛样和⾛样的概念，过取样和区域取样。

5.1.2 中点 Bresenham 算法（P109）5.1.2 改进 Bresenham 算法（P112）习题解答习题5（P144）5.3 试⽤中点Bresenham算法画直线段的原理推导斜率为负且⼤于1的直线段绘制过程（要求写清原理、误差函数、递推公式及最终画图过程）。

（P111）解： k<=-1 |△y|/|△x|>=1 y为最⼤位移⽅向故有构造判别式：推导d各种情况的⽅法(设理想直线与y=yi+1的交点为Q)：所以有： y Q-kx Q-b=0 且y M=y Qd=f(x M-kx M-b-(y Q-kx Q-b)=k(x Q-x M)所以，当k<0，d>0时，M点在Q点右侧（Q在M左），取左点 P l(x i-1,y i+1)。

d<0时，M点在Q点左侧（Q在M右），取右点 Pr(x i,y i+1)。

d=0时，M点与Q点重合（Q在M点），约定取右点 Pr(x i,y i+1) 。

多边形的扫描转换算法

多边形的扫描转换算法概述多边形的扫描转换算法是计算机图形学中用于将多边形转换为像素的常用算法。

它通过扫描线的方式来确定多边形与像素的相交关系，并将多边形的内部区域填充为指定的颜色。

本文将详细介绍多边形的扫描转换算法的原理、步骤和应用。

原理多边形的扫描转换算法基于扫描线的概念，将多边形的边界线与一条水平线或垂直线进行比较，从而确定多边形的内部和外部区域。

算法的关键在于边界线的处理和内部区域的填充。

步骤多边形的扫描转换算法一般包括以下步骤：1.初始化扫描线的位置和内部区域的填充颜色。

2.遍历多边形的边界线，将其与扫描线比较，确定内部和外部区域。

3.根据内部区域的状态，进行填充颜色。

4.更新扫描线的位置，继续扫描下一条线段，直至完成对所有边界线的处理。

算法详解初始化扫描线在开始进行多边形的扫描转换之前，需要初始化扫描线的位置和内部区域的填充颜色。

一般情况下，扫描线的位置可以从多边形的最低点开始，逐渐向上扫描。

内部区域的填充颜色可以根据具体需求进行选择。

边界线处理多边形的边界线可以由多个线段组成，需要按照一定的顺序进行处理。

一种常用的处理方式是按照边界线的上端点的纵坐标从小到大排序，然后依次处理每条线段。

对于每条线段，通过比较线段的上端点和下端点的纵坐标与扫描线的位置，可以确定线段与扫描线的相交关系。

根据线段的斜率可以进一步确定线段与扫描线的交点。

内部区域填充确定了线段与扫描线的相交关系后，就可以确定内部和外部区域。

一般情况下，内部区域被定义为线段上方的区域，而外部区域被定义为线段下方的区域。

根据内部区域的状态，可以进行填充颜色。

如果内部区域是连续的，则可以使用扫描线的颜色进行填充。

如果内部区域有间隙，则需要采用其他填充算法，如边界填充算法或种子填充算法。

更新扫描线处理完当前线段后，需要更新扫描线的位置，继续扫描下一条线段。

一般情况下，扫描线的位置会逐渐向上移动，直至到达多边形的最高点。

应用多边形的扫描转换算法在计算机图形学中有广泛的应用。

《计算机图形学》习题与解答

《计算机图形学》习题与解答第一章概述1. 试描述你所熟悉的计算机图形系统的硬软件环境。

计算机图形系统是计算机硬件、图形输入输出设备、计算机系统软件和图形软件的集合。

例如：计算机硬件采用PC、操作系统采用windows2000，图形输入设备有键盘、鼠标、光笔、触摸屏等，图形输出设备有CRT、LCD等，安装3D MAX图形软件。

2. 计算机图形系统与一般的计算机系统最主要的差别是什么？3. 图形硬件设备主要包括哪些？请按类别举出典型的物理设备?图形输入设备：鼠标、光笔、触摸屏和坐标数字化仪，以及图形扫描仪等。

