第五章 计算机图形学 ppt课件
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术等。
2020/12/8
二、计算机图形学的起源和发展
1、计算机图形学的起源和发展
• 1950年，第一台图形显示器作为美国麻省理工学院(MIT) 旋风I号（Whirlwind I）计算机的附件诞生。
• 1958年美国Calcomp公司发明了滚筒式绘图仪，GerBer 公司研制出了平板式绘图仪。
• 1962年，MIT林肯实验室的I.E.萨瑟兰德(I.E.Sutherland) 发表了一篇题为“Sketchpad:一个人-机通信的图形系统 ”的博士论文，首次使用了计算机图形学（Computer Graphics）这个术语。
第五章 计算机图形学 ppt课件
一、计算机图形学的基本概念 • 1. 计算机图形学
计算机图形学（Computer Graphics，简称CG）是 利用计算机处理图形信息的一门学科，包括图形信息的表 示、输入输出与显示、图形的几何变换、图形之间的运算 以及人机交互绘图等方面的技术。
计算机图形学既是一门科学，它包括一些数学基础和 理论，又是一门技术，包括一些技巧和方法。掌握计算机 图形学的理论和技术，有助于编写界面更为优美的应用程 序，设计出逼真的图形或图案。
2020/12/8
★ 计算机图形学作为图形显示和处理的一门学科，具有 很深的数学理论基础和实用方法和技术。可以这样说， 数学能够培养逻辑思维和空间想象能力，它将现实世界 中的物体逻辑化和符号化，如圆形表示成X2+Y2=R2的 形式。而计算机图形学则正好相反，它是利用计算机将 物体的数学表示以图形的方式在计算机屏幕上显现出来 。
• 90年代至今，计算机图形学朝着标准化、集成化和智能 化的方向发展 。丰富多彩的Web网页更加激励了计算机 图形学的应用，科学计算的可视化、虚拟现实技术等新兴 课题又向计算机图形学提出了更新更高的要求
2020/12/8
2、计算机图形学软件的发展
• 计算机图形软件系统概括起来主要有以下三种： （1）用现有的某种计算机语言写成的图形子程序包，如
2020/12/8
• 60年代中期，美国的MIT、通用汽车公司、贝尔实验室和 洛克希德等众多的公司纷纷开展了计算机图形学的应用和 研究
• 70年代是计算机图形学技术进入实用化阶段，美国苹果 公司的Macintosh、IBM公司的PC，Apollo、SUN公司的 工作站都配备了图形系统 ；
• 在80年代，配备有光栅图形显示器的个人计算机和工作 站已相当普及，不仅在工业、管理、艺术领域发挥巨大的 作用，而且图形系统已进入了家庭，如计算机家庭教育和 游戏 ；
图形技术主要应用领域在计算机辅助设计和制造、 计算机辅助教育、计算机技术、计算机模拟、计算机可视 化，计算机动画和虚拟现实。CAD是图形学的主要应用领 域之一。
2020/12/8
Hale Waihona Puke Baidu
3. 计算机图形学的研究领域和目标
(1) 图形系统的硬件设备，如图形处理器、图形输入输出设 备，特别是图形显示和打印设备； (2) 基本图元的生成技术，如直线、园狐、曲线和曲面等； (3) 图形变换技术，包括二维几何变换、三维几何变换和投 影变换等； (4) 人机交互绘图技术，如窗口技术、橡皮筋技术等； (5) 图形运算和处理技术，如图形的裁剪、填充等； (6) 实体造型技术和真实图形的表示，如消隐技术、色彩技
GKS，PHIGS，GL等； （2）扩充某一种计算机语言，使其具有图形生成和处理
功能； （3）专用的图形系统。对于某种类型的设备，可以配备
专用的图形生成语言，如HP-PLOT图形语言。
2020/12/8
三、计算机图形学的发展动向
计算机图形学是通过算法和程序在显示器上构造 出图形的一种技术，其中有三个关键的技术，即实体 造型技术、真实图形的生成技术和人-机交互技术，这 三种技术也是今后计算机图形学的发展趋势。
2020/12/8
图形和图像的主要区别主要有4个方面： 1、数据来源不同
图像数据来自客观世界，图形数据来自主观世界。 2、处理方法不同
