图形技术基础
工程制图技术基础_第1章制图的基本知识和基本技能
机械制图的图线及应用
序号 代码N。 1 2 3 01.1 细实线 波浪线 双折线 线型 主要用途
尺寸线和尺寸界线 剖面线、指引线和基准线、 弯折线、过渡线 断裂处的边界线、局部剖视图的边界线 大零件断裂处的边界线 可见轮廓线、相贯线、剖切符号用线、模样 分型线 不可见轮廓线。画长12d，短间隔长3d 允许表面处理的表示线。画长12d，短间隔长
作法一
作法二
2.圆的五等分及作正五边形
圆的内接正五边形的画法
1.3.2 斜度和锥度
斜度定义
斜度画法及标注
锥度定义
锥度画法及标注
1.3.3 椭圆
1.同心圆法
2.四心圆法
1.3.4 圆弧连接
画图时，常遇到从一条线（直线或圆弧）光滑 地过渡到另一条线的情况。这种光滑过渡就是平面 几何中的相切。在制图中称为连接。作图时，连接 弧的半径是给定的，而连接弧的圆心（连接中心） 和切点（连接点）需要通过作图确定。 1.圆弧连接的作图原理
4
5 6 7 8 9
01.2
02.1 02.2 04.1 04.2 粗点画线 细双点画线
，长画长 有特殊要求的表面的表示线。点长
3d
对称中心线、回转体的轴线。点长，长画长
24d
有特殊要求的表面的表示线。点长，短间隔 长3d，长画长24d
相邻辅助零件的轮廓线、极限位置的轮廓线、 轨迹线、中断线。点长，短间隔长3d，长画 长24d
半径为R的圆弧若与 已知直线相切
半径为R的圆弧若与 已知圆弧相切
2.圆弧连接的几种情况
（1） 用半径为R 的圆弧连接两已知直线 （2） 用半径为R 的圆弧连接一直线和一圆弧 （3）用半径为R 的圆弧连接两已知圆弧
计算机图形学基础知识
计算机图形学基础知识计算机图形学是研究如何用计算机生成、处理和显示图像的学科。
它涉及到计算机科学、数学、物理学和艺术等多个领域的知识。
本文将介绍计算机图形学的基础知识，包括图像表示、图形渲染、几何变换等内容。
一、图像表示图像是由像素组成的二维数组，每个像素表示图像中的一个点。
在计算机中，通常使用位图和矢量图两种方式来表示图像。
1.1 位图位图是将图像划分为像素网格，每个像素使用一定的位数来表示其颜色信息。
位图的优点是能够准确地表示图像的每个像素，但缺点是图像放大会导致像素明显可见，不适用于放大和缩小操作。
1.2 矢量图矢量图使用数学公式来表示图像的形状和属性，与像素无关。
矢量图具有无损放大和缩小的特点，但对于复杂的图像和纹理表示不够准确。
二、图形渲染图形渲染是将图形模型转换为图像的过程，主要包括三维物体的投影、光照和阴影等处理。
2.1 三维物体的投影三维物体投影可以分为正交投影和透视投影两种方式。
正交投影保持物体的大小和形状不变，透视投影则模拟人眼的视觉效果，使得远处的物体变小。
2.2 光照模型光照模型是模拟光线照射物体后产生的亮度和颜色的过程。
常用的光照模型有环境光、漫反射光和镜面反射光等。
2.3 阴影生成阴影生成是根据光照模型计算物体表面的阴影效果。
常用的阴影生成方法有平面阴影和体积阴影等。
三、几何变换几何变换是改变物体在二维或三维空间中的位置、大小和方向的操作，包括平移、旋转和缩放等。
3.1 平移变换平移变换改变物体的位置，可以沿x、y、z轴方向进行平移。
3.2 旋转变换旋转变换改变物体的方向，可以绕x、y、z轴进行旋转。
3.3 缩放变换缩放变换改变物体的大小，可以沿x、y、z轴方向进行缩放。
四、图形学应用计算机图形学广泛应用于许多领域，如电影、游戏、虚拟现实等。
4.1 电影与动画计算机图形学在电影和动画中起到关键作用，能够生成逼真的视觉效果和特殊效果。
4.2 游戏开发计算机图形学在游戏开发中用于生成游戏场景、角色和特效等，提供给玩家沉浸式的游戏体验。
详解计算机图形学的基本原理与应用
详解计算机图形学的基本原理与应用计算机图形学是研究如何使用计算机生成、处理和显示图像的领域。
它结合了数学、物理学、计算机科学和工程学等多个学科的知识，广泛应用于游戏、电影特效、虚拟现实、工程设计和医学等领域。
本文将详解计算机图形学的基本原理和应用，并划分为以下几个章节进行讨论。
第一章：图像生成原理图像生成是计算机图形学最基础的原理之一。
其基本思想是通过数学表示和描述真实世界中的物体，并利用计算机算法将其转换为虚拟的图像。
图像生成主要包括三个方面的内容：建模、光照和渲染。
