计算机图形学重点.doc

直线DDA算法特点：该算法简单，实现容易，但由于在循环中涉及实型数的运算，因此生成直线的速度较慢。直线Bresenham算法特点：由于程序中不含实型数运算，因此速度快、效率高，是一种有效的画线算法. 正负画圆算法特点：物理意义清楚，程序中只含整数运算，因此算法速度快。扫描线种子填充算法特点1、该算法考虑了扫描线上象素的相关性，种子象素不再代表一个孤立的象素，而是代表一个尚未填充的区段。2、进栈时，只将每个区段选一个象素进栈（每个区段最右边或最左边的象素），这样解决了堆栈溢出的问题。3、种子出栈时，则填充整个区段。4、这样有机的结合：一边对尚未填充象素的登记（象素进栈），一边进行填充（象素出栈），既可以节省堆栈空间，又可以实施快速填充。边标志填充算法特点：该算法思想简单，实现容易。既不需要求交点、交点排序、边的登记，也不需要使用链表、堆栈等数据结构。 边标志填充算法错误处理1、该算法虽然简单，但程序运行后会出现局部错误。对于多边形顶点为局部极值点时，扫描线与多边形的相交次数不再是偶数，而是奇数，填充时会出现“抽丝”现象。即某扫描线上不该填充的区段填上色，而应该填充的区段却没有填上色。解决的办法：判断多边形顶点的性质，如果是局部极值点，那么扫描线碰上它则不改变标志2、特别当心多边形边界的扫描转换。在这里就不能考虑：不同的斜率产生的直线要亮度均匀。否则当扫描线y遇到斜率小于1的边界线时，碰到几个边界点，会引起标志的无序改变，将导致填充的错误。解决的办法：对于不同斜率的边界，都要使用斜率大于1的直线扫描转换方法：每次y方向增长一步，x方向增长1/m步距，以保证扫描线y遇到斜率小于1的边界时，只能遇到一点 二维几何变换就是在平面上对二维点的坐标进行变换，从而形成新的坐标。二维几何变换主要包括：平移、比例、旋转、对称、错切、仿射和复合变换。窗口视口概念：在实际应用中，用户要求图形系统具有能从已有的图形显示数据（对应一个完整的图形）中方便地选出数据（对应某一区域的图形）进行显示的能力，我们把在用户坐标系中预先选定的将产生图形显示的区域称为窗口。同样，在使用中用户也要求能控制显示图形在显示屏上的位置和大小，我们把在显示器坐标系中规定的显示图形区域称为视口。观察变换就是把这种用户坐标系中窗口的图形变换到显示器的视口中以产生显示。投影变换分为平行投影和透视投影两种：1.透视投影变换：投影射线汇聚于投影中心，或者说投影中心在有限远处的投影。2.平行投影变换：平行投影可以看成投影中心在无限远处的投影。正平行投影的投影中心是在无限远处，且投影射线与投影平面垂直。正投影的投影方向与用户坐标系的某个坐标轴方向平行，即投影方向与另外两个坐标轴组成的平面是垂直的。正轴测投影的投影方向不与坐标轴方向平行。正轴测投影有：1.正等轴测投影：投影方向与各坐标轴夹角相等的正轴测投影. 2.正二轴测投影：投影线与各坐标轴的夹角中有两个相等。斜平行投影：是指投影射线方向不与投影平面垂直的平行投影。1.斜等测投影 ：投影方向与投影平面成45的斜平行投影，它保持平行投影平面和垂直投影平面的线的投影长度不变。2.斜二测投影：投影方向与投影平面成arctg(2)角的斜平行投影，它使垂直投影平面的线产生长度为原来1/2的投影线。物理输入设备：鼠标、键盘、跟踪球、操纵杆、数据手套、数字化仪、图像扫描仪、触摸板、光笔、数码相机。 逻辑输入设备：定位设备、笔划设备、字符串设备、定值设备、选择设备、拾取设备。 输入方式：请求、采样、事件方式。交互技术有：对话框、橡皮筋技术、约束技术、网格技术、引力场技术、拖动技术、操作柄技术、菜单技术等。 用户界面设计原则：1.保持一致性。是指在设计系统的各个环节时，应遵从统一的、简单的规则，其目的是让用户由系统某个方面的知识推广到其它方面。2.提供反馈。反馈是人机交互的一部分，它告诉用户计算机正在进行什么操作、操作的结果、出错处理以及下一步应怎样进行等。如果响应时间太长，反馈信息就更显重要，否则用户会对系统是否已在操作、是否需要进一步的输入等问题感到困惑。