计算机图形学第6章交互式绘图技术
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最新计算机图形学第6章人机交互绘图技术
对话框和键盘上的按键也可提供选择功能。
➢对话框的内容极丰富，在对话框中通常用于选择功能的是选择 开关及radio按钮（单选按钮，以小圆框打点表示被选中）
➢键盘选择也极为简单，如击数字键“1”表示使用绿色绘制，“2” 表示使用蓝色绘制等
5. 拾取
拾取的功能是选择图形对象，用于选 择场景中即将进行变换或编辑的部分。 拾取一个对象的方法有：
定位约束的示例
方向约束
• 用于绘制水平或垂直的线段。 • 若终点和起点的连线与水平线的夹角小于 45°，则绘出一条水平线,否则绘制垂直线。 • 避免人眼或定位设备带来的误差，可以应用 于印刷线路移光板动标或大规模集成按钮下开电按关 路的设计。
37度
方向约束示例
引力场
• 在每条线段的周围假想有一个区域，光标中心落在这个区 域内时，就自动地被直线上离光标最近的一点所代替，如 同一个质点进入直线周围的引力场后，被吸引到这条直线 上去一样。
手
写
平
板
电
指点杆
脑
2. 笔画
笔画输入用于输入一组坐标点，相当于多次调用定位输 入。输入的一组点常用于显示折线或作为曲线的控制点。
笔画设备
➢鼠标、轨迹球、游戏棒连续移
动的信号经转换成为一组坐标值。
➢图形输入板的连续模式可通过按
键激活。当光标在图形输入板表
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
面上移动时，就产生一组坐标值。
手写板
3. 定值
输入设备工作，程序等待接收数据 请求满足
2. 样本模式
应用程序和输入设备同时工作
输入设备不断地产生数据，并把数据输入数据缓存区，数据缓存区的内 容不断刷新。程序在运行时若遇到采样语句，就到数据缓存区中读取数 据。程序所取得的就是最新的数据
计算机图形学第6章-人机交互绘图技术
意义
人机交互绘图技术提高了图形绘制的 效率和精度，降低了图形设计的难度 和成本，促进了计算机图形学及相关 领域的发展。
相关术语解析
人机交互
指人与计算机之间的信息交换和通信 过程，涉及输入、输出设备以及相应 的软件和技术。
图形用户界面（GUI）
一种基于图形的用户界面，通过窗口、 图标、菜单、指针等图形元素来实现 用户与计算机的交互。
语音交互技术
利用自然语言处理技术，使用户能够通过语音命令进行图形操作，提高交互的自然性和便捷性。
手势识别技术
通过计算机视觉技术识别用户手势，实现手势控制图形操作，提供更加直观自然的交互方式。
智能化、个性化发展趋势
智能化绘图技术
利用机器学习和深度学习技术，使计算机能够自动理解用户需求， 提供智能化的绘图建议和帮助。
THANKS
感谢您的观看
智能手表
通过手表上的触控屏幕和语音识 别技术，实现对手机的远程控制 和信息查看。
语音识别与手势识别
语音识别
通过麦克风接收用户语音输入，经过语音识别算法处理，将语音转换为计算机 可识别的文本或命令。
手势识别
通过摄像头捕捉用户手部动作和手势，经过图像处理和计算机视觉算法处理， 识别出用户的手势意图并转换为相应的计算机操作。
消隐处理
消除被遮挡的线和面，确保绘制的三维图形 具有真实感。
投影变换
采用正交投影或透视投影，将三维模型从世 界坐标系投影到二维屏幕坐标系。
光照和材质处理
模拟光线照射在物体表面的效果，增强三维 图形的立体感和真实感。
05
人机交互绘图技术
应用案例
CAD/CAM系统中的应用
机械设计
CAD系统允许设计师通过交互式绘图工具进行复杂机械零件的设计，如齿轮、轴承等，实现高精度、高效率的设计流 程。
人机交互绘图技术提高了图形绘制的 效率和精度，降低了图形设计的难度 和成本，促进了计算机图形学及相关 领域的发展。
相关术语解析
人机交互
指人与计算机之间的信息交换和通信 过程，涉及输入、输出设备以及相应 的软件和技术。
图形用户界面（GUI）
一种基于图形的用户界面，通过窗口、 图标、菜单、指针等图形元素来实现 用户与计算机的交互。
语音交互技术
利用自然语言处理技术，使用户能够通过语音命令进行图形操作，提高交互的自然性和便捷性。
手势识别技术
通过计算机视觉技术识别用户手势，实现手势控制图形操作，提供更加直观自然的交互方式。
智能化、个性化发展趋势
智能化绘图技术
利用机器学习和深度学习技术，使计算机能够自动理解用户需求， 提供智能化的绘图建议和帮助。
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智能手表
通过手表上的触控屏幕和语音识 别技术，实现对手机的远程控制 和信息查看。
语音识别与手势识别
语音识别
通过麦克风接收用户语音输入，经过语音识别算法处理，将语音转换为计算机 可识别的文本或命令。
手势识别
通过摄像头捕捉用户手部动作和手势，经过图像处理和计算机视觉算法处理， 识别出用户的手势意图并转换为相应的计算机操作。
消隐处理
消除被遮挡的线和面，确保绘制的三维图形 具有真实感。
投影变换
采用正交投影或透视投影，将三维模型从世 界坐标系投影到二维屏幕坐标系。
光照和材质处理
模拟光线照射在物体表面的效果，增强三维 图形的立体感和真实感。
05
人机交互绘图技术
应用案例
CAD/CAM系统中的应用
机械设计
CAD系统允许设计师通过交互式绘图工具进行复杂机械零件的设计，如齿轮、轴承等，实现高精度、高效率的设计流 程。
研究生计算机图形学_第6章
V