在建模方面，常用的方法有多边形网格建模和体素化建模。
多边形网格建模是将物体表面分割为许多小三角形或多边形，并利用顶点、边和面来描述物体的形状。
而体素化建模则是将物体划分为小的立方体单位，通过设置体素的属性来表示物体的形状和结构。
光照是指模拟光在场景中传播和交互的过程。
常见的光照模型有环境光、漫反射和镜面反射等。
环境光是描述场景中无处不在的弱光源，漫反射是模拟物体表面粗糙度对光的扩散和散射，而镜面反射则是模拟物体表面光滑程度对光的反射情况。
渲染是将建模和光照合并起来，生成最终的图像。
在渲染过程中，需要考虑光线的传播，物体的遮挡关系和光线与物体交互的效果等。
此外，还可以通过增加纹理、阴影和抗锯齿等技术提高图像的真实感。
第二章：图像处理和编辑图像处理和编辑是计算机图形学中的重要应用。
通过图像处理和编辑技术，可以对图像进行多种操作，如滤波、增强、修复和变形等。
常见的图像处理方法包括傅里叶变换、边缘检测、直方图均衡化和模糊处理等。
傅里叶变换是将一个函数或一个信号从时间域转换到频域的方法，可以用于图像的频域分析和滤波。
边缘检测是一种用于检测图像中物体边界的方法，常用的算子有Sobel算子和Canny算子。
直方图均衡化是对图像进行灰度级分布均衡，可以提高图像的对比度。
而模糊处理可以将图像中的细节模糊化，常用于图像降噪和图像特效的实现。
图像编辑主要包括图像的插入、删除、裁剪和合成等操作。
计算机图形学基础教程
答：用离散量表示连续量引起的失真现象称为走样，用于减少或消除这种效果的技术称为反走样。反走样的主要方法有三种： （1）提高分辨率，把显示器分辨率提高一倍，直线经过两倍的像素，锯齿也增加一倍，但同时每个阶梯也减少了一倍，所以显示出的直线看起来就平直光滑了一些。增加分辨率虽然简单，但不是经济的方法，而且它也只能减轻而不能消除锯齿问题。 （2）区域采样，区域采样方法假定每个像素是一个具有一定面积的小区域，将直线段看做具有一定宽度的狭长矩形。当直线段与像素有交时，求出两者相交区域的面积，然后根据相交区域面积的大小确定该像素的亮度值。 （3）加权区域采样，使相交区域对像素亮度的贡献依赖于该区域与像素中心的距离。当直线经过该像素时，该像素的亮度F是在两者相交区域A、上对滤波器进行积分的积分值。
2.列举三个以上图形学的应用领域。
答：计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）、可视化、真实感图形实时绘制与自然景物仿真、计算机动画、用户接口、计算机艺术等。
3.一个图形系统通常由哪些图形设备组成？
答：一个图形系统通常由图形处理器、图形输入设备和图形输出设备构成。
4.图形和图像的区别是什么？
答：图像是指计算机内以位图(Bitmap)形式存在的灰度信息；图形含有几何属性，更强调物体（或场景）的几何表示，是由物体（或场景）的几何模型(几何参数)和物理属性(属性参数)共同组成的。
5.CRT显示器的原理是什么？
答：通过电子枪，将从阴极发射出大量电子，经过强度控制，聚集和加速，使其形成电子流，再经过偏转线圈的控制，快速的轰击显示器的荧光屏，从而使荧光屏上的荧光粉发亮。
6.LCD有哪些技术指标?
（1）可视角度（2）点距和分辨率（3）展望
计算机图形学基础
显示设备——图形处理器 显示设备——图形处理器 ——
帧缓冲存储器
3个位面分辩率是1024×1024的显示器,需要 3×1024×1024(3145728)位的存储器.在存储器位固 定下,屏幕分辩率与同时可用的颜色种数成反比关系.1 兆字节的帧缓存,若设分辩率为640×480,则帧缓存每 个单元可有24位,可能同时显示224种颜色,若设分辩率 为1024×768,则每个单元分得的位数仅略多于8,256色 显示模式下. 高分辩率和真彩模式下,两个问题,一是需要大容量帧 缓存,二是要求视频控制器对帧缓存有较快的存取速率. 解决办法:一是采用查色表机制,二是采用隔行扫描方 法.
显示设备——LCD 显示设备——LCD ——
LCD显示器的优点
外观小巧精致,厚度只有6.5~8cm左右. 不会产生CRT那样的因为刷新频率低而出现的闪烁 现象 工作电压低,功耗小,节约能源 没有电磁辐射,对人体健康没有任何影响
显示设备——LCD 显示设备——LCD ——
LCD基本原理
通过能阻塞或传递光的液晶材料,传递来 自周围或内部的光源的偏振光. 长晶体分子,极化.