3.尽量减少失误的可能。要尽可能地减少用户的操作失误，引导用户只在有效的范围内工作，不让用户做不允许做的工作。例如没有选择任何东西，就不要让用户做“拷贝”操作。这时，系统就应该使这些不可用的命令隐藏起来，如用灰色表示该菜单，告诉用户这些菜单目前不可用。4.提供出错恢复。谁都有出错的时候，如果出了错就要提供恢复的功能，以改正错误。有四种出错恢复方法：复原、中止、取消、校正5.面向多层次用户。使毫无经验的新手、经验不多的用户、直到熟练用户都能找到适合自己的交互手段。使系统能容纳多层次用户的方法是，提供加速键，增加提示信息，提供帮助信息，可扩充功能及隐藏功能。6.尽量减少要记忆的内容。裁剪的意义：为了描述图形对象，我们必须存储它的全部信息，但有时为了达到分区描述或重点描述某一部分的目的，往往将要描述的部分置于一个窗口内，而将窗口外的部分“剪掉”，这个处理过程叫做裁剪，裁剪在计算机图形处理中具有十分重要的意义。裁剪实质上是从数据集合中抽取信息的过程，这个过程是通过一定的计算方法来实现。裁剪就是将指定窗口作为图形边界，将窗口内的图形保留，而窗口外的图形则被舍弃。 裁剪的基本目的是判断某个图形元素是否落在窗口之内，如落在窗口之内则进一步求出位于窗口内的部分。 裁剪处理涉及：1、图元在窗口内外的判别2、图形元素与窗口的求交。中点分割算法特点：就在于它是用连续平分线段最终求得交点的方法代替用乘除法实现求交运算。这样只需进行整数的加法和用运算器右移一位来实现除法运算，从而避免去做大量的乘除法；1.求交点的次数（n）与线段长度（L）有关，其关系为：L=2n ；2.中点分割法求出的交点是边界上的有效交点，而不是边界及其延长线上的交点。（而CohenSutherland直线裁剪算法求出的则是边界上或者边界的延长线上的交点。充分利用了直线段与裁剪边框的相关性，使裁剪速度大大提高，但在求交过程中仍采用了乘除运算，裁剪速度受到影响。 WeilerAtherton任意多边形裁剪算法特点：1.裁剪窗口可以是矩形、任意凸多边形、任意凹多边形。2、可实现被裁剪多边形相对裁剪窗口的内裁或外裁，即保留窗口内的图形或保留窗口外的图形，因此在三维消隐中可以用来处理物体表面间的相互遮挡关系。3、裁剪思想新颖，方法简洁，裁剪一次完成，与裁剪窗口的边数无关直线DDA算法特点：该算法简单，实现容易，但由于在循环中涉及实型数的运算，因此生成直线的速度较慢。直线Bresenham算法特点：由于程序中不含实型数运算，因此速度快、效率高，是一种有效的画线算法. 正负画圆算法特点：物理意义清楚，程序中只含整数运算，因此算法速度快。扫描线种子填充算法特点1、该算法考虑了扫描线上象素的相关性，种子象素不再代表一个孤立的象素，而是代表一个尚未填充的区段。2、进栈时，只将每个区段选一个象素进栈（每个区段最右边或最左边的象素），这样解决了堆栈溢出的问题。3、种子出栈时，则填充整个区段。4、这样有机的结合：一边对尚未填充象素的登记（象素进栈），一边进行填充（象素出栈），既可以节省堆栈空间，又可以实施快速填充。边标志填充算法特点：该算法思想简单，实现容易。既不需要求交点、交点排序、边的登记，也不需要使用链表、堆栈等数据结构。 边标志填充算法错误处理1、该算法虽然简单，但程序运行后会出现局部错误。对于多边形顶点为局部极值点时，扫描线与多边形的相交次数不再是偶数，而是奇数，填充时会出现“抽丝”现象。即某扫描线上不该填充的区段填上色，而应该填充的区段却没有填上色。解决的办法：判断多边形顶点的性质，如果是局部极值点，那么扫描线碰上它则不改变标志2、特别当心多边形边界的扫描转换。在这里就不能考虑：不同的斜率产生的直线要亮度均匀。否则当扫描线y遇到斜率小于1的边界线时，碰到几个边界点，会引起标志的无序改变，将导致填充的错误。解决的办法：对于不同斜率的边界，都要使用斜率大于1的直线扫描转换方法：每次y方向增长一步，x方向增长1/m步距，以保证扫描线y遇到斜率小于1的边界时，只能遇到一点 二维几何变换就是在平面上对二维点的坐标进行变换，从而形成新的坐标。