第3章计算机图形处理技术
青科大第三章图形处理
镜像变换 -1 0 0 0 1 0 0 0 1
P’ = (X’，Y’，1)=(-X，Y，1)
讨论： 1) 当 A = -1，D = 1 时，以 Y 轴为对称轴进行镜 像。 2) 当 A = 1，D = -1 时，以 X 轴为对称轴进行镜 像。 3) 当 A = -1，D = -1 时，以原点为对称中心进 行镜像。
比例变换 A 0 0 E 0 0 0 0 0 0 I 0 0 0 0 1
X’ = AX Y’ = EY Z’ = IZ
错切变换 1 B C D 1 F G H 1 0 0 0 0 0 0 1
X’ = X + DY + GZ Y’ = Y + BX + HZ Z’ = Z + CX + FY
旋转变换 1) 绕X轴逆时针旋转α角 1 0 0 0 cosα sinα 0 -sinα cosα 0 0 0
其中： a = (Xs –Xsl) / (Xwr –Xwl) b = Xsl – Xwl * (Xsr – Xsl) / (Xwr – Xwl) c = (Ysr –Ysl) / (Ywr –Ywl) d = Ysl – Ywl * (Ys–Ysl) / (Ywr–Ywl)
讨论： a和c分别是X坐标和Y坐标的比例系数，如 果这两个系数不相等，图形就会发生变形而失 真。为了保证即使在两者的形状不相似的情况 下，显示的图象也不失真，可以在坐标变换中， 让Xs和Ys按同一个比例系数进行变换。而为了 保证让物理窗口内的图形能全部在视图区内显 示出来，可采用最小系数法，即取两个系数当 中较小的那个作为比例系数进行缩放。
问题的提出
要画出确定的、立体感很强的三维图形， 就必须将那些被不透明的面和物体所遮挡的 线段或面移去，这就是所谓的隐藏线或隐藏 面的消隐处理。消隐可分为凹体消隐和凸体 消隐。
CAM CAD考试题
机械CAD/CAM习题第一章 CAD/CAM技术概述选择题1．下述CAD/CAM过程的操作中，属于CAD范畴的为（ A ）。
CAD范畴几何造型工程分析仿真模拟图形处理A.模拟仿真B.CAPPC.数控加工D.GT2.下述CAD/CAM过程的操作中，属于CAD的范畴的是（ D ）。
A.CAPP B．CIMSC．FMS D．几何造型3．以下不属于CAD/CAM系统的基本功能的是（ D ）。
人机交互图形显示存储输入输出A.图形显示功能B. 输入输出功能C. 交互功能D. 网络功能4. 以下不属于输出设备的是（ A ）A. 操纵杆B. 打印机输入设备：操纵杆光笔数字化仪鼠标键盘C. 绘图机D. 显示器输出设备：绘图仪图形终端打印机硬盘机磁带机5. 以下软件中，（ C ）是操作系统。
A. Word2000B. Autocad 几何建模工具SOLIDworks/dge pro/e ug-iiC. Windows95D. Pro-E 操纵系统 Windows98 Windows2000 WindowsNT PCDOS6. 计算机辅助制造进行的内容有（ C ）（工程绘图几何建模计算分析优化设计有限元分析计算机辅助工艺设计数控编程动态仿真计算机辅助测试技术工程数据管理）A. 进行过程控制及数控加工B. CADC. 工程分析D. 机床调整7.应用软件是在操作系统、( C )基础上针对某一专门的应用领域而研制的软件.A. CAD 软件B. CAM软件C. 支撑软件D. 编译系统8．（ D ）是CAD/CAM系统的核心。
A. 系统软件B. 支撑软件C. 应用软件D. 数据库9.机械CAD/CAM系统中，CAE是指（ C ）。
A.计算机辅助设计B.计算机辅助制造C.计算机辅助工程分析D.计算机辅助工艺过程设计10.把CAD和CAM的信息连接起来，实现CAD/CAM一体化的关键性中间环节是（ C ）A. CADB. CAMC. CAPPD. CAE填空题：1.CAD/CAM系统是由: 人、硬件和软件组成。
计算机图形图像处理
图像在计算机内的表示方法。
8.2.1 图像表示与存储技术
调色板
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8.2.1 图像表示与存储技术