显示设备——其它显示器件 显示设备——其它显示器件 ——
等离子体平 板显示设备 的基本设计
显示设备——LCD 显示设备——LCD ——
LCD显示器
CRT固有的物理结构限制了它向更广的显示领 域发展
屏幕的加大必然导致显象管的加长,显示器的体 积必然要加大,在使用时候就会受到空间的限制 CRT显示器是利用电子枪发射电子束来产生图像, 容易受电磁波干扰 长期电磁辐射会对人们健康产生不良影响
显示设备——图形处理器 显示设备——图形处理器 ——
帧缓冲存储器
像素所呈现的颜色或灰色由数值表示,视频控 制器刷新时,需反复读这些数值. 用来存储像素颜色(灰度)值的存储器就称为 帧缓冲存储器(显存). 帧缓存中单元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 对应像素的颜色. 显示颜色的种类与帧缓存中每个单元的位数有 关.
CADCAECAM课件——第三章图形处理技术基础
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3．错切变换 错切变换的矩阵是：
P’=[X’Y’Z’1]=[X+DY+GZ Y+BX+HZ Z+CX+FY 1] 从公式中可以看出，变换后一个坐标的变换结果受另 外两个坐标的影响。错切变换是绘制斜轴测图的基础。
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4、平移变换 与二维平移变换一样，三维平移变换矩阵为：
当A≠D,其形状就会发生畸变。 下图为比例变换的几种情况。
6
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3.对称变换 在变换矩阵[M]中，当A或D或者两者都是负值时，
其它都为零。变换后产生的坐标与原坐标关于X轴、 Y轴或原点对称，如下图所示。这种产生对称图形 的变换称为镜像变换或对称变换。
1) 对原点对称变换 当A=D=-1，其余为零，变换矩阵为：
A
A
P
B
E D
C
夹角和=0°
点p在多边形外
E
P
D
C
夹角和=360°
点p在多边形内
深度测试
用来测试一个物体遮挡另一个物体的基
优先级测试 本方法。
常用的有优先级测试和物体空间测试。
设 P12 是空间矩形 F1 和三角形 F2 在投影平面 XOY 平 面的正投影的一个重影点。将 P12 的 x，y 坐标代入矩形 F 1 和三角形 F2 的平面方程，分别求出 Z1 和 Z2
2) 俯视图 俯视图是将空间物体先沿Y向压缩，然后绕X轴顺
时针旋转90度，为了与主视图间保持一定的距离， 最后沿Y的负向平移d。组合矩阵为：
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3）左视图 左视图是将空间物体先沿X向压缩，然后绕Y轴逆
计算机图形学基础：三维建模和渲染技术
计算机图形学基础：三维建模和渲染技术计算机图形学是研究计算机生成的图像和图形处理技术的学科。
其中，三维建模和渲染技术是计算机图形学中重要的分支，它们在电影、游戏、虚拟现实等领域中发挥着重要的作用。
三维建模是通过计算机生成三维物体的过程，可以通过一系列的数学算法和计算方法来描述物体的形状、纹理等属性。
三维建模通常包括几何建模和表面细节建模两个方面。
几何建模是用数学表示物体的形状，包括点、线、面等基本元素的组合，并采用曲线和曲面来拟合真实物体的形状。
而表面细节建模则是对物体表面的细节进行描述，包括色彩、纹理、光照等信息。
三维建模可以通过手工建模、扫描、建模软件等方式实现。
三维渲染是将三维模型转化为二维图像的过程。
在渲染过程中，计算机会对模型进行光照计算、颜色计算、纹理映射等操作，以产生逼真的图像。
其中，光照计算是最关键的一步，通过模拟光的传播和反射，计算每个表面像素的亮度和颜色。
同时，纹理映射可以将二维图像映射到模型的表面上，以增强对物体表面细节的描述。
为了提高渲染效果，还可以使用阴影、抗锯齿等技术对图像进行处理。
渲染技术可以通过硬件加速或软件算法来实现。
在三维建模和渲染技术中，还涉及到一些重要的概念和技术。
比如，三维坐标系统用来描述物体在三维空间中的位置和方向，它通常通过三个坐标轴来表示。
透视投影是将三维物体投影到二维平面上的一种方式，通过远近关系来模拟人眼的视角。
多边形填充算法可以将模型的表面细分为多个小区域，并对每个区域进行颜色计算和纹理映射。
光照模型用于模拟物体表面反射的光线，常用的光照模型有环境光、漫反射光和镜面光等。