V E V
E： {V}
E E E
E
E： {E} F
E
F
E： {F}
E
V F V
F： {E} F F F F F： {F}
V
图 6.1.5 点、边、面间的连接方式
第6章 几 何造型 3. 欧拉公式
在几何造型过程中，为了保证每一步所产生的形体拓扑关
系都是正确的，需要用欧拉公式进行检验。对于正则形体，其 点(V)、边(E)和面(F)的个数应满足欧拉公式：
第6章 几 何造型
图 6.1.1 圆柱体的线框模型
第6章 几 何造型
Z V1 E1 V2 F5 E1 0 E5 F2 V6 X F3 E4 F1 E2 E9 V5 O E6 V7 E8 E3 V3 E1 1 F6 F4 E7 E1 2 V8 Y V4
图 6.1.2 立方体的线框模型
第6章 几 何造型
V-E+F=2
(6 - 1)
式(6 - 1)只适用于简单的多面体及拓扑同构体， 当多面体 上有通孔及面上有内环时，上述关系不成立。如果将三维空间 中的一个多面体分割成S个多面体，则其顶点、边、面和体的欧 拉公式将变为
V-E+F-S=1
第6章 几 何造型 在几何造型中， 需采用修改后的欧拉公式： V-E+F-R+2H-2S=0 (6-2)
编号如图 6.1.9(b)所示。依次检测八个分体，实体完全不占据的
分体为白结点，实体完全占据的分体为黑结点，实体部分占据 的分体为灰结点。对灰结点再作八等份分割，继续检测与再分 割， 直到达到精度要求的最小单位为止， 如图 6.1.9(c)所示。
第6章 几 何造型
5 1 3 Z O (a) Y X (b) 2 4
计算机图形学基础实验指导书
计算机图形学基础实验指导书目录实验一直线的生成 ............................................................... -..2.-实验二圆弧及椭圆弧的生成........................................................ -..3 -实验三多边形的区域填充 ......................................................... - (4)-实验四二维几何变换 ............................................................. -..5.-实验五裁剪算法 ................................................................. -..6.-实验六三维图形变换 ............................................................. -..7.-实验七BEZIER 曲线生成......................................................... -..8.-实验八交互式绘图技术实现........................................................ -..10-实验一直线的生成一、实验目的掌握几种直线生成算法的比较，特别是Bresenham 直线生成算法二、实验环境实验设备：计算机实验使用的语言： C 或Visual C++ 、OpenGL三、实验内容用不同的生成算法在屏幕上绘制出直线的图形，对不同的算法可设置不同的线形或颜色表示区别。
四、实验步骤直线Bresenham 生成算法思想如下1）画点（x i, y i）, dx=x2-x i, dy=y2-y i,计算误差初值P i=2dy-dx , i=1;2）求直线下一点位置x i+i=x i+i 如果P i>0,贝U y i+i=y i+i，否则y i+i=y i；3）画点（x i+i ，y i+i ）；4）求下一个误差P i+i 点，如果P i>0，贝U P i+i=P i+2dy-2dx，否则P i+i=P i+2dy;i=i+i ，如果i<dx+i 则转步骤2，否则结束操作。
第6章交互式技术与用户接口
❖ （６）用户界面的设计：包括窗口设计、菜单设计、对话 框、列表框等交互界面。
用子程序库设计用户接口，使用方便、 便于扩充，便于在用户自己编写的程序代 码中加入子程序库中的函数，可以充分利 用高级程序设计语言本身具有的功能，实 现用户希望产生的图形和交互处理。但是， 这种方式实现用户界面需要不断地编写、 调试和修改源程序，不形象直观。子程序 库函数的调用格式要随所用主语言而定， 对子程序库的使用应遵循相应主语言对子 程序或函数的调用约定。
6.2.2 基本交互任务和交互技术
交互技术是用户用交互设备把信息输入进计算 机的不同方式，而交互任务是用户输入到计算机的 一个单元信息。最基本的交互任务有四种，即：定 位、字串、选择、取数。对于一个给定的交互任务， 可用多种不同的交互技术来实现，如一个选择任务 可通过鼠标在菜单中选一项，也可用键盘输入选择 项的名字，还可以通过按一个功能键实现选择。类 似的情况是一种交互设备可用于不同的交互任务， 如鼠标既可以用于定位，也可以用于选择。因此， 交互任务是图形系统所要完成的目标，而交互技术 则是完成交互任务的手段，并且交互技术的实现在 很大程度上依赖于交互设备及其支撑环境。
{polyline1,polyline2,polygon,cycle}
中，用户希望选择对象polygon。当输入p时，反馈 显示3个元素polyline1,polyline2,polygon。直到键 入polyg后，只显示唯一的元素polygon，这时用户 就无需再继续输入剩下的字符了，确认后就唯一地 选择了polygon对象。
