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目录 1

第1章　绪论 1

1.1　概述 1

1.1.1　计算机图形学的研究内容 1

1.1.2　计算机图形学与计算机绘图、计算机辅助设计的关系 1

1.1.3　图形处理、图像处理与模式识别的关系 2

1.1.4　计算机图形学和计算机辅助设计在计算机集成制造系统中的地位 3

1.2　计算机图形学的发展历程 3

1.2.1　计算机图形处理与CAD的几个发展阶段 3

1.2.2　计算机图形处理与CAD的三代软件 6

1.2.3　计算机图形处理与CAD在我国的发展 7

1.3　计算机图形学的两大分支 8

1.4　计算机图形处理的三种模式 11

1.4.1　工程图样处理的三个基本模式 11

1.4.2　非被动模式：工程图样的计算机表达 12

1.4.3　主动模式：工程图样的扫描输入及处理 13

1.4.4　自主模式：工程图样的计算机理解 14

1.5　计算机图形处理的硬件环境 15

1.5.1　硬件发展及分类概述 15

1.5.2　微机CAD系统硬件组成 16

1.5.3　微型计算机主机 17

1.5.4　图形输入设备 18

1.5.5　图形输出设备 19

1.6　计算机图形处理的软件环境 22

1.6.1　系统软件 23

1.6.2　应用软件 24

1.6.3　软件载体 24

本章参考文献 26

第2章　基本图形元素生成算法 27

2.1　直线生成算法 27

2.1.1　最原始的直线生成算法 27

2.1.2　生成直线的DDA方法 28

2.1.3　生成直线的Bresenham算法 28

2.2　直线生成新算法 31

2.2.1　对称的快速直线生成算法 31

2.2.2　基于直线链码理论的快速直线生成算法 33

2.2.3　基于直线特性的直线生成集成算法 36

2.2.4　自适应多步位移码直线绘制算法 38

2.3　圆弧生成算法 42

2.3.1　基于光栅点的圆弧生成算法 42

2.3.2　圆弧的多边形逼近算法 44

2.4　圆弧生成新算法 44

2.4.1　概述 44

2.4.2　水平位移与对角位移 45

2.4.3　快速圆弧绘制算法 47

2.4.4　实验结果分析与比较 49

本章参考文献……………………………………………………………… 50

3.1.1　初始化及坐标系 51

3.1　一个虚拟的绘图底层接口 51

第3章　计算机图形处理基础 51

3.1.2　光栅点及其高层功能构筑 52

3.1.3　异或模式与交互光标 52

3.1.4　颜色与填色 54

3.1.5　字符 54

3.2 Turbo C的绘图底层函数 54

3.2.1　初始化及显示屏有关函数 54

3.2.2　光栅点及其系列函数 55

3.2.3　模式函数 57

3.2.4　颜色与填色函数 57

3.2.6　其他函数 58

3.2.5　字符函数 58

3.3 图形的数据结构 61

3.3.1　数据的基本组织技术 62

3.3.2　基本图形元素的数据结构 63

3.3.3　基本图形元素的存储结构 66

3.4　图形元素的定义 67

3.5　几何交切 69

3.5.1　方向性几何交切 69

3.5.2　正负法几何交切 70

3.5.3　几何交切求解与代数求解 71

3.5.4　镜像和复制 73

本章参考文献 73

4.1.1　基本概念 74

4.1　多边形的方向及顶点的凸凹性判断 74

第4章　图形处理基本算法 74

4.1.2　经典算法介绍 75

4.1.3　近年来提出的新算法 76

4.1.4　算法思路拓展 77

4.2　点在多边形内外判断 80

4.2.1　经典算法 80

4.2.2　近年来提出的新算法 82

4.2.3　算法思路拓展 84

4.2.4　对凸多边形算法思路的拓展 87

4.3　二维图形的集合运算 93

4.3.1　图形的数据结构 94

4.3.2　二维图形间的集合运算 95

4.3.3　二维图形集合运算的具体应用 99

本章参考文献 100

第5章　交互绘图简单原型系统实现 102

5.1　Visual C++6.0开发工具和开发环境 102

5.1.1　概述 102

5.1.2　操作界面 102

5.1.3 Microsoft基本类库简介 103

5.2　消息处理与交互式绘图 105

5.2.1　消息与Windows编程模型 105

5.2.2　消息处理 106

5.2.3　消息映射 107