纹理映射可以将二维图像贴到三维模型的表面上，以增强模型的真实感。
除了上述基础概念和技术，三维建模和渲染技术还包括很多高级的算法和技巧。
例如，光线追踪算法可以模拟光线在场景中的传播和交互过程，以产生高质量的渲染效果。
纹理映射可以使用压缩算法来减少存储和传输的开销，同时在导入和导出模型时对纹理进行处理。
计算机图形学知识点大全
计算机图形学知识点大全计算机图形学是计算机科学中的一个重要分支，涵盖了图像处理、计算机视觉、图形渲染等多个领域。
本文将介绍计算机图形学的一些重要知识点，帮助读者更好地理解和应用这些知识。
一、基础概念1. 图形学概述：介绍计算机图形学的定义、发展历史以及应用领域。
2. 图像表示：探讨图像的表示方法，包括光栅图像和矢量图像，并介绍它们的特点和应用场景。
3. 坐标系统：详细介绍二维坐标系和三维坐标系，并解释坐标变换的原理和应用。
二、图像处理1. 图像获取与预处理：介绍数字图像的获取方式和常见的预处理方法，如去噪、增强和平滑等。
2. 图像特征提取：讲解图像特征提取的基本概念和方法，例如边缘检测、角点检测和纹理特征提取等。
3. 图像分割与目标识别：介绍常见的图像分割算法，如阈值分割、基于区域的分割和基于边缘的分割等，以及目标识别的原理和算法。
三、计算机视觉1. 相机模型：详细介绍透视投影模型和针孔相机模型，并解释摄像机矩阵的计算和相机标定的方法。
2. 特征点检测与匹配：讲解常用的特征点检测算法，如Harris 角点检测和SIFT特征点检测，并介绍特征点匹配的原理和算法。
3. 目标跟踪与立体视觉：介绍目标跟踪的方法，如卡尔曼滤波和粒子滤波，以及立体视觉的基本原理和三维重建方法。
四、图形渲染1. 光栅化：详细介绍光栅化的原理和算法，包括三角形光栅化和线段光栅化等。
2. 着色模型：介绍常见的着色模型，如平面着色、高光反射和阴影等，并解释经典的光照模型和材质属性。
3. 可视化技术：讲解常用的可视化技术，如体数据可视化、流场可视化和虚拟现实等，以及它们在医学、工程等领域的应用。
五、图形学算法与应用1. 几何变换：介绍图形学中的几何变换，包括平移、旋转、缩放和矩阵变换等，并解释它们在图形处理和动画中的应用。
2. 贝塞尔曲线与B样条曲线：详细介绍贝塞尔曲线和B样条曲线的定义、性质和应用，以及它们在曲线建模和动画设计中的重要作用。
计算机图形学的基础和应用
计算机图形学的基础和应用计算机图形学是指利用计算机来处理和生成图像的学科。
它是计算机科学的一个重要分支领域，也是多个行业的重要应用之一。
计算机图形学的基础点主要包括: 算法、数据结构、线性代数和几何基础、图形学渲染、计算机视觉等。
而计算机图形学的应用范围却非常广泛，主要包括电影、游戏、建筑、逆向工程、医学等领域。
一、计算机图形学的基础1. 算法计算机图形学的算法主要分为两个方面：在计算机内部绘制图像的算法以及从外部数据得到模型的算法。
前者有数据结构、扫描线算法、射线追踪、阴影、光照、纹理映射等，后者包括骨骼动画、目标追踪和形状重建等算法。
这些算法的基本原理来源于大量的数学和物理学知识，同时需要基于计算机技术进行优化实现。
2. 数据结构计算机图形学中的数据结构主要包括树、网格结构和点云三种。
其中网格结构和点云通常是三维多边形模型的数据承载方式，树则主要用于建立场景图等数据结构。
每种数据结构都具有自己的优势和局限性，这需要根据具体应用场景进行选择。
3. 线性代数和几何基础计算机图形学中，线性代数和几何基础是非常重要的理论基础。
在图形学的应用中，通常需要进行向量和矩阵的计算，并利用几何理论去解决许多问题。
例如，在渲染过程中需要对于光线和交点进行计算，采用线性代数方法可以快速实现。
4. 图形学渲染图形学渲染是计算机图形学的重要子领域，常被用在电影和游戏制作中。
计算机图形学的渲染方式分为四类：光线追踪、栅格化绘制、体绘制和可编程渲染管线。
光线追踪渲染可以模拟光线的传播过程，且能够计算真实的光照效果。
实际上，这种渲染方式是一种“暴力”的方式，需要在计算机上运行庞大的计算量。
栅格化绘制则是采用直接面绘制，常被用于二维和三维场景的渲染。
可编程管线渲染则是当前最流行的渲染方式，其开发程度非常高。
而体绘制则尚处于发展初期，其主要应用于医学成像领域。
5. 计算机视觉计算机视觉是计算机图形学的重要子领域之一，主要研究计算机能够通过图像或视频获取和识别包括物体、人物、场景在内的视觉信息。
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。
计算机图形学的基础知识和应用