定量输入任务是指在某个最小值和最大值之间 指定一个数值，例如温度、时间、透明度等数值量 的输入。典型的交互式定量技术有：① 键盘输入数 值；② 调节电位器的阻值产生相应的数值；③ 用 上下翻转数字的计数器选择数值；④ 用光标移动屏 幕上的标度盘或刻度尺上的指针来确定数值。图6.2 是三维交互设备现在还不成熟，从原理上 看，不少二维交互设备，如操纵杆在旋转的 同时允许其可以移动，则可以形成三维效果。 但真正实用的三维交互设备目前已有两种， 一是基于三维传感器的三维坐标测量仪，二 是数据手套。用数据手套可以记录手指的位 置和方向以及手指的运动轨迹，这为构造真 正的三维交互式图形系统及虚拟现实环境奠 定了基础。
用子程序库设计用户接口，使用方便、 便于扩充，便于在用户自己编写的程序代 码中加入子程序库中的函数，可以充分利 用高级程序设计语言本身具有的功能，实 现用户希望产生的图形和交互处理。但是， 这种方式实现用户界面需要不断地编写、 调试和修改源程序，不形象直观。子程序 库函数的调用格式要随所用主语言而定， 对子程序库的使用应遵循相应主语言对子 程序或函数的调用约定。
6.2.2 基本交互任务和交互技术
交互技术是用户用交互设备把信息输入进计算 机的不同方式，而交互任务是用户输入到计算机的 一个单元信息。最基本的交互任务有四种，即：定 位、字串、选择、取数。对于一个给定的交互任务， 可用多种不同的交互技术来实现，如一个选择任务 可通过鼠标在菜单中选一项，也可用键盘输入选择 项的名字，还可以通过按一个功能键实现选择。类 似的情况是一种交互设备可用于不同的交互任务， 如鼠标既可以用于定位，也可以用于选择。因此， 交互任务是图形系统所要完成的目标，而交互技术 则是完成交互任务的手段，并且交互技术的实现在 很大程度上依赖于交互设备及其支撑环境。
{polyline1,polyline2,polygon,cycle}
中，用户希望选择对象polygon。当输入p时，反馈 显示3个元素polyline1,polyline2,polygon。直到键 入polyg后，只显示唯一的元素polygon，这时用户 就无需再继续输入剩下的字符了，确认后就唯一地 选择了polygon对象。
定量输入任务是指在某个最小值和最大值之间 指定一个数值，例如温度、时间、透明度等数值量 的输入。典型的交互式定量技术有：① 键盘输入数 值；② 调节电位器的阻值产生相应的数值；③ 用 上下翻转数字的计数器选择数值；④ 用光标移动屏 幕上的标度盘或刻度尺上的指针来确定数值。图6.2 是三维交互设备现在还不成熟，从原理上 看，不少二维交互设备，如操纵杆在旋转的 同时允许其可以移动，则可以形成三维效果。 但真正实用的三维交互设备目前已有两种， 一是基于三维传感器的三维坐标测量仪，二 是数据手套。用数据手套可以记录手指的位 置和方向以及手指的运动轨迹，这为构造真 正的三维交互式图形系统及虚拟现实环境奠 定了基础。
计算机图形学技术在人机交互中的应用
计算机图形学技术在人机交互中的应用随着信息技术的快速发展，计算机图形学技术在人机交互领域得到了广泛的应用。
人机交互是指人与计算机之间信息交流的过程，而计算机图形学技术则能够有效地改善这个交互过程。
本文将探讨计算机图形学技术在人机交互中的应用，以及其在不同领域中的具体应用案例。
人机交互人机交互通常是通过交互界面进行，其中图形用户界面（GUI）是最常见的一种方式。
GUI通过图形化的方式来表示数据和应用程序，使用户能够更容易地与计算机进行交互。
图形用户界面的使用使用户可以通过单击、拖放、输入文本或使用语音命令等方式与计算机进行交互。
GUI需要计算机图形学技术的支持，它包括计算机图形图像处理、计算机视觉、计算机图形学等多个领域相互支持。
这些技术可以帮助我们提供更智能化的界面，具有更直观、更友好、更灵活、更高效率等优点。
计算机图形学技术在GUI中的应用计算机图形学技术在 GUI 中的应用主要包括交互式图形处理、图形用户界面、虚拟现实等。
交互式图形处理是计算机图形学技术的关键应用之一，它既用于向用户提供真实感和交互式体验，也用于实现计算机图形图像的处理。
交互式图形处理的主要目标是能够提供一种在线编辑的方式，使用户能够在一个自然语言环境中进行编辑。
这种技术在大多数图形应用程序中都得到了广泛应用。
其中最常见的应用程序包括图像编辑、绘画、3D 建模等。
在 GUI 中，计算机图形学技术提供了用于图形导航和菜单和图标视觉设计的工具。
交互式图形处理技术可以帮助 GUI 设计师在创造人性化界面方面发挥更大的作用。
例如，使用 CAD 工具来设计产品原型，可以使设计人员质的提高工作效率。
虚拟现实是一种通过计算机图形学技术来模拟现实场景的技术，其中包括视觉、听觉、触觉等因素。
用户可以使用虚拟现实设备进入虚拟现实环境，并与虚拟场景进行交互。
虚拟现实在军事、游戏、医学以及教育等某些领域正在得到广泛应用。
计算机图形学技术在虚拟现实中的应用计算机图形学技术在虚拟现实中的应用主要包括虚拟现实场景的建立和虚拟现实交互体验的设计。
计算机图形学简明教程_第6章
图6.5 定位约束
2、方向约束
该技术用于绘制水平或垂直线段。 该技术用于绘制水平或垂直线段。绘制时 若线段终点和起点间的连线与水平线的夹角小 45° 则绘制一条水平线，大于等于45 45° 于45°，则绘制一条水平线，大于等于45°则 绘制垂直线。 绘制垂直线。