图形显示设备：CRT、液晶显示器（LCD）等。

图形绘制设备：打印机、绘图仪等。

图形处理器：GPU（图形处理单元）、图形加速卡等等。

4. 为什么要制定图形软件标准？可分为哪两类？为了提高计算机图形软件、计算机图形的应用软件以及相关软件的编程人员在不同计算机和图形设备之间的可移植性。

图形软件标准通常是指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，另外还有供图形应用程序调用的子程序功能及其格式标准。

5. 请列举出当前已成为国际标准的几种图形软件标准，并简述其主要功能。

（1）CGI(Computer Graphics Interface)，它所提供的主要功能集包括控制功能集、独立于设备的图形对象输出功能集、图段功能集、输入和应答功能集以及产生、修改、检索和显示以像素数据形式存储的光栅功能集。

（2）GKS(Graphcis Kernel System)，提供了应用程序和图形输入输出设备之间的接口，包括一系列交互和非交互式图形设备的全部图形处理功能。

主要功能如下：控制功能、输入输出功能、变换功能、图段功能、询问功能等。

6. 试列举计算机图形学的三个应用实例。

（1）CAD/CAM（2）VISC（3）VR.第二章光栅图形学1. 在图形设备上如何输出一个点？为输出一条任意斜率的直线，一般受到哪些因素影响？若图形设备是光栅图形显示器，光栅图形显示器可以看作是一个像素的矩阵，光栅图形显示器上的点是像素点的集合。

《计算机图形学》实验指导书

计算机图形学实验指导书袁科计算机技术实验中心目录实验一实现DDA、中点画线算法和Bresenham画线算法 (24)实验二实现Bezier曲线 (25)实验三实现B样条曲线 (26)实验四实现多边形填充的边界标志算法 (27)实验五实现裁剪多边形的Cohen-Sutherland算法 (28)实验六二维图形的基本几何变换 (30)实验七画图软件的编制 (31)实验一实现DDA、中点画线算法和Bresenham画线算法【实验目的】1、掌握直线的多种生成算法；2、掌握二维图形显示原理。

【实验环境】VC++6.0/ BC【实验性质及学时】验证性实验，2学时，必做实验【实验内容】利用任意的一个实验环境，编制源程序，分别实现直线的三种生成算法，即数字微分法(DDA)、中点画线法以及Bresenham画线算法。

【实验原理】1、数字微分法(Digital Differential Analyzer，DDA)算法思想：基于直线的微分方程来生成直线。

ε=1/max(|△x|,|△y|)max(|△x|,|△y|)=|△x|，即|k|≤1 的情况：max(|△x|,|△y|)=|△y|，此时|k|≥1：2、中点画线法算法思想：每次在最大位移方向上走一步，另一方向是否走步取决于误差项的判断。

3、Bresenham画线算法算法思想：其基本思想同中点算法一样，即每次在最大位移方向上走一步，而另一个方向是否走步取决于误差项的判断。

【实验要求】1．上交源程序；2．上交实验报告，实验报告内容如下：(1) 实验名称(2) 实验目的(3) 算法实现的设计方法及程序流程图(4) 程序结果分析【分析与思考】(1) 上述所阐述的三个算法，其基本算法只能适用于直线的斜率(|K|<=1) 的情形，如何将上述算法进行推广，使其能够处理任意斜率的直线？(2) 计算机显示屏幕的坐标圆心在哪里，与我们平时的习惯有什么差异，如何协调二者？实验二实现Bezier 曲线【实验目的】1、掌握Bezier 曲线的定义；2、能编程实现N 次Bezier 曲线的绘制与显示。

计算机图形学——圆的扫描转换（基本光栅图形算法）

计算机图形学——圆的扫描转换（基本光栅图形算法）与直线的⽣成类似，圆弧⽣成算法的好坏直接影响到绘图的效率。

本篇博客将讨论圆弧⽣成的3个主要算法，正负法、Bresenham 法和圆的多边形迫近法，在介绍算法时，只考虑圆⼼在原点，半径为R的情况。

⼀、正负法1、基本原理假设已选取Pi-1为第i-1个像素，则如果Pi-1在圆内，就要向圆外⽅向⾛⼀步；若已在圆外就要向圆内⾛⼀步。

总之，尽量贴近圆的轮廓线。

2、正负法的具体实现1）圆的表⽰：设圆的圆⼼为(0,0),半径为R，则圆的⽅程为：F(x,y)=x2+y2–R2=0当点(x,y)在圆内时，F(x,y)<0。

当点(x,y)在圆外时，F(x,y)>0。

2）实现步骤第1步：x0=0，y0=R第2步：求得Pi(x i,y i)后找点P i+1的原则为：当P i在圆内时(F(xi,yi)≤0)，要向右⾛⼀步得P i+1，这是向圆外⽅向⾛去。