计算机图形学的基础知识和应用计算机图形学是一门研究如何利用计算机生成、显示和操纵图像的学科。
它涉及到很多数学、物理和算法等领域的知识。
在如今信息技术飞速发展的时代，计算机图形学的应用越来越广泛，不仅成为了数字娱乐、虚拟现实等领域的基石，也在医学、工业设计等领域发挥着重要作用。
一、计算机图形学的基础知识1.1 像素和分辨率像素是计算机图像的最基本单元，它是图像中最小的可操作元素。
而分辨率则是指图像的横纵向像素数目，决定了图像的精细程度。
较高的分辨率可以呈现更多的细节，但同时也会增加存储和处理图像所需要的资源。
1.2 图像编码和压缩图像编码是一种将图像转换为数字数据的过程，常用的编码方式有JPEG、PNG等。
编码后的图像可以在计算机中进行存储和传输。
而图像压缩则是指通过一些算法减少图像文件的大小，以节省存储空间和提高传输效率。
1.3 二维图形和矢量图形二维图形是由像素组成的，它表示了一个平面上的各种形状，如线段、多边形等。
二维图形的操作包括平移、旋转、缩放等。
而矢量图形则是通过数学公式描述的图形，它可以无损地进行放大和缩小，不会失真。
1.4 三维图形和渲染三维图形是由点、线和面构成的，它模拟了真实世界中的物体。
渲染则是指对三维图形进行光照、阴影等处理，以获取逼真的效果。
常用的渲染算法有光线追踪和光栅化等。
二、计算机图形学的应用2.1 数字娱乐计算机图形学在电影、电视剧等影视制作中发挥了重要作用。
通过计算机生成的特效和动画，可以实现很多现实世界中无法实现的场景。
例如，在好莱坞大片《阿凡达》中，计算机图形学技术创造了一个逼真的虚拟世界，并以此展示了华丽的视觉效果。
2.2 三维建模与工业设计计算机图形学在工业设计领域的应用越来越广泛。
通过三维建模软件，设计师可以将自己的创意快速转化为物体的虚拟模型，并通过渲染算法生成真实感十足的效果图。
这不仅减少了传统手工建模的时间和成本，还提高了设计的效率。
2.3 虚拟现实虚拟现实技术是计算机图形学应用的重要领域之一。
图形图像基础知识
图形图像基础知识什么是图形图像图形图像是一种可视化的表达方式，通过使用线条、形状、颜色和纹理来呈现出视觉信息。
它广泛应用于各个领域，包括计算机图形学、计算机视觉、游戏开发、动画制作等。
图形图像可以通过计算机生成、处理和显示，也可以通过摄影和扫描等手段获取和存储。
图形图像的主要元素图形图像由不同的元素组成，这些元素共同构成了图像的形状、颜色和纹理等特征。
1. 点点是图形图像的基本元素，它没有大小和形状，只有位置坐标。
点可以用来表示图像中的一个像素，像素是图像的最小单位。
2. 线线由一系列连接的点组成，它具有长度、方向和位置。
直线是最简单的线段，它由两个端点确定。
曲线是由多个点连接而成的线段，它可以是直线段或弯曲线段。
3. 形状形状是由一系列连接的线段或曲线组成的封闭图形。
常见的形状包括矩形、圆形、椭圆形等。
形状可以有填充颜色和边框颜色。
4. 颜色颜色是图形图像的一个重要特征，它可以通过RGB值或颜色模型来表示。
常见的颜色模型包括RGB模型、CMYK模型以及灰度模型。
颜色可以用来填充形状、添加纹理以及绘制渐变效果。
5. 纹理纹理是图形图像的一种特殊效果，它可以为形状或图像添加表面细节。
纹理可以是有规律的图案，也可以是随机的像素集合。
纹理可以用来模拟实物的质感，增加图像的真实感。
图形图像的生成和处理1. 图像生成图像可以通过计算机生成，具体方法包括绘制基本图元、生成几何形状、应用纹理等。
计算机生成的图像可以基于数学模型，也可以基于图像处理算法。
2. 图像处理图像处理是一种对图像进行操作和改变的方法，常见的图像处理操作包括缩放、旋转、裁剪、滤镜等。
图像处理可以改变图像的大小、形状、颜色和纹理等特征。
3. 图像显示图像显示是将图像在屏幕上或其他输出设备上显示的过程。
图像显示可以通过色彩空间转换、色彩映射、混合和渲染等技术来实现。
图像显示技术的发展使得图形图像在多媒体、游戏和虚拟现实等领域得到了广泛应用。
图形图像的应用领域图形图像广泛应用于各个领域，以下是一些主要的应用领域：1. 计算机图形学计算机图形学研究如何使用计算机生成、处理和显示图像。
图形处理技术基础
比例变换
空间立体顶点坐标按规定比例放大或缩小称三维比例变换
比例变换两种变换形式： 对于整体图形进行缩放 沿各坐标轴分别调节每个坐标方向上的大小 沿每个坐标轴方向分别调节各坐标大小的比例变换齐次矩阵：
几何变换基础
图形由图形的顶点坐标、顶点之间的拓扑关系以及组成 图形的面和线的表达模型所决定
任何一个图形都可以认为是点之间的连线构成 对一个图形作几何变换，实际上就是对一系列点进行变换