3、引力场
用光标进行选图操作时，为使光标较容易 用光标进行选图操作时， 地定位在选择区域较小的图形上， 地定位在选择区域较小的图形上，可将图形的 选择区域适当变大，点击时， 选择区域适当变大，点击时，只要光标落在选 择区域中，相应的图形即被选中， 择区域中，相应的图形即被选中，这就是引力 场的方法。 场的方法。
6.1 基本交互任务
1、定位
定位：确定平面或空间一点P的坐标。 定位：确定平面或空间一点P的坐标。 直接定位:指用定位设备直接确定点的位置， 直接定位:指用定位设备直接确定点的位置，如用键 盘输入点的坐标或在触摸屏上指定一点等。 盘输入点的坐标或在触摸屏上指定一点等。 设备：数字化仪、光笔、 设备：数字化仪、光笔、触摸屏 间接定位: 间接定位:指通过定位设备的运动来控制屏幕上的光 标进行定位， 标进行定位，如根据鼠标移动的相对距离去控制 屏幕上光标的移动，通过光标确定目标点的坐标。 屏幕上光标的移动，通过光标确定目标点的坐标。 设备：鼠标、屏幕上的光标、操纵杆、 设备：鼠标、屏幕上的光标、操纵杆、数字化仪 及键盘上的方向键。 及键盘上的方向键。
6.3.3 事件模式
输入过程与应用程序并发运行。 输入过程与应用程序并发运行。所有输入数据 或事件）都被存放在一个事件队列中， （或事件）都被存放在一个事件队列中，该队列以事 件发生的时间排序。 件发生的时间排序。用户在输入设备上完成一个输入 动作便产生一个事件。 动作便产生一个事件。应用程序可到队列中查询和提 取与其相关的事件。 取与其相关的事件。 事件模式和样本模式下的应用程序是不一样的。 事件模式和样本模式下的应用程序是不一样的。 事件模式下，当用户完成输入动作后， 事件模式下，当用户完成输入动作后，输入数据被保 存在事件模式的队列中，等待程序一一取走， 存在事件模式的队列中，等待程序一一取走，用户输 入的数据不会被丢弃。而样本模式下， 入的数据不会被丢弃。而样本模式下，输入设备不断 输入样本（如一连串点列）， ），只有被程序中的取样过 输入样本（如一连串点列），只有被程序中的取样过 程取到的数据才会得到处理，未取到的数据将被忽略。 程取到的数据才会得到处理，未取到的数据将被忽略。
交互式绘图
实验一、二维交互式画图板
预备知识： 交互式绘图程序
计算机绘图方式可分为被动式绘图和交互式绘图两种。
被动式绘图:依靠程序的运行自动产生图形的绘图方法。 主要应用于:那些已具有成熟计算模型的设计和生产过程中的图 形生成。 交互式绘图:是广泛应用的灵活的绘图方式，它允许用户通过鼠 标、键盘等交互输入设备在实时操作下进行绘图，即动态的输入 坐标、制定选择功能、设置交换参数、以及图形显示期间对图形 进行修改、删除、添加、存储等在线操作，允许用户全部徒手绘 制图形。 交互式绘图方式因能实现所见即所得的绘图效果、充分发挥人的 创造性和利用人的积累经验，在CAD、办公室自动化及许多其他 领域得到广泛应用。
参考windows自带的绘图板，实现相应功能；交互式操 作必须简单、直观。
实验工具与环境
任选一种自己熟悉的程序设计语言与集成 开发环境(VC,VB,Visual J++……)。
实验结果与日期
1、可执行文件与程序源代码 2、实验报告（包含：实验心得体会、已完 成的功能描述、未完成但希望完成的相应功 能描述）
几种典型的颜色选择方式:
实验内容
实现一个基于pc平台的交互式画图程序。
实验要求
1.实现简单二维基本图形的绘制，如直线、圆、三角 形、椭圆、 圆弧、扇形、简单文字、填充等。 2.实现图形的交互选择，如通过鼠标选择、生成、修 改物体的属性，实现对被选中的图形的交互编辑等； 3.实现图形对象的保存。 4.实现撤销/恢复功能
4、简单性
使系统易于被用户理解和接受、易于操作和使用
交互绘图技术参考：
1、 回显 2、 UNDO和REDO
1、 回显
回显作为选择对象的一种辅助方法。用户希望确定位 置数值及其数据参数回显在屏幕上，以便于选择或拾取 对象的确认。
预备知识： 交互式绘图程序
计算机绘图方式可分为被动式绘图和交互式绘图两种。
被动式绘图:依靠程序的运行自动产生图形的绘图方法。 主要应用于:那些已具有成熟计算模型的设计和生产过程中的图 形生成。 交互式绘图:是广泛应用的灵活的绘图方式，它允许用户通过鼠 标、键盘等交互输入设备在实时操作下进行绘图，即动态的输入 坐标、制定选择功能、设置交换参数、以及图形显示期间对图形 进行修改、删除、添加、存储等在线操作，允许用户全部徒手绘 制图形。 交互式绘图方式因能实现所见即所得的绘图效果、充分发挥人的 创造性和利用人的积累经验，在CAD、办公室自动化及许多其他 领域得到广泛应用。
参考windows自带的绘图板，实现相应功能；交互式操 作必须简单、直观。
实验工具与环境
任选一种自己熟悉的程序设计语言与集成 开发环境(VC,VB,Visual J++……)。
实验结果与日期
1、可执行文件与程序源代码 2、实验报告（包含：实验心得体会、已完 成的功能描述、未完成但希望完成的相应功 能描述）
几种典型的颜色选择方式:
实验内容
实现一个基于pc平台的交互式画图程序。
实验要求
1.实现简单二维基本图形的绘制，如直线、圆、三角 形、椭圆、 圆弧、扇形、简单文字、填充等。 2.实现图形的交互选择，如通过鼠标选择、生成、修 改物体的属性，实现对被选中的图形的交互编辑等； 3.实现图形对象的保存。 4.实现撤销/恢复功能
4、简单性
使系统易于被用户理解和接受、易于操作和使用
交互绘图技术参考：