调色板 调色板由红、绿、蓝三种基本颜色实现调色，每种颜色 被分成浓淡共256种级别（0到255）。 不同的颜色值还具备色调（色彩纯度）、饱和度（色彩 浓度）、亮度（色彩2暗程度）等属性，其取值范围也对应 为0到255。 对红、绿、蓝三种基本色彩取不同值混合就可产生 256×256×256=224种颜色，这就是真彩色。
显示卡（见下图）
是图像处理工作必备的装置，它负责将 CPU 送来的影 像资料处理成显示器可以理解的格式，再送到显示屏幕 上形成影像。图像处理工作中选用的显示卡必须配备足 够的专用显存和相应的图形图像处理加速芯片，具备一 定图像预处理能力，而不是仅单纯的作为一个显示接口 设备。
8.1.2 图形图像处理的硬件设备
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8.2.1 图像表示与存储技术
典型的矢量图像格式有： (1) swf格式 ：利用Flash我们可以制作出一种后缀名为 swf（Shockwave Format）的动画，这种格式的动画图像能 够用比较小的体积来表现丰富的多媒体形式。在图像的传输 方面，不必等到文件全部下载才能观看，而是可以边下载边 看，因此特别适合网络传输。 (2) wmf格式：wmf (Metafile) 是一种矢量图形格式， Word中内部存储的图片或绘制的图形对象属于这种格式。 无论放大还是缩小，图形的清晰度不变，wmf是一种清晰简 洁的文件格式。
返回内容提要
8.2.1 图像表示与存储技术
(4)emf格式：emf（Enhanced Metafile）是微软公司为了弥 补使用wmf的不足而开发的一种Windows 32位扩展图元文 件格式，也属于矢量文件格式，其目的是欲使图元文件更加 容易接受。 (5)dxf/dwg/dwf格式：这三种格式都是AutoCAD中的矢量文 件格式，它们以ASCII码方式存储文件，在表现图形的大小 方面十分精确。许多软件都支持dxf格式的输入与输出。
计算机应用基础实训第3章 图文信息处理技术
3-39所示。
第二部分
综合实训
实训3 表格处理
实训目的
(1)掌握表格的创建、输入和编辑方法。
(2)掌握表格的格式化操作。
(3)掌握表格的计算、排序功能。
第二部分
综合实训
实训3 表格处理
实训任务
第二部分
综合实训
实训3 表格处理
1.表格的创建和编辑
第二部分
综合实训
实训3 表格处理
2.表格的格式化
（5）关闭文档
第一部分
学习指导
技能指南
2.编辑文档
（1）打开文档
（2）选定文本 （3）插入或修改文本
（4）复制与移动文本
（5）撤销与恢复
（6）查找与替换
（6）查找与替换
第一部分
学习指导
技能指南
3.文字排版 （1）字符格式化
第一部分
学习指导
技能指南
3.文字排版 （2）段落格式化
第一部分
学习指导
实训任务
新建一个Word文档，进行文本的编辑操作，并给该
文档设置打开与修改密码。
第二部分
综合实训
实训2 文档的排版
实训目的
(1)掌握文档字符格式的设置方法。
(2)掌握文档段落格式的设置方法。 (3)掌握文档页面格式的设置方法。
(4)掌握分栏、项目编号和符号等特殊格式的设置方法。
第二部分
综合实训
实训2 文档的排版
实训目的
(1)掌握文档字符格式的设置方法。
(2)掌握文档段落格式的设置方法。 (3)掌握文档页面格式的设置方法。
(4)掌握分栏、项目编号和符号等特殊格式的设置方法。
第二部分
综合实训
实训2 文档的排版
第3章 图像处理基础
第3章 图像处理技术 章 1. 栅格图像 栅格图像使用像素点来表现图像，每个像素都有特定 的位置、颜色值，像素自左而右、自上而下排列成一 个方阵。 栅格图像会存储整个点阵每个亮点的各种属性，描述 大量细节，因此数据存储量相当庞大，但可以直接显 示输出。 栅格图像的绘制需要从存储数据中读出每位数逐个绘 制到图像中。栅格图像画质细腻、层次感强、细节存 储较多，表现力很强。
第3章 图像处理技术 章 3. 矢量图像 矢量图用一系列计算机指令来表示一幅图，如画点、 画线、画曲线、画圆、画矩形等。这种方法实际上是 以数学方法来描述一幅图，然后变成许许多多的数学 表达式，再经过编程后，用语言来表达。在计算显示 图时，往往能看到画图的过程。
图3-4
第3章 图像处理技术 章 4. 栅格图像和矢量图像的对比 (1) 图像缩放
第3章 图像处理技术 章