图像处理方法包括几何修正、图像变换、图像增强、 图像理解、图像识别等。图形处理方法包括几何变换 、裁剪、隐藏线、隐藏面消除、曲线和曲面拟合、明 暗处理、纹理产生等。
★ 计算机图形学的基础是数学，任何图形的显示都必须 首先构造出数学模型，然后再通过算法程序实现图形的 显示和处理。另一方面，为了在计算机上显示和处理复 杂的图形，要求人们不断地学习和研究数学，构造精巧 的数学模型和实现算法，这就是计算机图形学的实质。
2020/12/8
• 2. 计算机图形处理
计算机图形处理是指利用由概念或数学描述所表示 物体的几何数据或几何模型，用计算机进行显示、存储、 修改、完善以及有关操作的过程。
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四、图形和图像的区别和联系
计算机图形学是指将点、线、面、曲面等实体生 成物体的模型存放在计算机里，并可进行修改、处理 、操作和显示的一门科学。图形含有几何属性，或者 说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。
数字图像处理技术是对计算机外部辅助设备输入 的图像像素数据进行数字化处理、变换、压缩和传输 的一门计算机技术。就存储方式而言，图像纯指计算 机内以位图形式存在的灰度或彩色信息图形的几何属 性，应用面非常广。
2020/12/8
2020/12/8
图形和图像的主要区别主要有4个方面： 3、理论基础不同
图像处理理论主要用到数字信号处理、概率与统计、 模糊数学等；计算机图形学理论主要用到仿射与透视 变换、样条几何、计算几何、分形理论等。 4、用途不同 图像处理主要用于遥感、医学、工业、航天航空、军 事等。计算机图形学主要用于CAD/CAM/CAE、CAI、计 算机艺术、计算机模拟、计算机动画。
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二、计算机图形学的起源和发展
1、计算机图形学的起源和发展
• 1950年，第一台图形显示器作为美国麻省理工学院(MIT) 旋风I号（Whirlwind I）计算机的附件诞生。
• 1958年美国Calcomp公司发明了滚筒式绘图仪，GerBer 公司研制出了平板式绘图仪。
• 1962年，MIT林肯实验室的I.E.萨瑟兰德(I.E.Sutherland) 发表了一篇题为“Sketchpad:一个人-机通信的图形系统 ”的博士论文，首次使用了计算机图形学（Computer Graphics）这个术语。
第五章 计算机图形学 ppt课件
一、计算机图形学的基本概念 • 1. 计算机图形学
计算机图形学（Computer Graphics，简称CG）是 利用计算机处理图形信息的一门学科，包括图形信息的表 示、输入输出与显示、图形的几何变换、图形之间的运算 以及人机交互绘图等方面的技术。
计算机图形学既是一门科学，它包括一些数学基础和 理论，又是一门技术，包括一些技巧和方法。掌握计算机 图形学的理论和技术，有助于编写界面更为优美的应用程 序，设计出逼真的图形或图案。
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★ 计算机图形学作为图形显示和处理的一门学科，具有 很深的数学理论基础和实用方法和技术。可以这样说， 数学能够培养逻辑思维和空间想象能力，它将现实世界 中的物体逻辑化和符号化，如圆形表示成X2+Y2=R2的 形式。而计算机图形学则正好相反，它是利用计算机将 物体的数学表示以图形的方式在计算机屏幕上显现出来 。
• 90年代至今，计算机图形学朝着标准化、集成化和智能 化的方向发展 。丰富多彩的Web网页更加激励了计算机 图形学的应用，科学计算的可视化、虚拟现实技术等新兴 课题又向计算机图形学提出了更新更高的要求
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2、计算机图形学软件的发展
• 计算机图形软件系统概括起来主要有以下三种： （1）用现有的某种计算机语言写成的图形子程序包，如