1、 回显 2、 UNDO和REDO
1、 回显
回显作为选择对象的一种辅助方法。用户希望确定位 置数值及其数据参数回显在屏幕上，以便于选择或拾取 对象的确认。
第六章交互式绘图技术
6.1.5 操作的简单化
用户接口的操作应当是简单化的，这样不仅有利于用户理 解和记忆，而且可以尽量减少用户的操作失误。由此，有 两点需要注意： （1）系统只提供当前有效的菜单命令，引导用户只在有 效的范围内工作。用户不能做超出允许范围的事。系统可 以用灰化字体的方式来表示此种命令不可用或在用户单击 此命令时，计算机发出声音提醒，并且没有动作。 （2）尽量避免副作用，不要产生用户不希望的结果。可 以利用图符和窗口系统来帮助和减少记忆量。不同类的信 息可以分别放置在不同窗口内，并且不同的窗口间可以转 换。最重要的是易于用户识别，而不是用户记忆。
6.4 OpenGL中的交互式绘图技术 中的交互式绘图技术
6.4.1 选择 6.4.2 反馈
6.4.1 选择
在OpenGL中，选择机制的建立通常按照以下几 个步骤进行： （1）定义一个数组用于记录选中的结果。 （2）进入选择模式。 （3）初始化名称堆栈。 （4）定义用于选择的观察体。 （5）进行选择。 （6）退出选择模式，并处理返回的选中记录。
6.4.2 反馈
反馈与选择一样，也是OpenGL中的一种模式， 在该模式下不会在计算机屏幕上产生像素格式的 输出结果，而是把用于绘制的图元信息返回到应 用程序中。 反馈模式与选择模式的区别之处在于返回的信息 不同。 在选择模式下，被选中的图元根据其名称将返回 给一个整型数组。而在反馈模式下，将把息包括窗口坐标中变换的顶点数据、光照计算 的颜色结果以及纹理数据。
6.1.4 同一性原则
保持交互式系统的同一性是指设计系统的各个环 节时，应当遵从统一的、简单的规则。无论从信 息的显示还是命令的输入都不应当出现例外或特 殊的情况。保持系统的同一性有利于用户理解和 提高工作效率。 用户接口输入和输出部分的同一性包括许多方面。 如：在输入方面：信息输入语法保持一致。全程 命令、常用命令和各种键盘上的键代表的功能保 持同一等；在输出方面：使用同一符号、颜色表 示同一类信息，不同的颜色代表不同的信息。各 种菜单以及菜单中的项目总在同一位置等。输出 信息的格式应当前后一致。
计算机图形学课件第六章交互式绘图技术
5、菜单方式
6、图标方式 6.5.3 交互式用户接口的实现
6.5.1 界面布置 6.5.2 交互式工作方式 6.5.3 交互式用户接口的实现
1、交互式输出界面设计
（1）设计原则
①要全盘考虑显示信息内容，布局和格式等；
②反馈信息和屏幕输出应面向用户，指导用户，以满足
用户需求为目标；
③反馈信息内容应准确、简洁；
④屏幕显示和布局应美观、清楚、合理；
⑤合理安排信息在屏幕上显示顺序；
⑥显示方式一致性；
⑦合理选择文本方式和图形方式显示；
⑧使用图形、多窗口方式显示。
17
（2）屏幕显示技术
①文本式屏幕显示一般格式
a．标题引。
标题
屏幕号
b．屏幕主体。
屏幕体
c．出错信息区。
错误信息
d．状态和提示行。
状态、提示行
②问答式屏幕设计
4、减少出错的可能性
5、提供改错能力
6、面向多种技术层次
第六章 交互式绘图技术
7、减少记忆量
6.2 交互式绘图系统
6.2.1 交互式绘图系统组成
6.2.2 交互式绘图系统交互任务
6.2.3 交互式绘图系统设计原则
9
6.3 交互式绘图的交互技术
交互式绘图技术是一种处理用户输入图形数据的技术， 可分为三类：
第六章 交互式绘图技术 6.5 交互式绘图系统构造方法 6.5.1 界面布置 6.5.2 交互式工作方式 6.5.3 交互式用户接口的实现
14
6.5.1 界面布置
界面布置包括屏幕划分、显示内容、颜色搭配等
1、屏幕划分：如图
菜单区 图形显示区
提示区
图形 显示区
提示区
交互式绘图技术
– 2、点击绘制按钮，修改绘制状态：
• View类中 m_ToolIndex = DRAWRECT;
– 3、OnLButtonDown函数
– 4、OnMouseMove函数
– 5、View类的OnDraw中增加绘制矩形的代码
• 交互绘制折线的步骤：
– 1、添加折线类CPolyline，增加成员变量和成 员函数 – 2、 Doc类中增加折线动态数组，用于存放绘 制的折线
• 如果距离的平方小于16，表示该线段被拾取， b_Selected = true
– 3、OnLButtonDown函数
• 调用每条线段中的SelectByPoint函数
实验四
• • 实验项目名称：交互绘图程序 实验日期：2010年6月3日、6月10日 1.2节
•
实验内容：
– 实现线段、矩形、折线（polyline）、多边
– 2、OnPrepareDC中设定窗口到视口的映射， 其会在OnDraw之前被调用 – 3、OnLButtonDown：
• 记录窗口区矩形MapRc的左上坐标(逻辑值)
– 4、OnLButtonUp：
• 记录窗口区矩形MapRc的右下坐标(逻辑值) • Invalidate();
– 5、OnMouseMove
一是控制坐标轴Y的方向；二是坐标系统的单位长度
映射模式 MM_TEXT（默认） 逻辑单位 1象素
•
• •
MM_LOMETRIC
MM_HIMETRIC MM_LOENGLISH
0.1mm
0.01mm 0.01英寸
↑
↑ ↑
•
•
MM_ANISOTROPIC
MM_ISOTROPIC
不固定
计算机图形学人机交互绘图技术共32页
计算机图形学人机交互绘图技术
