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第一章 绪论 1

1.1 概述 1

1.2 计算机图学的发展概况 2

1.3 计算机图学的应用领域 4

1.4 计算机绘图在我国的发展 6

第二章 计算机图形处理系统 10

2.1 计算机图形处理系统的组成 10

2.2 常用的图形输入输出设备 13

2.2.1 自动绘图机 13

2.2.2 图形显示设备 28

2.2.3 常见的图形输入设备与装置 33

2.3 自动绘图系统软件 41

2.3.1 绘图软件的组成与分类 41

2.3.2 几种典型的绘图软件系统 43

第三章 图形输出设备的工作原理及基本图形的生成 72

3.1 概述 72

3.2 自动绘图机的工作原理 74

3.3 直线的生成 76

3.3.1 逐点比较法生成直线 76

3.3.2 正负法生成直线 80

3.3.3 数值微分法生成直线 84

3.4 圆的生成 85

3.4.1 逐点比较法生成圆弧 85

3.4.2 正负法生成圆弧 92

3.4.3 DDA法生成圆弧 95

3.5 字符的生成 100

3.5.1 点阵法 100

3.5.2 子图形法 102

3.5.3 编码法 102

第四章 图形的矩阵变换 106

4.1 概述 106

4.2 二维图形的矩阵变换和齐次坐标 107

4.2.1 二维基本变换和齐次坐标 107

4.2.2 二维基本变换的级联 120

4.3 三维图形的矩阵变换 125

4.3.1 三维基本变换 125

4.3.2 三维基本变换的级联 139

4.3.3 三维正投影变换 142

4.3.4 轴测投影变换 146

4.3.5 透视投影变换 160

第五章 绘图程序设计 177

5.1 概述 177

5.1.1 手工编程 177

5.1.2 计算机辅助编程 179

5.1.3 绘图软件设计中的若干问题 180

5.2 基本软件的程序设计 181

5.2.1 子程序的设计 181

5.2.2 圆弧子程序的设计 185

5.3 功能软件的程序设计 197

5.3.1 画正多边形子程序POLY 197

5.3.2 画椭圆与椭圆弧子程序 200

5.3.3 几何交切子程序 205

5.4 应用软件的程序设计 212

5.4.1 机械工程图的特点及绘制方法 213

5.4.2 轴类零件图应用程序的设计 214

5.4.3 画剖面线子程序的设计 223

第六章 数据结构 234

6.1 概述 234

6.2 线性列表结构 235

6.2.1 线性表 235

6.2.2 数组 238

6.2.3 栈、队结构 239

6.3 链表结构 240

6.3.1 单向链表 241

6.3.2 循环链表 245

6.3.3 双重链表 246

6.4 链表的应用举例——多边形充填算法 247

6.4.1 问题的提出 247

6.4.2 多边形充填算法 248

6.5 树形结构 252

6.5.1 基本概念 252

6.5.2 二叉树 253

6.5.3 二叉树的应用——二叉排序树 257

6.6 排序及查找 259

6.6.1 排序的基本概念 259

6.6.2 排序的方法 260

6.6.3 查找 264

第七章 隐藏线和隐藏面的处理 266

7.1 概述 266

7.2 常用的几何计算方法 267

7.2.1 最小最大试验 268

7.2.2 包含性检验 269

7.2.3 求平面的法矢和平面的方程 272

7.2.4 空间两线段在投影面上投影的交 274

7.2.5 深度检验 275

7.3 平面立体消隐中常用的数据结构 276

7.3.1 三表结构 277

7.3.2 层次结构 278

7.4 平面立体的消隐算法 279

7.4.1 平面立体各表面外法线与可见性的关系 279

7.4.2 凸多面体隐藏线的消除 280

7.4.3 任意平面立体隐藏线的消除 281

7.4.4 隐藏量的分析方法 292

7.5 曲面的消隐算法 293

7.5.1 离散法 293

7.5.2 扫描网格法 295

7.6 隐藏面的消除 298

7.6.1 深度缓冲器算法 298

7.6.2 扫描线算法 300

7.6.3 面积相关算法 302

第八章 曲线与曲面 305