二维几何变换主要包括：平移、比例、旋转、对称、错切、仿射和复合变换。窗口视口概念：在实际应用中，用户要求图形系统具有能从已有的图形显示数据（对应一个完整的图形）中方便地选出数据（对应某一区域的图形）进行显示的能力，我们把在用户坐标系中预先选定的将产生图形显示的区域称为窗口。同样，在使用中用户也要求能控制显示图形在显示屏上的位置和大小，我们把在显示器坐标系中规定的显示图形区域称为视口。观察变换就是把这种用户坐标系中窗口的图形变换到显示器的视口中以产生显示。投影变换分为平行投影和透视投影两种：1.透视投影变换：投影射线汇聚于投影中心，或者说投影中心在有限远处的投影。2.平行投影变换：平行投影可以看成投影中心在无限远处的投影。正平行投影的投影中心是在无限远处，且投影射线与投影平面垂直。正投影的投影方向与用户坐标系的某个坐标轴方向平行，即投影方向与另外两个坐标轴组成的平面是垂直的。正轴测投影的投影方向不与坐标轴方向平行。正轴测投影有：1.正等轴测投影：投影方向与各坐标轴夹角相等的正轴测投影. 2.正二轴测投影：投影线与各坐标轴的夹角中有两个相等。斜平行投影：是指投影射线方向不与投影平面垂直的平行投影。1.斜等测投影 ：投影方向与投影平面成45的斜平行投影，它保持平行投影平面和垂直投影平面的线的投影长度不变。2.斜二测投影：投影方向与投影平面成arctg(2)角的斜平行投影，它使垂直投影平面的线产生长度为原来1/2的投影线。物理输入设备：鼠标、键盘、跟踪球、操纵杆、数据手套、数字化仪、图像扫描仪、触摸板、光笔、数码相机。 逻辑输入设备：定位设备、笔划设备、字符串设备、定值设备、选择设备、拾取设备。 输入方式：请求、采样、事件方式。交互技术有：对话框、橡皮筋技术、约束技术、网格技术、引力场技术、拖动技术、操作柄技术、菜单技术等。 用户界面设计原则：1.保持一致性。是指在设计系统的各个环节时，应遵从统一的、简单的规则，其目的是让用户由系统某个方面的知识推广到其它方面。2.提供反馈。反馈是人机交互的一部分，它告诉用户计算机正在进行什么操作、操作的结果、出错处理以及下一步应怎样进行等。如果响应时间太长，反馈信息就更显重要，否则用户会对系统是否已在操作、是否需要进一步的输入等问题感到困惑。3.尽量减少失误的可能。要尽可能地减少用户的操作失误，引导用户只在有效的范围内工作，不让用户做不允许做的工作。例如没有选择任何东西，就不要让用户做“拷贝”操作。这时，系统就应该使这些不可用的命令隐藏起来，如用灰色表示该菜单，告诉用户这些菜单目前不可用。4.提供出错恢复。谁都有出错的时候，如果出了错就要提供恢复的功能，以改正错误。有四种出错恢复方法：复原、中止、取消、校正5.面向多层次用户。使毫无经验的新手、经验不多的用户、直到熟练用户都能找到适合自己的交互手段。使系统能容纳多层次用户的方法是，提供加速键，增加提示信息，提供帮助信息，可扩充功能及隐藏功能。6.尽量减少要记忆的内容。裁剪的意义：为了描述图形对象，我们必须存储它的全部信息，但有时为了达到分区描述或重点描述某一部分的目的，往往将要描述的部分置于一个窗口内，而将窗口外的部分“剪掉”，这个处理过程叫做裁剪，裁剪在计算机图形处理中具有十分重要的意义。裁剪实质上是从数据集合中抽取信息的过程，这个过程是通过一定的计算方法来实现。裁剪就是将指定窗口作为图形边界，将窗口内的图形保留，而窗口外的图形则被舍弃。 裁剪的基本目的是判断某个图形元素是否落在窗口之内，如落在窗口之内则进一步求出位于窗口内的部分。 裁剪处理涉及：1、图元在窗口内外的判别2、图形元素与窗口的求交。中点分割算法特点：就在于它是用连续平分线段最终求得交点的方法代替用乘除法实现求交运算。这样只需进行整数的加法和用运算器右移一位来实现除法运算，从而避免去做大量的乘除法；1.求交点的次数（n）与线段长度（L）有关，其关系为：L=2n ；2.中点分割法求出的交点是边界上的有效交点，