取x i+1= x i+1, y i+1= y i当P i在圆外时(F(xi,yi)>0)，要向下⾛⼀步得P i+1，这是向圆内⽅向⾛去，取x i+1= x i, y i+1= y i-1⽤来表⽰圆弧的点均在圆弧附近且 F(xi, yi)时正时负假设已经得到点（x i, y i），则容易算出F(x i, y i)，即确定了下⼀个点（x i＋1, y i＋1），则如何计算F(x i+1, y i+1)，以确定下下个点（x i＋2, y i＋2）？分为两种情况：右⾛⼀步后：x i+1=x i+1，y i+1=y i，此时：F(x i+1, y i+1)=x i+12+y i2-R2=x i2+y i2-R2+2x i+1 = F(x i, y i)+2x i+1下⾛⼀步后：x i+1=x i，y i+1=y i-1，此时：F(x i+1, y i+1)=x i2+（y i-1)2-R2= F(x i, y i)-2y i+1由此可得：确定了F(xi+1, yi+1)之后，即可决定下⼀个点(xi+2, yi+2)，选择道理同上。

多边形扫描转换算法

多边形扫描转换算法多边形扫描转换算法是一种计算机图形学中常用的算法，用于将一个多边形转换为一组水平线段，以便进行填充或渲染。

该算法的基本思想是将多边形沿着水平方向进行扫描，找出多边形与水平线段的交点，并将这些交点按照从左到右的顺序进行排序，最终得到一组水平线段。

多边形扫描转换算法的实现过程可以分为以下几个步骤：1. 找出多边形的顶点首先需要找出多边形的顶点，这些顶点可以通过遍历多边形的边来得到。

在遍历边的过程中，需要注意将相邻的边进行合并，以便得到多边形的完整轮廓。

2. 找出多边形与水平线段的交点在进行扫描转换时，需要将多边形沿着水平方向进行扫描，找出多边形与水平线段的交点。

这些交点可以通过遍历多边形的边来得到，对于每条边，需要判断其是否与当前扫描线相交，如果相交，则计算出交点的坐标。

3. 对交点进行排序得到多边形与水平线段的交点后，需要将这些交点按照从左到右的顺序进行排序。

这可以通过对交点的x 坐标进行排序来实现。

如果有多个交点具有相同的 x 坐标，则需要按照其 y 坐标进行排序。

4. 将交点组成线段将交点按照从左到右的顺序进行排序后，就可以将它们组成一组水平线段。

对于相邻的两个交点，可以将它们之间的部分作为一条水平线段。

如果两个交点之间没有其他交点，则可以将它们之间的部分作为一条水平线段。

5. 进行填充或渲染得到一组水平线段后，就可以进行填充或渲染。

对于填充操作，可以使用扫描线算法来实现。

对于渲染操作，可以将每条水平线段转换为一组像素点，并将这些像素点进行绘制。

多边形扫描转换算法的优点是可以处理任意形状的多边形，并且可以得到一组水平线段，方便进行填充或渲染。

但是该算法的缺点是需要进行大量的计算，特别是在多边形较复杂时，计算量会非常大，导致性能下降。

为了提高多边形扫描转换算法的性能，可以采用一些优化技术。

例如，可以使用空间分割技术来减少计算量，将多边形分割成多个小块进行处理。

另外，可以使用并行计算技术来加速计算过程，将多个处理器或计算机同时进行计算。

计算机图形学教案

装订首页
工业学院教案
课程：计算机图形学
学期：2013/14第一学期
课时：理论52，实验12
教材：计算机图形学基础教程
计算机图形学实践教程
教师：孔令德静丽亚
工业学院教案
工业学院教案
工业学院教案
工业学院教案
工业学院教案
工业学院教案
工业学院教案
工业学院教案
工业学院教案
工业学院教案
工业学院教案
工业学院教案
工业学院教案
工业学院教案
工业学院教案
工业学院教案
工业学院教案
工业学院教案
工业学院教案
工业学院教案
工业学院教案
工业学院教案
工业学院教案
工业学院教案
工业学院教案
工业学院教案
工业学院教案
工业学院教案
工业学院教案
工业学院教案
工业学院教案
工业学院教案。