第3章 图像处理技术 章
3.1 概述 3.2 图像文件格式 3.3 图像的获取与处理
第3章 图像处理技术 章
3.1 概述
3.1.1 灰度图与彩色图 1. 色彩的三要素 彩色光作用于人眼，使之产生彩色视觉。为了能确切 地表示某一彩色光的度量，可以用亮度、色调和色饱和度 等三个物理量来描述，并称之为色彩三要素。 1) 亮度 亮度是描述光刺激人眼时引起视觉的明暗程度。一般 说来，彩色光辐射的功率越大，亮度越高；反之，亮度越 低。对于不发光的物体，其亮度取决于反射光功率的大小。
第3章 图像处理技术 章 2. 栅格图像的重要参数 (1) 分辨率 屏幕分辨率：指计算机屏幕上最大显示区域水平和垂 直方向上的像素点数。如800×600表示屏幕可以显示 800行，600列，即480000个像素。 图像分辨率：指图像数字化时在水平、垂直方向上的 像素个数，它与屏幕分辨率未必相同。若图像尺寸为 200×100，则它在分辨率为800×600的屏幕上显示只占 屏幕的1/24。 像素分辨率：指一个像素点的长和宽的比例。像素点 尽可能长宽相等，使之成为正方形，否则图像就会变 形。在像素分辨率不同的机器间传输图像时会产生图 像变形。
计算机图形学第3章
H os pital
F ire s tat ion
3.恰当地使用各种表示方法进行选择性信息显示。 如 加框 ，加亮，闪烁，动画，变色等
3.1.3 反馈
反馈：就是动态地显示系统运行中所发生的一些变化，
以便更有效地进行交互作用。
反馈是计算机与用户对话的一个基本成分，用来帮助 用户对系统进行操作。
3.1.8 视觉效果设计 视觉效果设计涉及用户接口的各个方面，如屏幕的 布局、色彩的使用、信息的安排等等，这里强调的 是色彩的使用。 选择色彩对比时以色调对比为主。
就色调而言，最容易引起视觉疲劳的是兰色和紫色， 其次是红色和橙色；而黄色、绿色、蓝绿色和淡青 色等色调不容易引起视觉疲劳。 为减轻视觉疲劳，应在视野范围内保持均匀的色彩 的明亮度。
程序工作 数据采样 数据缓冲区 输入设备工作 数据生成
3. 事件模式（event mode） 程序和被置成事件方式的设备分别同时独立工作。 每次用户在输入设备上完成一个输入操作以及形成的数据叫做 一个事件； 一般一个事件发生时，往往来不及进行处理，于是，就要把事 件按先后次序排成队列，即把输入的信息及该设备的编号等便 被存放到事件队列中等待程序的处理。不同的应用程序可到队 列中来查询和提取与之有关的事件。
定位设备分为三类： 直接设备和间接设备 （ToutchScreen）
• 绝对坐标设备和相对坐标设备 （Digitizer）
连续设备和离散设备 （KeyBoard）
手柄 操纵杆
定位方法：
定位是确定平面一点(x, y)或空间一点(x, y, z)的坐标。 直接定位 直接定位是用定位设备直接指定某个点的位置,如键盘输入。直 接定位方法可以准确地给点定位. 间接定位 间接定位指通过定位设备的运动控制屏幕上的光标进行定位。如 在移动鼠标时，根据鼠标移动的相对距离去控制屏幕上光标的移 动。
计算机图形学第3章-基本光栅图形生成算法
• 用操作系统的绘图功能 • 如Windows中Win32API中就提供了基本的绘图功能
• 在数学上，理想的直线是一条由无穷多个无限小的连续的 点组成。
• 在光栅显示平面上，我们只能用二维光栅格网上尽可能靠 近这条直线的象素点的集合来表示它。每个象素具有一定 的尺寸，是显示平面上可被访问的最小单位，它的坐标x 和y只能是整数，也就是说相邻象素的坐标值是阶跃的而不 是连续的。
������������ − ������������ = 20
第二步：在x轴方向上每次的变化量为∆������ 变化量为∆������ = ������������−������������ = 0.65
=
������������−������������ ������
=
−1，则y轴方向的
������
• DDA算法描述
• 设(xs,ys)和(xe,ye)分别为直线的起点坐标和终点坐标，则：
直线的斜率
=
∆������ ∆������
=
������������ ������������
− −
������������ ������������
• 可通过计算由x方向的增量 ∆������ 引起y的改变来生成直线。
由������������+1 = ������������ + ∆������，得到：
������������+1
=
������������
+
������ ������
×
∆������
=
������������
图形图像处理第四版第三章课后题答案
图形图像处理第四版第三章课后题答案一、填空题（每空1分，共30分）1、计算机图形学是用计算机建立、存储、处理某个对象的模型，并根据模型产生该对象图形输出的有关理论、方法与技术。
2、计算机图形系统功能主要有计算功能、存储功能、输入功能、输出功能、交互功能。
3、区域的表示有内点表示和边界表示两种形式。
4、字符裁剪的策略有串精度裁剪、字符精度裁剪、基于构成字符最小元素的裁剪。
5、图形软件系统提供给用户的三种基本输入方式包括请求方式、采样方式、事件方式。
6、常见的图形绘制设备有喷墨打印机、笔式绘图机、激光打印机。
7、字符生成常用的描述方法有点阵式和轮廓式。
8、在交互式图形输入过程中，常用的控制方式有请求、样本、事件和混合四种形式。
9、用于八连通区域的填充算法可以用于四连通区域的填充，但用于四连通区域的填充算法并不适用于八连通区域的填充。
10、能够在人们视觉系统中形成视觉印象的对象称为图形。
二、不定项选择题（每题2分，共20分）1、计算机图形显示器一般使用（A）颜色模型。
(A)RGB （B) CMY(C)HSV （D) HLS2、计算机图形系统功能不包括（D）。
(A)计算功能（B) 存储功能(C)交互功能（D)修饰功能3、多边形填充算法中，正确的描述是（ABC）(A)扫描线算法对每个象素只访问一次，主要缺点是对各种表的维持和排序的耗费较大(B)边填充算法基本思想是对于每一条扫描线与多边形的交点，将其右方象素取补(C)边填充算法较适合于帧缓冲存储器的图形系统(D)边标志算法也不能解决象素被重复访问的缺点4、在交互式图形输入过程中，常用的控制方式不包括（C）。
(A)样本（B)事件(C)交互（D)混合5、下列有关平面几何投影的叙述，错误的是（D ）（A）透视投影又可分为一点透视、二点透视、三点透视（B）斜投影又可分为斜等测、斜二测（C）正视图又可分为主视图、侧视图、俯视图（D）正轴测又可分为正一测、正二测、正三测6、视频信息的最小单位是（A ）（A）帧（B）块（C）像素（D）字7、在透视投影中，主灭点的最多个数是（C）（A）1（B）2（C）3（D）48、扫描线多边形填充算法中，对于扫描线同各边的交点的处理具有特殊性。
计算机图形学课后答案第三章
第三章答案3.1 修改Bresenham 算法，使之可绘制具有实线、虚线和点线等各种线型的直线，并且要求从键盘输入两端点坐标，就能在显示器屏幕上画出对应直线。
答案：（略）3.2 圆弧生成算法中，Bresenham 算法比正负法更合理的原因？答案：设圆的半径为R ，圆心在原点，则对于正负法，决定下一点走向的判别式为222(,)F x y x y R =+-，判别准则为：(,)0F x y ≤时，下一步取当前点的正右方的点；(,)0F x y >时，下一步取当前点正下方的点。
即若当前点在圆内，则下一步向圆外走；若当前点在圆外，则下一步向圆内走。
而对于Bresenham 算法，判别式为2222221111()()(1)(1)(1)i i i i i i i d D H D L x y R x y R ----=+=++-+++--判别准则为： 0<i d 时，下一步取当前点的正右方的点；0i d ≥时，下一步取当前点的正下方的点。
这说明Bresenham 算法在候选的两个像素中，总是选定离圆弧最近的像素为圆弧的一个近似点，因此，Bresenham 算法比正负法决定的像素更合理。
3.3 假设圆的中心不在原点，试编写算法对整个圆进行扫描转换。
答案：假设圆的方程为：222()()x a y b R -+-=，先用正负法、Bresenham 算法和圆的多边形迫近法这三种方法中的任一种生成圆心在原点的圆，再分别将x ，y 的坐标值加上a ，b ，得到的平移后的圆即所求的结果。
3.4 多边形的顶点和点阵表示各有什么优缺点？答案：顶点表示是用多边形的顶点序列来描述多边形。