8.1 多项式插值 305

8.2 三次样条曲线与三次参数样条曲线 312

8.2.1 三次样条曲线 313

8.2.2 三次参数样条曲线 319

8.2.3 两种样条曲线的混合函数 322

8.3 贝塞尔曲线 325

8.3.1 贝塞尔曲线的数学表达式及其性质 325

8.3.2 贝塞尔曲线的几何作图法 330

8.3.3 三次贝塞尔样条曲线 331

8.4 B样条曲线 332

8.4.1 B样条曲线的数学表达式 333

8.4.2 二次和三次B样条曲线 334

8.4.3 三次参数曲线段的三种等价表达式 345

8.5 孔斯曲面 345

8.5.1 混合函数的性质 346

8.5.2 双三次曲面 347

8.6 贝塞尔曲面和B样条曲面 352

8.6.1 贝塞尔曲面 352

8.6.2 B样条曲面 355

8.7 等值线图 356

8.7.1 概述 356

8.7.2 离散点网格化 357

8.7.3 矩形域等值线的绘制 361

第九章 交互式计算机绘图 367

9.1 概述 367

9.2 交互式显示处理器 369

9.2.1 简单刷新式画线显示器 369

9.2.2 随机扫描存储管显示器 370

9.2.3 光栅扫描图形显示器 371

9.3 交互式绘图的基本知识 373

9.3.1 图形显示的输入技术 373

9.3.2 事件的处理 377

9.3.3 显示文件 383

9.3.4 分段的显示档案 384

9.4 交互式图形程序系统设计 385

9.4.1 简化输出模型 385

9.4.2 移植问题 386

9.4.3 系统模块化 387

9.4.4 方便的用户接口 388

9.5 交互式图形软件系统介绍 395

9.5.1 PLOT 10 IGL 395

9.5.2 GIS-1交互式绘图程序系统 399

第十章 开窗和裁剪 412

10.1 坐标系及坐标变换 412

10.1.1 常用的坐标系 412

10.1.2 视向变换 413

10.1.3 窗口——视图区变换 416

10.1.4 透视变换 419

10.2 二维裁剪 421

10.2.1 Cohen—Sutherland算法 422

10.2.2 直线的矢量裁剪法 423

10.2.3 直线的中点分割裁剪算法 426

10.2.4 平面多边形的裁剪算法 427

10.3 三维裁剪 430

10.3.1 三维裁剪的基本概念 430

10.3.2 三维裁剪过程 430

10.3.3 用户坐标系下的三维裁剪 432

10.3.4 裁剪坐标系下的三维裁剪 434

第十一章 浓淡及阴影 438

11.1 概述 438

11.2 漫射照明 439

11.3 直接照明与镜面反射 439

11.4 透明性 441

11.5 浓淡模型的应用 443

11.6 阴影 448

第十二章 几何造型 450

12.1 概述 450

12.1.1 人-机二侧面与几何信息的完整性 450

12.1.2 线模型、面模型及体模型 454

12.1.3 体素与集合运算 457

12.2 多面体模型及其数据结构 460

12.2.1 几何信息与拓朴信息 461

12.2.2 点、线、面的树状结构与翼边结构 462

12.2.3 多面体存在条件和欧拉公式 463

12.2.4 数据结构的实例 465

12.3 表示形体的几种常见模式 467

12.3.1 对表示模式的要求 467

12.3.2 常用的表示模式 468

12.4 介绍两个几何造型系统 475

12.4.1 TIPS-1系统 475

12.4.2 PADL系统 483

第十三章 空间距离与空间规划 494

13.1 两形体之间的最短距离与方向 494

13.1.1 两个任意平面立体之间的最短距离及其方向 494

13.1.2 圆柱、圆锥、平面立体之间的最短距离及其方向 499

13.2 空间规划 504

13.2.1 寻找路径的问题 504

13.2.2 寻找位置问题 509

第十四章 计算机辅助设计简介 511

14.1 概述 511

14.2 计算机辅助设计系统 512

14.3 计算机辅助设计的过程 513

14.3.1 非人-机交互型设计系统 515

14.3.2 人-机交互型设计系统 518

参考文献 522

附录 524

附录一 GIS作图菜单 524