计算机图形学试题及答案完整版

计算机图形学试题及答案完整版名词解释将图形描述转换成⽤像素矩阵表⽰的过程称为扫描转换。

1．图形2．像素图3．参数图4．扫描线5．构造实体⼏何表⽰法6．投影7．参数向量⽅程8．⾃由曲线9．曲线拟合10．曲线插值11．区域填充12．扫描转换三、填空1．图形软件的建⽴⽅法包括提供图形程序包、和采⽤专⽤⾼级语⾔。

2．直线的属性包括线型、和颜⾊。

3．颜⾊通常⽤红、绿和蓝三原⾊的含量来表⽰。

对于不具有彩⾊功能的显⽰系统，颜⾊显⽰为。

4．平⾯图形在内存中有两种表⽰⽅法，即和⽮量表⽰法。

5．字符作为图形有和⽮量字符之分。

6．区域的表⽰有和边界表⽰两种形式。

7．区域的内点表⽰法枚举区域内的所有像素，通过来实现内点表⽰。

8．区域的边界表⽰法枚举区域边界上的所有像素，通过给赋予同⼀属性值来实现边界表⽰。

9．区域填充有和扫描转换填充。

10．区域填充属性包括填充式样、和填充图案。

11．对于图形，通常是以点变换为基础，把图形的⼀系列顶点作⼏何变换后，连接新的顶点序列即可产⽣新的变换后的图形。

12．裁剪的基本⽬的是判断图形元素是否部分或全部落在之内。

13．字符裁剪⽅法包括、单个字符裁剪和字符串裁剪。

14．图形变换是指将图形的⼏何信息经过产⽣新的图形。

15．从平⾯上点的齐次坐标，经齐次坐标变换，最后转换为平⾯上点的坐标，这⼀变换过程称为。

16．实体的表⾯具有、有界性、⾮⾃交性和闭合性。

17．集合的内点是集合中的点，在该点的内的所有点都是集合中的元素。

18．空间⼀点的任意邻域内既有集合中的点，⼜有集合外的点，则称该点为集合的。

19．内点组成的集合称为集合的。

20．边界点组成的集合称为集合的。

21．任意⼀个实体可以表⽰为的并集。

22．集合与它的边界的并集称集合的。

23．取集合的内部，再取内部的闭包，所得的集合称为原集合的。

24．如果曲⾯上任意⼀点都存在⼀个充分⼩的邻域，该邻域与平⾯上的（开）圆盘同构，即邻域与圆盘之间存在连续的1-1映射，则称该曲⾯为。

计算机图形学的基本算法

计算机图形学的基本算法计算机图形学是研究如何利用计算机生成、处理和显示图像的学科。

图形学的基本算法涵盖了多个方面，包括图像绘制、几何变换、光照和渲染等。

以下将详细介绍计算机图形学的基本算法及其步骤。

1. 图像绘制算法：- 像素绘制算法：基于像素的图形绘制算法包括点绘制、线段绘制和曲线绘制。

例如，Bresenham线段算法可用于绘制直线。

- 多边形填充算法：多边形填充算法用于绘制封闭曲线图形的内部区域。

常见的算法包括扫描线填充算法和种子填充算法。

2. 几何变换算法：- 平移变换：平移变换算法用于将图像在平面上进行上下左右的平移操作。

- 旋转变换：旋转变换算法用于将图像按照一定的角度进行旋转。