点和图形的表示
二维平面内，一个点通常用坐标 (x , y) 来表示，矩阵形式为： 或 三角形的三个顶点坐标 a( x1, y1 ), b( x2, y2 ), c( x3, y3 ) ，用矩阵 表示：
二维图形基本变换小结：
从二维图形的基本几何变换可见，各种图形变换完全取决于变换 矩阵中各元素的取值 按照变换矩阵中各元素的功能，可将二维变换矩阵的一般表达式 按如下虚线分为4个子矩阵：
实现图形比例、 对称、错切、 旋转变换
a T ＝ c l
p d q m s b
实现图形透视 变换（常用于 三维图形）
变换后，图形点集的x和y坐标对调
矩阵形式
(5)以直线y=－x为对称线的对称变换
变换后，图形点集的x和y坐标对调，符号相反
矩阵形式
旋转变换
图形绕原点沿逆时针方向旋转θ 角，变换后的点（x* , y*）的数 学表达式:
旋转变换是将图形绕固 定点顺时针或逆时针方 向进行旋转
x ' r cos( ) r (cos cos sin sin ) x cos y sin y ' r cos( ) r (cos sin sin cos ) x sin y cos cos sin [T ] sin cos
计算机图形学基础知识重点整理
计算机图形学基础知识重点整理1.计算机图形学是研究和开发用于创建、处理和显示图像的计算机技术领域。
它涵盖了图像生成、图像处理、图像显示等方面的知识。
本文将重点整理计算机图形学的基础知识，包括基本概念、图形编程、图像处理等内容。
2. 基本概念2.1 图形学基本概念•点：图形学中最基本的元素，用于构建图形对象。
•线段：由两个点连接而成，是构建更复杂图形的基础。
•多边形：由多个线段连接而成，可以构建更为复杂的图形。
•直线方程与曲线方程：描述线段和曲线的数学表达式。
•三角形：最简单的多边形，广泛应用于计算机图形学中。
•二维坐标系：用于描述图形位置的平面坐标系。
•三维坐标系：用于描述图形位置的立体坐标系。
2.2 图形学算法与技术•光栅化：将连续曲线或曲面转化为离散像素的过程。
•扫描线算法：用于处理复杂图形填充的算法。
•边缘检测：用于检测图像中的边缘信息。
•图像变换：包括平移、旋转、缩放等操作，用于对图形进行变换和处理。
•隐式曲线：用一种隐含的方式表达的曲线或曲面。
•着色模型：用于给图形上色的模型，如灰度模型、RGB模型等。
3. 图形编程3.1 图形编程环境•OpenGL：跨平台的图形编程接口，支持高性能图形渲染。
•DirectX：微软开发的多媒体编程接口，专注于游戏图形渲染。
•WebGL：基于Web标准的图形编程接口，用于在浏览器中渲染图形。
3.2 图形渲染流程•顶点处理：对图形中的顶点进行变换和处理。
•图元装配：将顶点组装成基本图元，如线段、三角形等。
•光栅化：将基本图元转化为像素点。
•片元处理：对每个像素点进行颜色计算。
3.3 图形效果实现•光照模型：用于模拟光照效果的算法。
•材质：描述图形的表面特性，如光滑、粗糙等。
•纹理映射：将二维纹理贴到三维图形表面的过程。
•反射与折射：模拟物体表面的反射和折射效果。
4. 图像处理4.1 基本图像处理操作•图像读取与保存：从文件中读取图像数据并保存处理结果。
•图像分辨率调整：改变图像的大小和分辨率。
计算机图形学基础
计算机图形学基础计算机图形学是研究计算机如何表示、处理和生成图像的学科。
它涵盖了从数学基础知识到图像处理算法的各个方面。
在当今数字化时代，计算机图形学在各个领域中发挥着重要的作用，例如电影制作、游戏开发、数字艺术、虚拟现实等。
一、图像的表示和处理首先，我们需要对图像进行表示和处理。
图像可以看作是由像素组成的矩阵，每个像素代表图像中的一个点。
在计算机中，图像可以以不同的形式进行表示，如位图、矢量图等。
位图是通过每个像素的颜色和位置来表示图像，而矢量图则是通过数学方程来描述图像中的线条和曲线。
图像处理是对图像进行操作以改变其外观或特征的过程。
图像处理算法可以用于图像的增强、去噪、分割等。
其中，常用的图像处理技术包括滤波、边缘检测、图像重建等。
滤波是通过对图像进行卷积操作来达到平滑或增强的目的，而边缘检测是用于检测图像中的边缘或轮廓，图像重建则是将低分辨率图像恢复到高分辨率的过程。
二、图形的生成和渲染图形的生成和渲染是计算机图形学中的重要研究方向之一。
生成图形通常是指通过算法生成图像，而渲染图形则是将生成的图形转化为最终的图像。
在生成图形过程中，我们可以使用几何建模和光照模型来描述图形的形状和外观。
几何建模是一种描述图形形状的数学技术，它可以用于创建三维模型。