该表示几何意义强、占内存少、几何变换方便；但它不能直观地说明哪些像素在多边形内，故不能直接用于面着色。
点阵表示用位于多边形内的像素的集合来描述多边形。
该方法虽然没有多边形的几何信息，但便于用帧缓存表示图形，可直接用于面着色。
3.5 在多边形的扫描线算法中，是如何处理奇点的？答案：为使每一条扫描线与多边形P 的边界的交点个数始终为偶数，规定当奇点是多边形P 的极值点时，该点按两个交点计算，否则按一个交点计算。
计算机图形学-第三章-变换及裁剪
(x,y)点对应的齐次坐标为三维空间的一条 直线
xh hx
yh
hy
zh h
7
齐次坐标的作用
1. 将各种变换用阶数统一的矩阵来表示。提供了用矩阵 运算把二维、三维甚至高维空间上的一个点从一个坐 标系变换到另一坐标系的有效方法。
2. 便于表示无穷远点。
例如：（x h, y h, h)，令h等于0
25
3 规格化设备坐标系 用于用户的图形是定义在用户坐标系里，
而图形的输出定义在设备坐标系里，它依赖于 基体的图形设备。由于不同的图形设备有不同 的设备坐标系，且不同设备间坐标范围也不尽 相同， 例如：分辨率为1024*768的显示器其屏幕坐标的 范围：x方向为0~1023，y方向为0~767，分辨 率为640*480的显示器，其屏幕坐标范围为：x 方向0~639，y方向0~479
y 1)，则
1 0 0
P'x' y' 1 x y 1 0 1 0 x
Tx1
Ty1
1
y 1Tt1
经第二次平移变换后的坐标为P*(x* y* 1)
P * x *
y * 1 x'
y'
1
1 0
0 0 1 0
Tx
2
Ty 2
1
1 0 0 1 0 0
x y 1 0 1 0 0 1 0 x y 1 Tt1Tt2
44
关于透视投影
一点透视投影
两点透视投影
三点透视投影
45
内容
二维变换 三维变换 裁剪
二维线裁剪 二维多边形裁剪 文本裁剪 三维裁剪 关于三维变换与裁剪
46
三维变换流程图
图形图像处理 概述
CAD另一个非常重要的研究领域，是基于工 程图纸的三维形体重建。 三维形体重建就是从二维信息中提取三维信 息，通过对这些信息进行分类、综合等一系列处 理，在三维空间中重新构造出二维信息所对应的 三维形体，恢复形体的点、线、面及其拓扑关系， 从而实现形体的重建。
47
图形化的用户接口 一个友好的图形化用户界面能大大提高软件的 易用性，随着Apple公司图形化操作系统的推出，特 别是微软windows操作系统的普及，标志着图形学已 经融入计算机的方方面面。 如今，在任何一台普通计算机上都可看到图形学 在用户接口方面的应用，操作系统和应用软件中图 形、图标和动画的广泛使用，使程序直观易用。很 多软件，不用看说明书，根据它的图形界面指示就 可进行操作。 目前正在研究下一代用户界面，开发面向主流 应用的自然、高效多通道的用户界面。研究多通道 语义模型、多通道整合算法及其软件结构和界面范 式是当前用户界面和接口方面研究的主流方向，而 图形学在其中起主导作用。
12
1.2
计算机图形学的发展与应用
计算机图形学的发展
1.2.1
计算机图形学的研究起源于美国麻省理工学院 (MIT,Massachusettes Institute of Technology)，20 世纪50年代初到60年代中期，麻省理工学院积极从 事计算机辅助设计/制造技术研究。计算机图形 (Computer Graphics)一词在1962年美国麻省理工学 院林肯实验室的Ivan E.sutherland发表的一篇题为 “Sketchpad:一个人—机通信的图形系统”的博士 论文中首次使用。它证明了交互式计算机图形学是 一个可行的、有用的研究领域，从而确立了计算机 图形学作为一个崭新的学科分支的独立地位。
计算机辅助绘图第3章
第三章 图形的绘制与编辑
（2）绘制内接三角形
点击 图标，调用直线 命令，开启对象捕捉，捕捉 大三角形边长中点，依次画 出三条直线，完成内接三角
形的绘制，如图3-3所示。
图3-3 绘制内接三角形
计算机辅助绘图
第三章 图形的绘制与编辑
（3）绘制大三角形角 平分线
调用直线命令，开启 端点和中点捕捉，绘制大 三角形的三条角平分线， 如图3-4所示。
调用圆弧命令后，选择A为起点，
O为圆心、B为终点绘制出内侧
圆弧线。
图3-54 绘制圆弧线后的图形
计算机辅助绘图