- 缩放变换：缩放变换算法用于按照一定的比例对图像进行放大或缩小操作。

- 剪切变换：剪切变换算法用于按照一定的裁剪方式对图像进行剪切操作。

3. 光照和渲染算法：- 光照模型：光照模型用于模拟物体与光源之间的相互作用。

常见的光照模型有Lambert模型和Phong模型等。

- 阴影生成算法：阴影生成算法用于在渲染过程中生成逼真的阴影效果。

例如，阴影贴图和阴影体积等算法。

- 光线追踪算法：光线追踪算法通过模拟光线的路径和相互作用，实现逼真的光影效果。

常见的光线追踪算法包括递归光线追踪和路径追踪等。

4. 图像变换和滤波算法：- 傅里叶变换算法：傅里叶变换算法用于将图像从时域转换到频域进行分析和处理。

- 图像滤波算法：图像滤波算法用于对图像进行平滑、锐化、边缘检测等操作。

常见的滤波算法包括均值滤波、高斯滤波和Sobel算子等。

5. 空间曲线和曲面生成算法：- Bézier曲线和曲面算法：Bézier算法可用于生成平滑的曲线和曲面，包括一阶、二阶和三阶Bézier曲线算法。

- B样条曲线和曲面算法：B样条算法可用于生成具有更高自由度和弯曲度的曲线和曲面。

以上列举的是计算机图形学中的一些基本算法及其应用。

《计算机图形学》习题

一、名词解释计算机图形学、图形消隐、裁剪、走样、反走样、参数方程、曲线拟合、曲线插值、曲线的参数化、区域填充、扫描转换二、判断正误（正确写T，错误写F）1.存储颜色和亮度信息的相应存储器称为帧缓冲存储器，所存储的信息被称为位图。

2.光栅扫描显示器的屏幕分为m行扫描线，每行n个小点，整个屏幕分为m╳n个中点，其中每个小点称为一个像素。

3.点阵字符用一个位图来表示，位图中的0对应点亮的像素，用前景色绘制；位图中的1对应未点亮的像素，用背景色绘制。

4.矢量字符表示法用（曲）线段记录字形的边缘轮廓线。

5.将矢量字符旋转或放大时，显示的结果通常会变得粗糙难看，同样的变换不会改变点阵字符的显示效果。

6.在光栅图形中，区域是由相连的像素组成的集合，这些像素具有相同的属性值或者它们位于某边界线的内部。

7.多边形的扫描变换算法不需要预先定义区域内部或边界的像素值。

8.用DDA算法生成圆周或椭圆不需要用到三角运算，所以运算效率高。

9.找出并消除物体中的不可见部分，称为消隐。

10.经过消隐得到的图形称为消隐图。

11.深度缓存算法并不需要开辟一个与图像大小相等的深度缓存数组，深度缓存算法能并行实现，深度缓存算法中没有对多边形进行排序。

12.在种子填充算法中所提到的八向连通区域算法同时可填充四向连通区。

13.Bezier曲线不一定通过其特征多边形的各个顶点，Bezier曲线两端点处的切线方向必须与起特征折线集（多边形）的相应两端线段走向一致，Bezier曲线可用其特征多边形来定义。