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• 60年代中期，美国的MIT、通用汽车公司、贝尔实验室和 洛克希德等众多的公司纷纷开展了计算机图形学的应用和 研究
• 70年代是计算机图形学技术进入实用化阶段，美国苹果 公司的Macintosh、IBM公司的PC，Apollo、SUN公司的 工作站都配备了图形系统 ；
• 在80年代，配备有光栅图形显示器的个人计算机和工作 站已相当普及，不仅在工业、管理、艺术领域发挥巨大的 作用，而且图形系统已进入了家庭，如计算机家庭教育和 游戏 ；
图形技术主要应用领域在计算机辅助设计和制造、 计算机辅助教育、计算机技术、计算机模拟、计算机可视 化，计算机动画和虚拟现实。CAD是图形学的主要应用领 域之一。
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Hale Waihona Puke Baidu
3. 计算机图形学的研究领域和目标
(1) 图形系统的硬件设备，如图形处理器、图形输入输出设 备，特别是图形显示和打印设备； (2) 基本图元的生成技术，如直线、园狐、曲线和曲面等； (3) 图形变换技术，包括二维几何变换、三维几何变换和投 影变换等； (4) 人机交互绘图技术，如窗口技术、橡皮筋技术等； (5) 图形运算和处理技术，如图形的裁剪、填充等； (6) 实体造型技术和真实图形的表示，如消隐技术、色彩技
GKS，PHIGS，GL等； （2）扩充某一种计算机语言，使其具有图形生成和处理
功能； （3）专用的图形系统。对于某种类型的设备，可以配备
专用的图形生成语言，如HP-PLOT图形语言。
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三、计算机图形学的发展动向
计算机图形学是通过算法和程序在显示器上构造 出图形的一种技术，其中有三个关键的技术，即实体 造型技术、真实图形的生成技术和人-机交互技术，这 三种技术也是今后计算机图形学的发展趋势。
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图形和图像的主要区别主要有4个方面： 1、数据来源不同
图像数据来自客观世界，图形数据来自主观世界。 2、处理方法不同
图像处理方法包括几何修正、图像变换、图像增强、 图像理解、图像识别等。图形处理方法包括几何变换 、裁剪、隐藏线、隐藏面消除、曲线和曲面拟合、明 暗处理、纹理产生等。
★ 计算机图形学的基础是数学，任何图形的显示都必须 首先构造出数学模型，然后再通过算法程序实现图形的 显示和处理。另一方面，为了在计算机上显示和处理复 杂的图形，要求人们不断地学习和研究数学，构造精巧 的数学模型和实现算法，这就是计算机图形学的实质。
2020/12/8
• 2. 计算机图形处理
计算机图形处理是指利用由概念或数学描述所表示 物体的几何数据或几何模型，用计算机进行显示、存储、 修改、完善以及有关操作的过程。
2020/12/8
四、图形和图像的区别和联系
计算机图形学是指将点、线、面、曲面等实体生 成物体的模型存放在计算机里，并可进行修改、处理 、操作和显示的一门科学。图形含有几何属性，或者 说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。
数字图像处理技术是对计算机外部辅助设备输入 的图像像素数据进行数字化处理、变换、压缩和传输 的一门计算机技术。就存储方式而言，图像纯指计算 机内以位图形式存在的灰度或彩色信息图形的几何属 性，应用面非常广。
2020/12/8
2020/12/8
图形和图像的主要区别主要有4个方面： 3、理论基础不同
图像处理理论主要用到数字信号处理、概率与统计、 模糊数学等；计算机图形学理论主要用到仿射与透视 变换、样条几何、计算几何、分形理论等。 4、用途不同 图像处理主要用于遥感、医学、工业、航天航空、军 事等。计算机图形学主要用于CAD/CAM/CAE、CAI、计 算机艺术、计算机模拟、计算机动画。