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目录 1

第一章 概述 1

§1 计算机图形学的发展及其应用 1

一、计算机图形学的确立及硬设备的发展 1

二、计算机图形软件系统及算法的发展 2

三、计算机图形学的应用 3

四、计算机图形学在我国的发展概况 5

§2 常用的图形输入输出设备 6

一、常用的图形输入设备 6

二、常用的图形输出设备 9

一、计算机图形系统的功能及设计过程 13

§3 计算机图形系统的组成 13

二、计算机图形系统的组成 15

习题 18

第二章 直线和直线图形 18

§1 计算机图形学中常用的坐标系和描绘直线的要求 18

一、计算机图形学中常用的坐标系 18

二、描绘直线图形的要求 19

§2 生成直线的几种常用算法 21

一、逐点比较法 21

二、正负法 24

三、对称的数值微分法 27

五、Bresenham算法 28

四、简单的数值微分法 28

§3 随机扫描的图形显示器产生直线的原理 30

一、线产生器 30

二、描绘直线图形的符号指令 32

三、显示文件 35

§4 存储管显示器产生字符、图形的工作方式 37

一、控制字符 37

二、四种工作模式 39

三、程序编制 40

§5 直线段和直线图形生成程序 42

一、直线段生成程序 42

二、直线图形生成程序 43

习题 45

第三章 二次曲线、字符和等值线 45

§1 圆弧和椭圆弧的拟合法 45

一、圆弧的逐点插补法 45

二、圆弧的正负插补法 49

三、数值微分法产生圆弧 52

四、数值微分法产生椭圆弧 54

§2 二次曲线的参数拟合法 55

一、二次曲线的一般参数方程 55

二、二次曲线的分类 56

一、字符发生器 60

§3 字符 60

二、用软件产生字符的方法 62

§4 等值线图 66

一、等值线的定义 66

二、离散点网格化 67

三、矩形域上等值线的绘制 69

习题 73

第四章 自由曲线和曲面 73

§1 三次样条曲线和三次参数样条曲线 73

一、三次样条曲线 74

二、三次参数样条曲线 76

§2 Bézier曲线 78

三、三次样条与三次参数样条的混合函数 78

一、Bézier曲线的数学表达式及其性质 79

二、三次Bézier样条曲线 81

§3 B样条曲线 81

一、B样条曲线的数学表达式 82

二、二次和三次B样条曲线 82

三、三次B样条曲线的边界条件和反算拟合 86

四、三种三次参数曲线段的等价表示式 87

§4 曲面 88

一、孔斯（Coons）曲面 88

二、贝塞尔（Bézier）曲面 90

三、B样条曲面 92

习题 94

第五章 图形变换 94

§1 窗口、视图及其坐标变换 94

一、用户域和窗口区 94

二、屏幕域和视图区 94

三、窗口区和视图区的坐标变换 94

四、坐标变换中的误差及其消除 96

§2 二维图形的裁剪 97

一、二维线段的裁剪 98

二、任意多边形的裁剪 100

三、字符的裁剪 105

§3 图形的几何变换及齐次坐标技术 105

一、齐次坐标技术 105

二、二维图形的几何变换 109

三、三维图形的几何变换 114

§4 三维图形的投影、透视变换及裁剪 117

一、平行投影 118

二、透视投影 123

三、三维裁剪 133

二、光栅扫描的图形显示器 142

一、基本原理 142

第六章 光栅扫描的显示技术和系统 142

§1 光栅扫描的图形显示器 142

习题 142

§2 光栅扫描生成图形的基础知识 146

一、光栅图形的表示 146

二、直线的扫描转换 146

三、字符的扫描转换 147

四、扫描转换的速度 149

五、真实图形的显示 149

§3 区域扫描转换的有关算法 151

一、引言 151

二、多边形的扫描转换 152

三、优先数 155

四、y-x算法 157

五、实时扫描转换 157

六、扫描转换算法的小结 160

§4 光栅扫描的图形系统 160

一、表示方式 160

二、光栅模板的控制及系统的构造 160

三、用几何形式表示的光栅图形系统 162

四、一个简单的光栅图形系统 163

第七章 计算机图形学中常用的软件形式 168

§1 计算机辅助图形设计的软件组织 168

习题 168

§2 专用的图形描述和分析语言 170

一、图形描述和分析语言的要求 170

二、图形描述和分析语言简介 170

三、GIS图形描述语言的编译思想 171

§3 在高级语言中扩充图形描述的功能 175

一、一种具有绘图功能的BASIC 175

二、如何在BASIC语言中增加绘图功能 177

§4 图形设计程序库 178

一、图形设计程序库的功能要求 179

二、GIS图形程序库（GIS—GS）简介 180

一、交互处理的形式 183

§5 人-机交互的图形处理语言 183

二、设计交互式命令语言的原则 185

三、设计交互式命令语言的方法 186

四、GIS系统中的交互式命令语言 192

§6 图形软件的标准化 193

习题 195

第八章 计算机图形学中的数据结构 195

§1 问题的提出 195

一、引言 195

二、图形的拓扑信息和几何信息 196

一、图形的一层结构 198

§2 图形的层次结构 198

二、图形的多层结构 199

§3 几何造型中的数据结构 202

一、三维形体的几何表示 202

二、几何造型中常用的数据结构 205

§4 光栅扫描生成图形的数据结构 213

一、数组下标检索法 213

二、分割检索法 215

习题 217

第九章 真实图形的描绘 217

一、基本的求交运算 218

§1 平面立体图隐藏线的消去 218

二、凸多面体表面外法线与可见性的关系 219

三、平面外法线与β角的计算 220

四、凹多面体隐藏线的消去 221

§2 回转二次曲面体和自由曲面体的描绘 227

一、求回转二次曲面体的轮廓线 227

二、用连续法求二次曲面体的交线 228

三、自由曲面体的绘制 232

§3 隐藏面的消除 234

一、“扫描线”算法 234

二、深度优先、区域采样算法 235

§4 明暗效应 236

三、Z向深度缓存算法 236

一、明暗效应的数学表示 237

二、明暗效应的处理 239

三、透明度 241

习题 243

第十章 几何造型技术 243

§1 几何造型中的基本概念 243

一、几何造型的现状 243

二、几何造型的功能 244

三、几何造型中的基本概念 244

一、表示模式的要求 249

§2 几何造型中形体表示的几种常用模式 249

二、几种常用的表示模式 251

三、各种表示模式的特点和转换 257

§3 几何造型系统 259

一、PADL系统 260

二、TIPS-1系统 265

习题 269

附录A：GIS图形描述语言的语句格式 269

附录B：GIS—GS中有关二维的部分程序清单 273

参考资料 317