哈工大CAD与CAM技术基础课件第4章 图形图像处理技术基础

第四章图形图像处理技术基础*图形图像处理的内容*图形图像处理的意义机械制造及自动化教研室第四章图形图像处理技术基础§1

图形的几何变换§2

图形的消隐技术§3

图形的光照技术§4

图形裁剪技术§5CAD/CAM中图形的生成方法§6

图形标准简介机械制造及自动化教研室§1

图形的几何变换1.

1

图形变换的基本方法图形的基本构成:顶点坐标+拓扑关系

机械制造及自动化教研室§1

图形的几何变换拓扑关系表:图形变换的实质是点的变换旧点(集)

×

变换矩阵一→

新点(集)比例变换、对称变换、旋转变换、平移变换、投影变换等机械制造及自动化教研室§1

图形的几何变换1.2二维变换1.比例变换a

=

d

等比例变换a≠d

不等比例变换

x'

=

axy'

=

dy机械制造及自动化教研室§1

图形的几何变换机械制造及自动化教研室§1

图形的几何变换2.对称变换1)对x轴对称变换x'

=x，y'

=_y2)对y轴对称变换

x'

=_x,

y'

=y

3)对原点对称变换

x'=

_x,y'=

_y4)对+45

°对称变换

x'

=

y,

y'

=

x

5)

对-45

°对称变换

x'=_y,y'=_x机械制造及自动化教研室

§1

图形的几何变换机械制造及自动化教研室综合矩阵:4.错切变换1)

沿x方向错切

2)

沿y方向错切

[x'

y']=

[x

bx

+

y]=

[x

y].

1b01§1

图形的几何变换3.旋转变换

机械制造及自动化教研室§1

图形的几何变换机械制造及自动化教研室§1

图形的几何变换5.平移变换与齐次变换矩阵

x'

=x+Δx=x+ly'

=y+Δy

=y+m,a

=1,

b

=0,

c

=0,

d

=1机械制造及自动化教研室扩展变换矩阵§1

图形的几何变换齐次变换矩阵

机械制造及自动化教研室

6.组合变换1)绕任意点的

p(xp

,

y

p)旋转变换

§1

图形的几何变换αp机械制造及自动化教研室α

§1

图形的几何变换T

=T1

.

T2

.

T3机械制造及自动化教研室§1

图形的几何变换2)绕任意直线AB的旋转变换,AB的方程为:Ax+

By+C

=0AB

机械制造及自动化教研室(

0)§1

图形的几何变换

机械制造及自动化教研室

§1

图形的几何变换机械制造及自动化教研室α21§1

图形的几何变换T

=T1

.

T2

.

T3

.

T4

.

T5机械制造及自动化教研室'yp

⎤qrs

」§1

图形的几何变换1.3三维图形变换实现比例、对称、错切、旋转等变换机械制造及自动化教研室|⎡adh

L

l实现全比例变换zbe

i

m1]=

[x实现平移变换实现透视变换1].

Tcf

j

n[x'y

zT

=|'X

YZ[x'y'z'

1]=[x

yz1].

T

=[axeyjz1]

Z

X

Y§1

图形的几何变换机械制造及自动化教研室

§1

图形的几何变换机械制造及自动化教研室XYZ

§1

图形的几何变换机械制造及自动化教研室ZXY[x'

y'

z'

1]=

[x

y

z

1].

T=[_

x

y

z

1]⎡_1

0

0

0

⎤T

=

|

L

0

0

0

1

」00100100§1

图形的几何变换机械制造及自动化教研室|[x'

y'

z

'

1]=[x

y

z

1].T

§1

图形的几何变换机械制造及自动化教研室ZXY(

2

).

h

≠

0

,其余变量为零为沿

x

含

z

错切,XYZ(1

).d

≠0,其余变量为零为沿

x含

y

错切,§1

图形的几何变换机械制造及自动化教研室(3).b≠0,

其余变量为零,为沿y含x错切I

ZXY(4).i≠0,

其余变量为零

,为沿y含z错切§1

图形的几何变换YX机械制造及自动化教研室ZXYZZYX(6).f≠0,

其余变量为零

,为沿z含y错切(5).c≠0,

其余变量为零,为沿z含x错切§1

图形的几何变换机械制造及自动化教研室[x'

y'

z'

1]=[x

y

z

1].

T

Z

XY§1

图形的几何变换(1).绕x轴旋转

α角机械制造及自动化教研室[x'

y'

z'

1]=[x

y

z

1].