14.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。

15.插值得到的函数严格经过所给定的数据点。

16.参数曲线的表示有形式和几何形式两种。

17.L-B参数直线裁剪算法中的裁剪条件为uP k<=Q k，当直线平行于裁剪边界的条件Q k=0。

18.L-B参数直线裁剪算法中的裁剪条件为uP k<=Q k，当P k<0时表示线段从裁剪边界外部指向内部。

计算机图形学编程的基础知识与技术

计算机图形学编程的基础知识与技术计算机图形学编程是一门涉及计算机图像处理和图形显示的学科，它在现代科技领域中扮演着重要的角色。

通过计算机图形学编程，我们可以实现各种各样的图像处理和图形显示效果，使得计算机界面更加美观、直观，提升用户体验。

本文将介绍计算机图形学编程的基础知识与技术，帮助读者了解这一领域的重要性和应用。

一、图形学编程的基础知识1. 坐标系统计算机图形学编程中，我们需要了解坐标系统的概念和使用。

常见的坐标系统有笛卡尔坐标系和极坐标系。

在笛卡尔坐标系中，我们使用x、y轴表示平面上的点，而在极坐标系中，我们使用极径和极角来表示点的位置。

理解坐标系统对于进行图形绘制和变换操作非常重要。

2. 图形基元图形基元是计算机图形学编程中的基本图形元素，如点、线段、多边形等。

了解图形基元的特性和使用方法，可以帮助我们进行图形的绘制和操作。

例如，我们可以使用线段连接两个点来绘制直线，使用多边形填充算法来填充多边形区域等。

3. 图像处理算法图像处理算法是计算机图形学编程中的核心内容之一。

常见的图像处理算法包括图像滤波、边缘检测、图像增强等。

这些算法可以帮助我们对图像进行各种处理，如去噪、锐化、色彩调整等，从而改善图像的质量和效果。

二、图形学编程的技术1. 图形库图形库是计算机图形学编程中常用的工具之一。

图形库提供了一系列的函数和方法，用于绘制图形、处理图像等操作。

常见的图形库有OpenGL、DirectX等。

通过学习和使用图形库，我们可以更加方便地进行图形编程，实现各种图像效果。

2. 三维图形渲染三维图形渲染是计算机图形学编程中的重要技术之一。

通过三维图形渲染，我们可以实现逼真的三维图像显示效果。

三维图形渲染涉及到光照、纹理映射、投影等技术，需要深入理解和掌握相关知识才能实现高质量的渲染效果。

3. 图形用户界面图形用户界面（GUI）是计算机图形学编程中的重要应用之一。

通过GUI，我们可以实现直观、友好的用户界面，提升用户体验。

计算机图形学教程电子版

计算机图形学已成为计算机技术中发展最快的领域，计算机图形软件也相应得到快速发展。

计算机绘图显示有屏幕显示、打印机打印图样和绘图机输出图样等方式，其中用屏幕显示图样是计算机绘图的重要内容。

计算机上常见的显示器为光栅图形显示器，光栅图形显示器可以看作像素的矩阵。

像素是组成图形的基本元素，一般称为“点”。

通过点亮一些像素，灭掉另一些像素，即在屏幕上产生图形。

在光栅显示器上显示任何一种图形必须在显示器的相应像素点上画上所需颜色，即具有一种或多种颜色的像素集合构成图形。

确定最佳接近图形的像素集合，并用指定属性写像素的过程称为图形的扫描转换或光栅化。

对于一维图形，在不考虑线宽时，用一个像素宽的直、曲线来显示图形。

二维图形的光栅化必须确定区域对应的像素集，并用指定的属性或图案进行显示，即区域填充。

复杂的图形系统，都是由一些最基本的图形元素组成的。

利用计算机编制图形软件时，编制基本图形元素是相当重要的，也是必需的。

点是基本图形，本章主要讲述如何在指定的输出设备（如光栅图形显示器）上利用点构造其他基本二维几何图形（如点、直线、圆、椭圆、多边形域及字符串等）的算法与原理，并利用Visual C++编程实现这些算法。

1.1 直线数学上，理想的直线是由无数个点构成的集合，没有宽度。

计算机绘制直线是在显示器所给定的有限个像素组成的矩阵中，确定最佳逼近该直线的一组像素，并且按扫描线顺序，对这些像素进行写操作，实现显示器绘制直线，即通常所说的直线的扫描转换，或称直线光栅化。

由于一图形中可能包含成千上万条直线，所以要求绘制直线的算法应尽可能地快。

本节介绍一个像素宽直线的常用算法：数值微分法（DDA）、中点画线法、Bresenham 算法。

计算机图形学原理及算法教程 (Visual C++版) 21.1.1 DDA （数值微分）算法DDA 算法原理：如图1-1所示，已知过端点000111(, ), (, )p x y p x y 的直线段01p p ；直线斜率为1010y y k x x -=-，从x 的左端点0x 开始，向x 右端点步进画线，步长=1（个像素），计算相应的y 坐标y kx B =+；取像素点 [x , round （y ）] 作为当前点的坐标。