•
26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
•
28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
谢谢！
•
29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
•
30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
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26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
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28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
谢谢！
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29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
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30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
最新交互式绘图技术
7.3.7 拖动
拖动是将图形对象在空间移动的过程动态地、连续 地表示出来，直到满足用户的位置要求为止。
实现拖动是把图形(符号)依附于光标上，使图形跟着 光标移动，直到移至所需位置，再把符号与插入的 目标图形的其余部分对准。在许多应用场合，拖动 技术的使用可以使设计人员不必进行多次定位尝试 就能满意。在三维场景中，用户控制下的物体的平 移、旋转、缩放的动态显示也可由此功能实现。
• 当某设备被置成事件输入模式后，程序和设备便同时工作， 用户可以采取超前输入方式，即用户可以在应用程序需要 数据之前开始输入，这样可以节约交互时间。
7.2.4 输入模式的组合使用
以上三种输入模式各有其特点和适用的情况，而 在一个实际的应用程序中往往可应用几个不同的输 入设备分别在几种不同的输入模式下工作，以便方 便地完成交互输入。
• 在这种模式中，应用程序和输入设备交替工作，当 系统要求输入而用户没有及时输入时，则整个程序 被挂起以等待输入。所以，在设计系统时，若要求 用户输入则应该安排相应的显示信息以提示用户输 入。字符和数据的输入适合采用这种方式。
7.2.2 采样模式
• 在采样模式下，应用程序和输入设备同时工作。当输入设 备工作时存储输入数据且不断地更新当前数据，当程序要 求输入时，程序则对当前数据值进行采样。一种设备一旦 被设置成采样输入方式，则不用等待程序的输入语句就可 以开始输入数据。
3、一致性
一致性原则是指在设计系统的各个环节时，应遵从统一的规 则，保证不出现例外情况。
实现一致性的方法是对整个系统进行自顶向下的总整体设计， 定义出统一的风格。系统内部各个部分应具有相同的风格和 用户通讯，用户界面体现出与用户交互的一个统一的观点。 在输出部分，一个特定的图符应该始终只有一个固定的含义 而不能依靠上下文而有所改变；使用一种颜色编码从而使相 同的颜色在不同的情况下不会有不同的含义；状态信息显示 位置和菜单位置相对固定使用户不必总要寻找等。对输入部 分，键盘上的功能键、控制键以及鼠标器上的按钮的定义应 前后一致；保持交互命令功能的统一；对于全程命令如帮助、 状态取消等命令可随时发出等。一个复杂的、不一致的模型 不仅难以被用户理解，而且工作效率很低。
第8讲(1) 交互式绘图
1、基本绘图 三种方式启动交互式绘图工具 1）命令窗口输入：plottools 2）点击start/MATLAB/plot tools 3）直接从图形窗体中打开show plot tools 按钮
交互式绘图工具分为四大部分
图形调色板： 图形调色板： 选择曲线类 型、窗口分 割、数据选 择与注释等 图形窗体：显示绘 图结果 显示当前 窗体中绘 制曲线的 对象列表
对图形注 释文本、 设置坐标 ห้องสมุดไป่ตู้信息
对照课本p210-p230 例6-1： clear randn('state',27); startprice=50; fracreturns1=0.0015*randn(200,1)+0.0003; x=[startprice;1+fracreturns1]; prices1=cumprod(x); t=(1:length(prices1))'; randn('state',7) fracreturns2=0.0015*randn(200,1)+0.0003; x=[startprice;1+fracreturns2]; prices2=cumprod(x);
命令窗口显示命令： 命令窗口显示命令： contour (x, 'DisplayName', 'x', 'ZDataSource', 'x'); figure(gcf)
在绘制图形的同时，在命令窗口显示相应的命令
6.2.2 交互式绘图工具 工作空间浏览器对数据可视化只能限于单 一变量的可视化， 一变量的可视化，对于变量对变量等复杂 的绘图并不支持 利用交互式绘图工具
MATLAB绘图之二 绘图之二 ——交互式绘图 交互式绘图