T

(2).绕y轴旋转β角§1

图形的几何变换机械制造及自动化教研室Y)·ZZXY(3).绕z周旋转

γ角

§1

图形的几何变换机械制造及自动化教研室Z

X

Y

§1

图形的几何变换机械制造及自动化教研室P’AYA’θP

§1

图形的几何变换机械制造及自动化教研室变换过程：,

β

αn

=

n2

+

n3cosα=

n3

n

sin

α=n2

n§1

图形的几何变换绕x轴旋转α角cos

β

=n

sin

β

=n1绕y轴旋转

β

角机械制造及自动化教研室2

2

§1

图形的几何变换机械制造及自动化教研室

§1

图形的几何变换T

=T1

.

T2

.

T3

.

T4

.

T5机械制造及自动化教研室§1

图形的几何变换1.4三维图形的投影变换机械制造及自动化教研室§1

图形的几何变换1.4.1正投影

机械制造及自动化教研室

§1

图形的几何变换1.4.1正投影机械制造及自动化教研室

§1

图形的几何变换机械制造及自动化教研室

§1

图形的几何变换1.4.2轴测投影机械制造及自动化教研室§1

图形的几何变换1.4.3透视变换机械制造及自动化教研室§2

图形的消隐技术2.1隐藏线与隐藏面图形的多义性机械制造及自动化教研室§2

图形的消隐技术2.2消隐算法中的基本测试方法x

Amin

≥

xB

minyA

min

≥

yB

min≤

xB

max；≤

yB

max；xAmaxyA

max机械制造及自动化教研室(d)(b)(a)§2

图形的消隐技术P机械制造及自动化教研室O§2

图形的消隐技术机械制造及自动化教研室ax+

by+cz+d

=0→

→N

.

S

=N

.

S

cos

θ

>1ON1S02§2

图形的消隐技术机械制造及自动化教研室§2

图形的消隐技术2.3消隐算法机械制造及自动化教研室2121ZsXs线平描扫扫描线隔§2

图形的消隐技术机械制造及自动化教研室间隔类

型间123面投影柱§2

图形的消隐技术机械制造及自动化教研室扫描柱投影窗口与物体的投影多边形的关系:(a).投影多边形包围窗口;(b).投影多边形与窗口相交;(c).窗口包围投影多边形;(d).窗口与投影多边形分离.§2

图形的消隐技术机械制造及自动化教研室§2

图形的消隐技术Warnock细分算法规则:机械制造及自动化教研室211222323442§2

图形的消隐技术Warnock细分算法举例机械制造及自动化教研室422§3

图形的光照技术作用：方法：实例：机械制造及自动化教研室§4

图形裁剪技术4.1

窗口与视区1

窗口机械制造及自动化教研室§4

图形裁剪技术2视区机械制造及自动化教研室v

v

§4

图形裁剪技术4.2窗口----视区变换机械制造及自动化教研室§4

图形裁剪技术4.3二维图形的裁剪4.3.1点的裁剪Wxl

≤

x

≤

WxrWyb

≤

y

≤

WytP(x,y)可见，否则不可见。机械制造及自动化教研室§4

图形裁剪技术4.3.2直线段的裁剪1.直线段与窗口的关系bcead机械制造及自动化教研室§4

图形裁剪技术2.编码裁剪法机械制造及自动化教研室§4

图形裁剪技术机械制造及自动化教研室DC§4

图形裁剪技术机械制造及自动化教研室a§4

图形裁剪技术规则与步骤:max(x1

,

x2)<Wxl

,

min(x1

,

x2)>Wxr

max(y1

,

y2)<Wyb

,

min(y1

,

y2)>WytWxl

≤

x

≤

WxrWyb

≤

y

≤

Wyt

xs

=

x1ys

=

y1机械制造及自动化教研室

xs

=

Wxlys

=

y1

+

(Wxl

_

x1)(y2

_

y1)

/(x2

_

x1)§4

图形裁剪技术ys

∉

[Wyb

,

Wyt]ys

∈

[Wyb

,

Wyt]机械制造及自动化教研室§4

图形裁剪技术iiii).机械制造及自动化教研室P2P1P1P1P2PmP2P1P2§4

图形裁剪技术机械制造及自动化教研室§5CAD/CAM中图形的生成方法5.1基本图形的生成原理机械制造及自动化教研室§5CAD/CAM中图形的生成方法1

2

3元

素D1=50Dn=

L

圆锥体3

维

体

素

圆柱体机械制造及自动化教研室长(立)方体

棱锥体所完成的零件图线

圆变

异

体基本图形元素形

状要素中心线L1=250箭头250Φ50Ln=......D§5CAD/CAM中图形的生成方法5.2利用基本几何元素生成图形13机械制造及自动化教