光照模型则是用于描述光线在物体表面的反射和折射过程，从而获得逼真的光影效果。
图形渲染是将生成的图形转化为最终图像的过程。
在图形渲染过程中，我们需要考虑光照、阴影、纹理等因素，以使图像更加逼真。
其中，光照模型可以用来计算光线的反射和折射效果，而纹理映射可以用来将图像贴在三维模型上，从而使其具有更多细节和真实感。
三、三维图形学和虚拟现实三维图形学是计算机图形学的一个重要分支，它研究的是如何表示、处理和生成三维图形。
在三维图形学中，我们需要考虑深度、透视、投影等因素，以实现逼真的三维效果。
例如，为了实现立体感，我们可以使用透视投影来模拟人眼观察物体时的视角。
计算机图形学基础知识
计算机图形学基础知识计算机图形学是研究如何利用计算机生成和处理图形的学科。
它涵盖了许多领域，如计算机图像处理、计算机辅助设计和虚拟现实等。
掌握计算机图形学的基础知识对于理解和应用这些领域至关重要。
本文将为您介绍计算机图形学的基础知识，并分步详细列出相关内容。
1. 图形学的基础概念- 图形：在计算机图形学中，图形指的是一系列点、线和曲面等的集合。
- 图像：图像是图形学的一种特殊形式，它是由像素组成的二维数组。
- 基本元素：计算机图形学中的基本元素包括点、线和曲面等。
它们是构成图形的基本构件。
2. 图像表示与处理- 位图图像：位图图像是由像素组成的二维数组，每个像素保存着图像的颜色信息。
- 矢量图形：矢量图形使用几何形状表示图像，可以无损地进行放缩和旋转等操作。
- 图像处理：图像处理包括图像的增强、滤波、压缩和分割等操作，用于改善和优化图像。
3. 坐标系统和变换- 坐标系统：坐标系统用于描述和定位图形。
常见的坐标系统有笛卡尔坐标系统和极坐标系统等。
- 变换：变换是指将图形在坐标系统中进行移动、缩放和旋转等操作。
4. 二维图形学- 线性插值：线性插值是计算机图形学中常用的插值方法，用于在两点之间生成平滑的曲线。
- Bézier曲线：Bézier曲线是一种常用的数学曲线模型，可以用于生成平滑的曲线。
- 图形填充：图形填充是指将图形的内部区域用颜色填充，常用的填充算法有扫描线填充算法和边界填充算法。
5. 三维图形学- 三维坐标系统：三维坐标系统用于描述和定位三维空间中的点、线和曲面等。
- 三维变换：三维变换包括平移、缩放、旋转和投影等操作，用于改变和调整三维图形。
- 计算机动画：计算机动画是利用计算机生成连续变化的图像序列，用于呈现逼真的动态效果。
总结：计算机图形学是研究利用计算机生成和处理图形的学科。
它涵盖了图像表示与处理、坐标系统和变换等基础知识。
在二维图形学中，线性插值和Bézier曲线是常用的技术，图形填充则可以实现对图形内部区域的着色。
图形学3D基础
图形学3D基础DirectX113D数学基础向量矩阵线性变换以⼏何的⽅式描述3D场景中的物体：⼀组三⾓形近似地模拟物体的外表⾯。
为了使得创建的物体移动，我们可以对⼏何物体进⾏变换线性变换（函数）的输⼊输出不⼀定都是3D向量，但是在3D图形学中基本都是。
向量u = (x, y, z) = xi + yj + zk = x(1,0,0) + y(0,1,0) + z(0,0,1)向量i,j,k是标准基向量矩阵的意义⽤于对向量进⾏线性变换：旋转，缩放，投影，镜像，仿射等正交投影降低维度操作，某个⽅向⽤零作为缩放因⼦正交矩阵镜像镜像矩阵切变：坐标轴的扭曲变换将⼀个坐标的乘积加到另⼀个坐标上。
如即取出⼀个坐标，乘以不同的因⼦，再加到另⼀个坐标上，对应3个不同的切变矩阵。
缩放缩放变换的的定义 : S(X,Y,Z) = (Sx.X,Sy.Y,Sz.Z)Sx ,Sy, Sz 是相应⽅向上的缩放单位意义：通过⽐例因⼦对向量的不同分量或相同的分量进⾏缩放应⽤缩放矩阵：向量乘以左乘（向量在左边）⼀个缩放矩阵，从⽽实现向量的缩放旋转转旋：绕轴旋转有通⽤的旋转矩阵也有对应三个轴的旋转矩阵不过，⽤欧拉⾓处理旋转更⽅便更⽅便仿射变换⼀个组合了平移的线性变换，即⼀个线性变换加上平移向量变换。
齐次坐标向量只表⽰⽅向和长度，与位置⽆关，所以平移⼀个向量是⽆意义的；平移只作⽤在点上，⼀起坐标就⽤于同⼀处理点和向量，以第四个坐标分量w来决定所描述的是⼀个点还是⼀个向量。
在齐次坐标中（x,y,z,0)⽤于向量(x,y,z,1)⽤于点点与点相减的值是⼀个向量点与向量相加的值仍然是⼀个点仿射变换就是⼀个线性变换加上⼀个平移向量，从⽽构成⼀个齐次的仿射矩阵平移平移矩阵1 0 0 00 1 0 00 0 1 0x y z 1平移矩阵的逆矩阵1 0 0 00 1 0 00 0 1 0-x-y-z 1组合变换根据矩阵乘法的结合律，将旋转矩阵R，平移矩阵T，缩放矩阵S。