第三章 图形的绘制与编辑
（7）修剪和删除图 中的多余线段
使用删除命令和修
剪命令，将图中的多
余线段予以删除，最
终形成如图3-55所示
的图形。
图3-55 删除和修剪多余线条后的图形
计算机辅助绘图
计算机辅助绘图
第三章 图形的绘制与编辑
3．命令分析
该任务图形用到的命令有： 多边形命令、偏移命令、阵列命令、修剪命令、 绘圆命令、图形填充命令。
计算机辅助绘图
第三章 图形的绘制与编辑
4．绘图过程
（1）绘制大三角形 点击图标 ， 调用多
边形命令，绘制三角形， 如图3-20示。
图3-20 绘制大三角形
计算机辅助绘图
第三章 图形的绘制与编辑
3.3 绘制平面图形实例3
1．任务
绘制如图所示图形, 不标注尺寸。
计算机辅助绘图
第三章 图形的绘制与编辑
2．图形分析
本图形主体是由R10,R20,R30,R40,R60五个同 心圆组成，其中R30的圆周上均布3个R５圆， R60的大圆周上均布４个R8和R12同心圆。R60 大圆与R12圆交接处圆角半径为R3。
第3章 图形图像输入输出设备
3.3.1 扫描仪的分类 按其所支持的颜色分类，可以为单色扫描仪和彩色扫描仪；按所采用的固 态器件又分为电荷耦合器件(CCD)扫描仪、MOS电路扫描仪、紧贴型扫描 仪等；按扫描宽度和操作方式可分为大型扫描仪、台式扫描仪和手动式扫 描仪。
5
10
结束
图形图像处理技术
通常的分类为手持式、平板式和滚筒式三类。
结束
6
10
图形图像处理技术
第1章 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章 第7章 第8章 第9章 第 10 章 第 11 章 第 12 章 第 13 章
第3章 图形图像输入输出设备
3.3.2 扫描仪的解析度 扫描仪的解析度是指在原稿的单位长度（英寸）上取样的点数，单位是dpi， 常用的分辨率为3000～1000dpi之间。扫描图像的分辨率越高，所需的存储 空间就越大。现大多数扫描仪都提供了可选择分辨率的功能。对于复杂图 像，可选用较高的分辨率；对于较简单的图像，就选用较低的分辨率。 3．4打印机 ． 打印机 打印机是计算机系统使用最广泛的输出设备，是把字符的编码转换成字符 的形状并印刷在纸介质上的设备。打印机的品种很多，基本上可分为击打 式和非击打式两大类。目前击打工打印机最常用是点阵针式打印机，非击 打工打印机有激光打印机。
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10
结束
图形图像处理技术
第1章 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章 第7章 第8章 第9章 第 10 章 第 11 章 第 12 章 第 13 章
第3章 图形图像输入输出设备
1.点阵针式打印机 点阵针式打印机是应用最广泛一种打印机设备，它的特点是结构简单、体 积小、重量轻、价格低，字符种类不受限制，较易实现汉字打印，还可以 打印图形和图像。所以微、小型计算机几乎都配置这种打印机。这种打印 机主要由走纸机构、打印头和色带组成。打印头上的针数多少将会影响打 印质量和速度，一般有9针、24针和48针等，我国常用的为24针。这些针组 成了点阵形式，根据主机送出的打印信号，使点阵中的一部分针击打色带, 于是在打印纸上产生一个字符或一个图形。点阵打印机的行宽一般为80列 和132列，80列常用于打印文本，而132列可用于打印表格。点阵式打印机 有单向打印和双向打印之分，单向打印时打印头单方向打印（返回时不打 印），而双向打印时打印头在返回时亦打印，因此双向打印速度快。打印 速度以每秒打印多少字符来计算，目前点阵打印机的打印速度一船为几百 个字符／秒至几千个字符／秒，另外打印速度与打印质量有关，一般来说， 打印质量高，则其打印速度慢。
计算机图形学习题
第一章绪论1、计算机图形学、图形处理与模式识别本质区别是什么？请各举一例说明。
解：计算机图形学是研究根据给定的描述，用计算机生成相应的图形、图像所生成的图形、图像可以显示屏幕上、硬拷贝输出或作为数据集存在计算机中的学科。
计算机图形学研究的是从数据描述到图形生成的过程。
例如计算机动画。
图形处理是利用计算机对原来存在物体的映像进行分析处理，然后再现图像。