5.3.1 Windows图形设备接口GDI与设备环境DC 108

5.3.2　MFC设备环境类 108

5.3 MFC图形编程基础 108

5.3.3　设备描述表属性的设置与GDI对象的使用 109

5.3.4　坐标变换与映射模式 110

5.3.5　绘图模式与背景设置函数 112

5.3.6　常用绘图函数和区域填充函数 114

5.4　交互式绘图程序设计思路 115

5.4.1　图形类的设计 115

5.4.2　数据结构和数学模型 117

5.4.3　数据存储与文件管理 118

5.4.4　系统交互界面环境设计 121

5.5.1　简单图形的绘制 122

5.5　一个简单的交互式绘图系统实例 122

5.5.2　简单图形的基本编辑操作 129

本章参考文献 139

第6章　裁剪 140

6.1　矩形窗口线裁剪 140

6.1.1　经典算法 140

6.1.2　近年提出的若干新算法 146

6.1.3　算法的拓展 148

6.2　多边形窗口的线裁剪 153

6.2.1　经典算法 153

6.2.2　近年提出的新算法 154

6.2.3　算法思路的拓展 156

6.3.1　经典算法 159

6.3　矩形窗口的多边形裁剪 159

6.3.2　近年来提出的新算法 162

6.3.3　算法思路拓展 164

6.4　圆形窗口的直线与多边形裁剪 164

6.4.1　圆形窗口的线裁剪 164

6.4.2　圆形窗口的多边形裁剪 171

6.5　三维立方体的线裁剪 176

6.5.1　思路总结与拓展 176

6.5.2　基于包围盒编码的三维线段裁剪新算法介绍 176

6.5.3　算法失效提示 179

本章参考文献 179

7.1.1　填充区域的基本特性 181

7.1　扫描线填充 181

第7章　区域填充 181

7.1.2　扫描线算法的数据结构与实现方法步骤 183

7.1.3　扫描线填充算法拓展 189

7.1.4　扫描线填充算法的进一步拓展 192

7.2　种子填充算法 196

7.2.1　区域的表示和类型 197

7.2.2　递归算法 198

7.2.3　扫描线种子填充算法 199

7.2.4　扫描线种子填充算法的改进 201

7.3　圆和椭圆的填充 205

7.4　图案填充 206

本章参考文献 208

8.1.1　坐标系、窗口与视区 209

第8章　图形变换 209

8.1　窗口—视区变换 209

8.1.2　窗口—视区变换 210

8.1.3　规格化变换与设备坐标变换 211

8.2　图形的几何变换 212

8.2.1　二维图形几何变换 212

8.2.2　三维图形几何变换 216

8.3　参数图形几何变换 220

8.3.1　圆锥曲线的几何变换 220

8.3.2　参数曲线、曲面的几何变换 221

8.4　投影变换 224

8.4.1　投影分类 224

8.4.2　平行投影变换 225

8.4.3　斜平行投影变换 228

8.4.4　透视投影变换 229

本章参考文献 231

第9章　计算机辅助几何造型基础 232

9.1　概述 232

9.2　造型基础 233

9.2.1　形体的基本概念 233

9.2.2　形体的性质 233

9.2.3　形体表面的性质 234

9.3　实体模型表示 234

9.3.1 CSG模型 234

9.3.2 B-Rep模型 235

9.4.1　集合运算 238

9.4　实体造型操作 238

9.4.2　形体的欧拉运算 240

9.5　模型显示 241

9.5.1　线框显示 241

9.5.2　真实感显示 246

9.6　其他几何造型方法 253

9.6.1　曲线曲面造型 253

9.6.2　特征造型 256

9.6.3　模糊体（不规则体）的几何造型（分形造型） 260

本章参考文献 263

10.1　OpenGL基础知识及编程概念 264

10.1.1　概述 264

第10章　OpenGL三维建模初步实现 264

10.1.2　OpenGL工作流程 265

10.1.3 OpenGL基本语法与程序结构 265

10.1.4 OpenGL编程基本概念 267

10.2 OpenGL三维建模示例——两圆柱体相交 271

10.2.1　两圆柱体相交演示程序的建立 271

10.2.2　程序分析 277

10.3 MFC中OpenGL三维建模示例——构建一个六角螺钉 281

10.3.1　六角螺钉演示程序的建立 281

10.3.2　程序分析 283

本章参考文献 285

附录　计算机图形学有关论文 286