计算机图形学实验报告

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】GLsizei winWidth=500;GLsizei winHeight=500;void Initial(void){glMatrixMode(GL_PROJECTION);}void DDALine(int x0,int y0,int x1,int y1){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++){glPointSize(3);glBegin(GL_POINTS);glEnd();x+=xIncre;y+=yIncre;}}void Display(void){glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);DDALine(100,100,200,180);glFlush();}void winReshapeFcn(GLint newWidth, GLint newHeight) {glMatrixMode(GL_PROJECTION);glLoadIdentity();glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);winWidth=newWidth;winHeight=newHeight;}int main(int argc,char*argv[]){glutInit(&argc,argv);glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE|GLUT_RGB); glutInitWindowSize(400,300); glutInitWindowPosition(100,120); glutCreateWindow("line");Initial();glutDisplayFunc(Display);glutReshapeFunc(winReshapeFcn);glutMainLoop();return 0;}实验二Bresenham绘制直线和圆一、【实验目的】1.掌握Bresenham算法扫描转换圆和直线的基本原理。

《计算机图形学》练习题答案

《计算机图形学》练习题1．直线扫描转换的Bresenham 算法(1) 请写出生成其斜率介于0和1之间的直线的Bresenham 算法步骤。

(2) 设一直线段的起点和终点坐标分别为(1,1)和(8,5)，请用Bresenham 算法生成此直线段，确定所有要绘制象素坐标。

(1)✍输入线段的两个端点，并将左端点存储在(x0,y0)中 ✍将(x0,y0)装入帧缓存，画出第一个点✍计算常量?x, ?y, 2?y, and 2?y-2?x,并得到决策参数的第一个值： p0 = 2?y - ?x④从k=0开始，在沿线路径的每个xk 处，进行下列检测:如果pk < 0,下一个要绘制的点就是(xk +1,yk) ，并且pk+1 = pk + 2?y 否则下一个要绘制的点就是(xk +1, yk +1)，并且 pk+1 = pk + 2?y- 2?x ⑤重复步骤4，共 ?x-1次 (2)m=(5-1)/(8-1)=0.57 ∆x=7 ∆y=4P0=2∆y-∆x=12∆y=8 2∆y-2∆x=-6 k pk (xk+1,yk+1)0 1 (2,2) 1 -5 (3,2) 2 3 (4,3) 3 -3 (5,3) 4 5 (6,4) 5 -1 (7,4) 6 7(8,5)2．已知一多边形如图1所示，其顶点为V 1、V 2、V 3、V 4、V 5、V 6，边为E 1、E 2、E 3、E 4、E 5、E 6。

用多边形的扫描填充算法对此多边形进行填充时(扫描线从下到上)要建立边分类表(sorted edge table)并不断更新活化边表(active edge list)。

(1) 在表1中填写边分类表中每条扫描线上包含的边(标明边号即可)； (2) 在表2中写出边分类表中每条边结构中各成员变量的初始值(3) 指出位于扫描线y=6,7,8,9和10时活化边表中包含那些边，并写出这些边中的x 值、y max 值、和斜率的倒数值1/m 。

计算机图形学实验报告

《计算机图形学》实验报告姓名：郭子玉学号：班级：计算机12-2班实验地点：逸夫楼507实验时间：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（2）Mid_Bresenham 算法是否否开始计算k ，b K<=1 x=x+1;y=y+k; 绘点 x<=X1y<=Y1 绘点 y=y+1;x=x+1/k;结束开始计算dx,dydx>dy D=dx-2*dy x<X1; D=dy-2*dx y<Y1;是是是否是否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;绘点 D<0 y=y+1；D = D + 2*dx - 2*dy; x=x+1; D = D - 2*dy; x=x+1; 绘点D<0 D = D - 2*dx; y=y+1; x=x+1；D = D + 2*dy - 2*dx;y=y+1; 结束X1 = temp;}int x;float y;x = (int)X0;y = (float)Y0;while(x <= X1){DrawPixel(x, round(y));x ++;y = y + k;}}else{if(Y0 > Y1){int temp = Y0;Y0 = Y1;Y1 = temp;}float x;int y;x = (float)X0;y = (int)Y0;while(y <= Y1){DrawPixel(round(x), y);y ++;x = x + 1/k;}}return;}（2）Mid_Bresenham算法void CExperiment_Frame_OneView::Mid_Bresenham(int X0, int Y0, int X1, int Y1){//-------请实现Mid_Bresenham算法-------//int D;int dx, dy;int x, y;dx = X1 - X0;dy = Y1 - Y0;x = X0;y = Y0;if(dx > dy){while(x <= X1){DrawPixel(x, y);if(D < 0){y = y +1;D = D + 2*dx - 2*dy;}else{D = D - 2*dy;}x++;}}else{D = dy - 2*dx;while(y <= Y1){DrawPixel(x, y);if(D < 0){D = D + 2*dy - 2*dx;}else{D = D - 2*dx;}y++;}}return;}3.3运行结果(1)DDA算法（2）Mid_Bresenham算法3.4运行结果分析DDA算法直观，实现简单。