例如工业中射线探伤。
模式识别是指计算机对图形信息进行识别和分析描述，是从图形（图像）到描述的表达过程。
例如邮件分捡设备扫描信件上手写的邮政编码，并将编码用图像复原成数字。
2、举3个例子说明计算机图形学的应用。
解：①事务管理中的交互绘图应用图形学最多的领域之一是绘制事务管理中的各种图形。
通过从简明的形式呈现出数据的模型和趋势以增加对复杂现象的理解，并促使决策的制定。
②地理信息系统地理信息系统是建立在地理图形基础上的信息管理系统。
利用计算机图形生成技术可以绘制地理的、地质的以及其他自然现象的高精度勘探、测量图形。
③计算机动画用图形学的方法产生动画片，其形象逼真、生动，轻而易举地解决了人工绘图时难以解决的问题，大大提高了工作效率。
3、计算机生成图形的方法有哪些？解：计算机生成图形的方法有两种：矢量法和描点法。
①矢量法：在显示屏上先给定一系列坐标点，然后控制电子束在屏幕上按一定的顺序扫描，逐个“点亮”临近两点间的短失线，从而得到一条近似的曲线。
尽管显示器产生的只是一些短直线的线段，但当直线段很短时，连成的曲线看起来还是光滑的。
（2）描点法4.什么叫虚拟现实技术和可视化？解：虚拟现实技术：利用计算机生成一种模拟环境，通过多种传感器和设备使用户“投入”到该环境中，实现用户和该环境直接进行交互的技术。
例如模拟飞机驾驶舱。
可视化技术：通过对空间数据场构造中间几何因素，或用图形绘制技术在屏幕上产生二维图象。
例如分子模型构造。
5.对于分辨绿为1024*1024的光栅系统，若每一像素咏8位和12位二进制来表示存储信息，各需多大光栅存储容量？每一屏幕最多能显示多少颜色？若R，G，B灰度都占8位，其显示颜色的总数是多少？解:1)每一像素用8位二进制来表示存储信息，所需容量为1024*1024*1=220（byte）=1MB彩色素：28=256( 项)2)若每一像素用12位二进制表示存储信息，所需容量为：1024*1024*1.5=1.5*220(byte)=1.5MB 彩色素:212=4096( 项)3)颜色总数：28*28*28=224（种）6.对于19英寸显示器，若X 和Y 两方向的分辨率相等，即-1024*1024，那么每个像素点的直径是多少？解： 210244.25*19=0.33（mm ）或2102419=0.013（英寸）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。
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观察坐标系 规格化设备坐标系 设备坐标系
用户的图形数据经转换成规格化设备坐标系后，使应用 程序与图形设备隔离开，增强了应用程序的可移植性。
设备坐标系（DCS）：
图形输出设备（如显示器、绘图机）自身都有一个坐标 系，称为设备坐标系或物理坐标系。
设备坐标系是一个二维平面坐标系，用于在图形设备上 定义图形或窗口的位置，它的度量单位是步长（绘图机） 或像素（显示器）。
定义域是整数域且是有界的。
3.1 计算机图形学基础知识
规格化设备坐标系（NDCS）：
c Vyt Vyb Wyt Wyb
d
Vyb
Vyt Wyt
Vyb Wyb
Wyb
3.1 计算机图形学基础知识
窗口与视区的变换
a 0 0
xv yv 1 xw yw 1g0 c 0
b d 1
3.1 计算机图形学基础知识
窗口和视区的关系： ①窗口定义在用户坐标系中；视区定义在设备坐标
系中。 ②窗口能定义一个、数个、嵌套；视区的个数由窗
图a
图b
3.1 计算机图形学基础知识
世界坐标系(WC)：
世界坐标系（也称用户坐标系）是用户用于定义所有物体的统一 参考坐标系，它在计算过程中始终保持唯一性，无论物体在何位 置，在什么模型坐标系，一般应变换到统一的世界坐标系（即统 一的参照坐标系），然后进行其它计算，避免坐标系的混乱，引 起不必要的错误。 物体从模型坐标下经几何变换到世界坐标系称模型变换。
用途： （1）用于指定裁剪空间，确定物体要显示输出的部分； （2）通过定义观察平面，把三维物体的世界坐标变换成规格化设 备坐标。
世界坐标与观察坐标的变换（观察变换）