第一章 制图基本知识和技能
2.分规试分法
例：若将已知线段AB三等分，其作图方法和步聚如下:
A
CB A
B
2. 等分圆周
(1)圆周的四、八等分 圆周的四、八等分，可用丁字尺与 45°三角 板直接作出：
1
8 1 2
4
2
7 6 4 5
3
3
（2）圆周的三、六等分 1) 用丁字尺与30°～60°三角板作圆周出三、六等分：
1 2 3 5 4
三、 绘图描图、的工具和仪器
1、绘图仪器和工具
手工绘图中常用的绘图仪器和工具一般 包括铅笔、图板、丁字尺、三角板、圆规和 分规、比例尺（三棱尺）、曲线板等。 2、描图仪器和工具
除了上述介绍的绘图工具完全适用于描图之外， 描图仪器和工具一般还包括鸭嘴笔和针管笔两 种工具，用于描图墨线。
四、几何作图
• 线性尺寸——物体上某两点间的距离，如物体的长度、宽度、高 度，圆的直径、圆弧的半径及中心距。 • 角度尺寸——两相交直线所形成的夹角或两相交平面所形成的两 面角中任一正截面的两面角的大小。
• （2）尺寸按作用分类 ，可分为定形尺寸和定位尺寸。
• 定性尺寸——确定各形体大小的尺寸。定形尺寸也称为大小尺寸。 • 定位尺寸——确定各形体间相互位置关系的尺寸。定位尺寸也称 为位置尺寸。
名称 直径
符号或缩写词 φ
名称 正方形
符号或缩 写词 □
半径
球直径
R
Sφ
45度倒角
深度
C
球半径
厚度 均布
SR
t EQS
沉孔或锪平
埋头孔
常见尺寸注法举例
图 直 线 尺 寸 的 注 法 直 径 尺 寸 注 法 例 说 明
串列尺寸,箭头对齐. (a)好 不好 (b) 并列尺寸,小在内.大在外, 尺寸线 间隔不小于7-10mm (a)正确
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6 图形技术基础
6.1 6.2 6.3 6.4 坐标系 窗口视图转换 二维图形的裁剪 图形标准
1
6.1 坐标系
一、计算机图形学中的坐标系统
1.
造型坐标系（MC, Modeling Coordinate System）
•
右手，三维，有量纲，连续，无限 右手，三维，有量纲，连续，无限 左手，在WC中定义 左手，二维，无量纲，连续，有限 [0, 1] 左手，二维，有量纲，离散，有限
2
2.
用户坐标系（WC, World Coordinate System）
•
3.
观察坐标系（VC, View Coordinate System）
•
4.
规范化设备坐标系（NDC, Normalized DC）
•
5.
设备坐标系（DC, Device Coordinate System）
•
1
6.1 坐标系
二、图形显示中的坐标变换过程
本体坐标系 子物体1 装配建模 视见变换 整体坐标系 观察坐标系 本体坐标系 子物体n 2/3D 2D 规范化坐标系 显示坐标系
3
归一化 映射
6.2 窗口视图变换
一、窗口和视区
1.
窗口是在用户坐标系中定义的观察区域
• • •
便于局部细节的观察 可以嵌套定义 通常为矩形、圆形或多边形 屏幕上可以存在多个视区 通常为矩形、圆形或多边形
2.
视区是指定用于显示窗口内容的屏幕区域
• •
4
2
6.2 窗口视图变换
二、窗视变换
yw
(xwmax, ywmax)
xw − xw min x −x = v v min xw max − xw min xv max − xv min
yv (xvmax, yvmax)
Pw(xw, yw)
O (xwmin, ywmin)
xw Pv(xv, yv)
O
(xvmin, ywmin)
xv
5
6.3 二维图形的裁剪
直线的裁剪
1.
直接求交算法
• • •
两端在内 两端在外且同侧 两端在外不同侧 ¾ 交点在窗口内 ¾ 交点在窗口外
P8 P7
P6
P4
P2 P5 P1 P3
6
3
6.3 二维图形的裁剪
直线的裁剪
2.
编码算法
• • •
端点编码并运算 全留/全舍 部分裁剪 ¾ 计算所有交点 ¾ 分段重复
1001
1000
Q N
P2 1010
0001 S P1 0101 M
0000
0010
0100
0110
7
6.3 二维图形的裁剪
直线的裁剪
3.
中点分割法
P2 Pm2 Pm1 Q P1
8
用折半的方法不断裁掉 直线上不含最远交点的 那一段区间，反复对分， 一直到中点逼近直线与 边界的交点。
S 可 见
Pm3
4
6.4 图形标准
自学 阅读P181~P199 作业：P200.6
9
5
。