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6.5 交互式绘图系统构造方法 6.5.1 界面布置 6.5.2 交互式工作方式 6.5.3 交互式用户接口的实现
1、交互式输出界面设计
（1）设计原则
①要全盘考虑显示信息内容，布局和格式等；
②反馈信息和屏幕输出应面向用户，指导用户，以满足
用户需求为目标；
③反馈信息内容应准确、简洁；
④屏幕显示和布局应美观、清楚、合理；
第六章 交互式绘图技术 6.5 交互式绘图系统构造方法 6.5.1 界面布置 6.5.2 交互式工作方式 6.5.3 交互式用户接口的实现
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6.5.1 界面布置
界面布置包括屏幕划分、显示内容、颜色搭配等1、Biblioteka 幕划分：如图菜单区 图形显示区
提示区
图形 显示区
提示区
菜单区
×××× ××××
××
(a)对称式
组成： ①窗口管理程序。 ②窗口系统。
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应用 程序1
用户
应用 程序2
应用 程序3
窗口 管理器
高级 图形包
终端仿 真程序
客户程序
窗口系统和图形包
服务器
操作系统
硬件
窗口系统与应用程序之间关系
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思考题：
? 构图技术有哪几种？你认为哪一种技术 最容易实现？为什么？
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1
? 在被动式绘图中，程序和图形具有相对固定的联
系，程序的直接运行结果就是某个预定的图形，操作 员不能对运行中的程序进行干预，要想改变图形必须 从修改源程序做起。即重新编辑、编译、连接、运 行……。
?
这种工作方式对于某些方面可能是不方便的，例
如在总体设计、造型设计、外观设计以及建筑设计等
场合下，往往需要凭借直观边作设计边调整，这就需
第六章 交互式绘图技术
6.1 概述
一、计算机绘图方式
第六章 交互式绘图技术
1、被动式绘图
依靠程序运行自动产生图形
6.1 概述 6.2 交互式绘图系统
的绘图方式；
6.3 交互式绘图的交互技术
图形在生成过程中，操作者
6.4 输入控制方式 6.5 交互式绘图系统构造方法
无法对图形进行操作和控制。
如C语言绘图
晰，并提高运行效率。 ④充分利用窗口系统，进行多窗口的设计。
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（2）窗口操作
对一个窗口操作有： 建立－>保留－>恢复－>拖动－>关闭
（3）窗口管理系统 定义：管理屏幕空间，使多种程序利用屏幕空间而
不相互干扰。 作用：a、为显示终端开出不同窗口；
b、在窗口内可显示结果； c、改变屏幕窗口区域、大小、位置； d、可生产弹出式或下拉式菜单对话窗。
2、交互式绘图系统硬件： 除主机外，主要对的图形交互式设备就是图形输入
设备和输出设备，如键盘、鼠标、数字化仪等
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6.2.2 交互任务
包括定位、选择、文本输入和数值输入
1、定位交互任务：为应用程序指定一个位置量 2、选择交互任务：从选择集中选择一个元素项目 （1）固定选择集，如命令、属性和目标选择集 （2）变化选择集，如目标实体选择集，包括命名和指定
4、橡皮筋法：在起点确定后，光标移出去定终点时， 在屏幕上始终显示一条连结起点和光标中心的直线
5、拖动法：用光标将形体在空间移动至任一位置
+
+
+
按动按钮 选中物体
移动光标 也移动物体
当物体正确定 位时按钮停止
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6.3.2 拾取技术
当屏幕上有几个图形显示时，要处理某一图形，此 时我们只需点取此图形，表示现在要处理该图形。如点 取图形上一点、划长方形框处理框内图形。
+
+
+
高亮度选择点
划定长方形框选择
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6.3.3 菜单技术
1、采用菜单技术的优点： （1）菜单可清楚显示出用户所能选择功能，如绘图菜单 （2）用菜单不会出现错误命令 （3）菜单使用十分灵活
2、菜单分类： （1）主菜单：在屏幕某区域，始终显示在屏幕上 （2）下拉式菜单 （3）弹出式菜单
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6.5 交互式绘图系统构造方法
(b)非对称式
屏幕划分
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2、字型选取：中文或英文、字体 3、颜色选取 4、窗口：屏幕上可划分大小不同窗口，方便交互式对话 5、菜单：用菜单表示程序中各种功能
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6.5.2 交互式工作方式
1、固定输入/输出方式
2、问答方式 3、表处理方式
第六章 交互式绘图技术
4、命令语言
5、菜单方式
6、图标方式 6.5.3 交互式用户接口的实现