物体在空间的表示是用世界坐标（Xw Yw Zw）来 表示，但是当人们去观察物体时，坐标系就转化 为观察坐标系（Xv Yv Zv）。这就需要在两个坐标 系之间进行转换，可以通过平移、旋转变换实现 从世界坐标到观察坐标的变换
第三章 计算机图形处理技术
§1 坐标系与坐标变换 §2 图形的裁剪技术 §3 图形的几何变换 §4 CAD/CAM中图形的生成方法 §5 交互技术和图形标准
3.1 计算机图形学基础知识
模型坐标系（造型坐标系MCS）： （Modeling Coordinate System）
右手坐标系，是用来描述世界坐标系中每个具体物体的形状，当物 体的空间位置发生变化时，由造型坐标系定义的物体上的各点的坐 标值不变。也称工作坐标系
投影平面
视见体： 通常人只能看到有限范围的景物。为此，在观察坐标系中
定义两个裁剪面——前裁剪面与后裁剪面，它们平行于投影 平面，位于前后裁剪平面之间的观察空间称为视见体或裁剪 空间。
v 后裁剪面 投影平面 前裁剪面
n
透视投影的视见体
v 后裁剪面
投影平面
u
前裁剪面
u
n 平行投影的视见体
3.1 计算机图形学基础知识
照相机拍照过程：
使面方程表示规范
1）取景：相当于模型变换
2）拍照到底片：相当于规范化、裁剪与投影
3）冲洗照片： 相当于显示到显示设备
用计算机显示过程描述上述过程：
1）选定投影ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ型
2）设置投影参数
3）三维裁剪
4）投影
5）显示
进一步细化上述过程，三维图形的显示流程一般为：
三维显示过程复杂，裁剪效率重要。为减少计算量，引入规范视 见体概念 ，这样先将视见体规范化，然后关于规范视见体进行三 维裁剪，其流程为：
观察坐标系（也称视点坐标系，视见坐标系）常采用右 手直角坐标系（如图）（也可左手坐标系），这样可使 观察坐标系与世界坐标系有相同的方向，图形系统就可 以用一种坐标方向来处理世界坐标系和观察坐标系两种 系统
3.1 计算机图形学基础知识
观察坐标系（VCS）：
也称视点坐标系（视见坐标系）常采用右手直角坐标系，是为了将 三维物体投影到显示屏幕（观察平面）上而建立起来的坐标系。
3.1 计算机图形学基础知识
窗口与视区
窗口：在 用户坐标 系中指定 的现实范 围。
3.1 计算机图形学基础知识
窗口与视区
视区：是 设备坐标 系中的一 个矩形区 域。
3.1 计算机图形学基础知识
3.1 计算机图形学基础知识
窗口与视区的变换
xv Vxl xw Wxl Vxr Vxl Wxr Wxl yv Vyb yw Wyb Vyt Vyb Wyt Wyb
v
n
VRC
z
WC
y
u
x
用于定义整图或最高层次图形结构，各子图、图元都放在wc的适当位置
世界坐标系与造型坐标系是整体与局部的关系，造型坐标系也称为局部坐 标系，世界坐标系也称为整体坐标系
3.1 计算机图形学基础知识
观察坐标系（VCS）： 实际中，可以物体不动照相机动 (移动和转动)，也可相 机不动物体动。通常取物体所在的坐标系为世界坐标系 (WC)，投影平面与投影中心也在世界坐标系中指定。考 虑到在世界坐标系中，要获取某角度物体的投影，所指定 的投影平面与投影中心的表示可能很复杂，导致投影变换 很复杂。为此，可以依赖于投影平面（为照相机底片）建 立一个uvn坐标系，称之为观察坐标系（VRC）。
3.1 计算机图形学基础知识
坐标系
造型坐标系 世界坐标系 观察坐标系 规格化坐标系 设备坐标系
造型变换 观察变换 投影变换
照相机模型与投影
v n
y z
为了解决三维图形显示中投影问 题，借助于照相机模型的概念和 方法。如右图照相机与景物有各 自的坐标系：uvn与xyz。
u
x
照相机模型
规格化投影空间，
口个数决定，以保证一一对应关系。 ③窗口能进行移动、放大、缩小、旋转等几何变换；
视区一般不能进行几何变换。
3.1 计算机图形学基础知识
结论： ①当视区大小不变时，窗口缩小或放大时，则显示
3.1 计算机图形学基础知识
窗口与视区的变换
xv
Vxr Wxr
Vxl Wxl
( xw
Wxl ) Vxl
yv
Vyt Wyt
Vyb Wyb
( yw
Wyb ) Vyb
xv yv
axw cyw
b d
a Vxr Vxl Wxr Wxl
b
Vx1
Vxr Wxr
Vxl Wxl
Wxl