直线扫描转换算法

直线扫描转换算法直线扫描转换算法，是计算机图形学中常用的一种算法，用于在计算机屏幕上绘制直线。

这个算法是基于一种称为"扫描线"的概念，通过将直线划分成一系列的像素点，然后逐一绘制这些像素点，从而实现直线的绘制。

直线扫描转换算法首先要确定直线的起始点和终点，通常通过给定的坐标进行指定。

然后，算法通过计算直线的斜率和区域划分来决定如何组织像素点，以实现绘制直线的目的。

算法的核心思想是利用直线的斜率和像素点之间的关系来确定每个像素点的位置。

在绘制直线的过程中，从起点到终点，每个像素点都被顺序考虑。

根据斜率的不同情况，算法可以分为水平、垂直和斜线的扫描方式。

对于水平线段，算法从左至右依次绘制每个像素点，直到终点。

而对于垂直线段，算法从上至下依次绘制每个像素点，直到终点。

而对于斜线段，算法通过计算斜率来确定像素点的位置，然后按照适当的顺序绘制每个像素点。

在绘制直线的过程中，算法还需要判断每个像素点的位置是否在屏幕的可视范围内。

如果一个像素点位于屏幕之外，那么它将被忽略，不会被绘制。

直线扫描转换算法的优点是简单、高效，可以有效地绘制各种直线。

它适用于任何直线的绘制，并且可以方便地与其他图形学算法结合使用，实现更加复杂的图形效果。

然而，直线扫描转换算法也有一些局限性。

在处理水平和垂直线段时，算法的效率更高。

但对于斜线段，由于需要进行浮点数的计算，所以算法的效率较低。

此外，算法对于绘制复杂曲线和曲线之间的交叉点并不适用。

总之，直线扫描转换算法是计算机图形学中不可或缺的一部分。

它通过将直线划分为像素点来实现直线的绘制，并通过区域划分和斜率计算来确定像素点的位置。

尽管算法有一些局限性，但它仍然是一种简单、高效的绘制直线的方法，为我们实现各种图形效果提供了强大的工具。

计算机图形学二、多边形的扫描转换算法

2
做一个
E
2
A
C C
2
D
B
2
局部极大或局部极小点，交点看做是二个
非局部极值点，交点看
2
做一个
E
非局部极值点将这些相
邻边分割开来
2
A
如何计算扫描线与多边形边界线的所有交点？
若扫描线yi与多边形边界线交点的x坐标是xi，则对下一条扫描线yi+l，它与那条边界线的交点的x 坐标xi+1，可如下求出：
m
yi1 yi xi1 xi
, yi1
yi
1
xi 1
xi
1 m
扫描线与多边形边的交点计算 C
B
yk 1 yk
x AC k 1
xkAC
1 mAC
x BC k 1
xkBC
1 mBC
A
活跃(活性)边：与当前扫描线相交的边活跃(活性)边表AET：存贮当前扫描线相交的各边的表。
ymax x 1/m next
…
扫描线5 扫描线6
e2 92 0
e2 92 0
e6 5 13 6/4 λ
e5 11 13 0 λ
9∧
8∧
e3
e4
7
9 7 -5/2
11 7 6/4 λ
e5
6
11 13 0 λ
5∧
e2
e3
4
9 2 0λ
3∧
e2
2∧
e1
e6
1
3 7 -5/2
5 7 6/4 λ
e1
0∧
ymax xmin 1/m
e4 e5
e6 5 111/2 6/4 λ
9∧