⑤合理安排信息在屏幕上显示顺序；
⑥显示方式一致性；
⑦合理选择文本方式和图形方式显示；
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（2）屏幕显示技术
①文本式屏幕显示一般格式
a．标题引。
标题
屏幕号
b．屏幕主体。
屏幕体
c．出错信息区。
错误信息
d．状态和提示行。
状态、提示行
②问答式屏幕设计
一问一答，问答分开
③信息屏幕设计
包括输人命令的反馈、程序的运行结果、出错信息以及帮
当需要绘制水平和垂直直线段时，运用水平和垂直约束 技术可以避免由于人眼或定位设备带来的误差
+
+
移
+
动
光
标
按下 按钮 开关
方向约束 10
3、引力场法：如果要从已知直线上一点再画一条直线，
可以在每一条直线围一条区域，当光标移到这个区域时
，就自动被直线上最近一个点代替
+ +
+ +
+
利用引力场法使线段互联 橡皮筋法
构图技术 拾取技术 菜单技术
第六章 交互式绘图技术
6.3 交互式绘图的交互技术 6.3.1 构图技术 6.3.2 拾取技术 6.3.3 菜单技术
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6.3.1 构图技术
构图技术是指建立或修改物体的几何模型的技术， 它可以通过选择作图命令和指定一系列定位点进行作图。
常用构图技术有： 1、定位法：
用定位设备来确定要显示物体或字符串位置 2、约束法：
第六章 交互式绘图技术
6.2 交互式绘图系统 6.2.1 交互式绘图系统组成 6.2.2 交互式绘图系统交互任务 6.2.3 交互式绘图系统设计原则
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1、交互式绘图系统软件 （1）应用数据库：存放图形几何信息数据（大小、尺寸 等）、属性数据（线形、颜色等）和非几何数据（文字、 数值等） （2）图形系统：提供各种图形功能的程序（如AutoCAD） （3）应用程序：交互式绘图系统的核心，为各种应用 界面而设计
4、减少出错的可能性
5、提供改错能力
6、面向多种技术层次
第六章 交互式绘图技术
7、减少记忆量
6.2 交互式绘图系统
6.2.1 交互式绘图系统组成
6.2.2 交互式绘图系统交互任务
6.2.3 交互式绘图系统设计原则
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6.3 交互式绘图的交互技术
交互式绘图技术是一种处理用户输入图形数据的技术， 可分为三类：
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形式：
①以程序库的形式向用户提供基本的窗口管理库函数， 这种类型的系统功能较简单，图形技术应用较少。
②以集成操作环境为特点的窗口系统。这种操作系统就 是以窗口形式进行各种操作，它具有统一的用户界面，并 有一套完整的软件开发工具。
③建立在分布系统上的窗口系统，它既具有集成操作环 境的特点，又具有网络透明性。
2、灵活方便运行程序 一个应用程序会有不同的应用功能，用户可以根据
需要方便的选择所需功能。 交互式技术在计算机图形学中非常重要，因此又把
计算机图形学称为交互式计算机图形学。
Computer Graphics?Interactive Computer Graphics
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6.2 交互式绘图系统
6.2.1 交互式绘图系统组成 交互式绘图是在交互软件 的支持下，通过交互绘图 设备由操作员和计算机对 话而随机进行的绘图。 交互式绘图系统由软件和 硬件两部分组成。
要采用交互式绘图进行工作。
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2、 交互式绘图 允许用户动态对显示图形进行修改，改变图形参数、
颜色、比例等。如AutoCAD就是一款著名的交互式绘图 软件
随着计算机绘图技术的广泛应用，交互处理已经是必 不可少的内容。
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二、交互式绘图特点
1、可以及时交换信息 a、对计算机应用程序：可根据用户选择内容决定程序 流向，即程序如何运行 b、对用户来说，可以根据提示内容输入选择
助信息等。
④程序控制屏幕设计
程序控制屏幕提供给用户用来监视、操纵或控制系统的运
行。 如命令语言、菜单等。
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窗口设计原则： ①对简单系统或为生疏型用户使用，设计瓦片式窗口便
足够了，在完成同样功能下能够减少不必要复杂性； ②可以利用窗口进行任务切换，但应该尽可能减少任务
切换次数，以减少系统开销，提高运行速度； ③删除与现在任务无直接关系的窗口，以使屏幕显示清
两种方式 3、文本交互任务：输入字符串 4、定值交互任务：输入某一范围内数值
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6.2.3 设计原则
1、设计一致性
系统各个环节应统一、简单、方便使用；
2、简单易学
操作步骤简单，随时对用户进行提醒，有帮助命令等；
3、提供反馈
要求：a、反应越快越好
b、对于一些大量计算不能及时反应，需给出计
算机正常工作指示，以免用户误认为操作不当