计算机图形学知识点总结.doc

o 点阵法是用具有颜色信息的点阵来表示图形的一种方法，它强调图形由哪些点组成，并具有什么灰度或色彩。
o 参数法是以计算机中所记录图形的形状参数与属性参数来表示图形的一种方法。
o 通常把参数法描述的图形叫做图形（Graphics）
o 把点阵法描述的图形叫做图象（Image）
计算机图形学、数字图像处理和计算机视觉学科间的关系:

o 近二十年中，国际标准化组织ISO已经批准和正在讨论的与计算机图形有关的标准有：
GKS、GKS-3D、PHIGS、CGM、CGI、IGES、STEP。
第二章：
图形输入设备：
o 键盘（keyboard）
键盘能用来进行屏幕坐标的输入、菜单选择、图形功能选择，以及输入那些如辅助图形显示的图片标记等非图形数据。
o 鼠标器（mouse）
当推动鼠标器在平面上移动时，鼠标将记录移动的方向和距离，这个方向和距离被传送给计算机，转换成对应的光标的位移。
o 光笔(light pen)
o 触摸屏(touch screen)
当用手指或者小杆触摸屏幕时，触点位置便以光学的（红外线式触摸屏）、电子的（电阻式触摸屏和电容式触摸屏）或声音的（声音探测式）方式记录下来。
o 操纵杆(joystick)
操纵杆是由一根小的垂直杠杆组成的可摇动装置，该杠杆装配在一个其四周可移动的底座上用来控制屏幕光标。
o 跟踪球（Trackball）和空间球（Spaceball）
o 数据手套(Data Glove) 是一种戴在手上的传感器，可以用来抓住“虚拟对象”，它由一系列检测手和手指运动的传感器构成，用来提供关于手的位置和方向的信息。
o 数字化仪(Digitizer) 用于在二维或三维的图形对象上扫描，以输入一系列二维或三维的坐标值。这些坐标值代表的坐标点，在系统中将以直线段或曲线段连接，以逼近图形对象的描绘曲线或表面形状
o 图像扫描仪(Scaner) 图像扫描仪可直接把图纸、图表、照片、广告画等输入到计算机中，在将它们传过一个光学扫描机构时，灰度或彩色等级被记录下来，并按图像方式进行存储。
o 声频输入系统
o 视频输入系统
图形显示设备：
o 阴极射线管（CRT）
CRT（Cathode Ray Tube）是一种真空器件，它利用电磁场产生高速的、 经过聚焦的电子束，偏转到屏幕的不同位置轰击屏幕表面的荧光材料而产生可见图形。
CRT从结构上分为：电子枪、偏转系统、荧光屏。

o 彩色阴极射线管
三基色原则
主要结构：三色荧光屏、三支电子枪、荫罩板

o CRT图形显示器
随机扫描的图形显示器
直视存储管图形显示器
光栅扫描的图形显示器

o 平板显示器
液晶显示器
等离子体显示板（Plasma Panel）
薄片光电显示器（Thin-Film Electroluminescent Display）
发光二极管（Liquid-Emitting Diode, LED）

o 三维观察设备
从变焦距的柔性震动镜面反射CRT图像
显示具立体感的视图
n 利用不同的刷新周期交替地显示两视图；
n 将屏幕分半；
n 使用头盔式结构。
输出设备：图形显示器（CRT显示器、其他显示器）、图形硬件拷贝设备（绘图仪、图形打印机、其他设备）
第三章：
• 交互式计算机图形系统具有的5个功能
– 计算、存储、对话、输入、输出

1、 定位设备有鼠标器、操纵杆、跟踪球、空间球、数字化仪的触笔或手动光标等。
定位设备的三种分类
a) 绝对坐标设备和相对坐标设备
b) 直接设备和间接设备
c) 连续设备和离散设备
2、 笔划设备：笔划设备的输入等于多次调用定位设备，产生一系列的坐标值，根据产生的坐标值可产生多边形和曲线等。
3、 定值设备：定值设备常用来输入各种参数和数据。
4、 字符串设备：即进行字符串输入。
5、 选择设备
选择设备用来选择菜单选项、属性选项和用于构图的对象形状等。常用的选择设备有功能键、热键和定位设备等等。
6、 拾取设备：拾取设备用于选择场景中即将进行变换、编辑和处理的部分。
输入模式即如何管理、控制多种输入设备进行工作。
常用的输入模式有请求（request）、采样（sample）、事件（event）及其组合形式等几种。
p 请求方式（request mode）：输入设备在应用程序的控制下工作，程序在输入请求发出后一直被置于等待状态直到数据输入。
p 取样方式（sample mode）：此时，应用程序和输入设备同时工作，当输入设备工作时，存储输入数据，并不断地更新当前数据，当程序要求输入时，程序采用当前数据值。
p 事件方式（event mode）：每次用户对输入设备的一次操作以及形成的数据叫做一个事件。
思想：一般一个事件发生时，往往来不及进行处理，于是，就要把事件按先后次序排成队列，以便先进先出，即先到的事件进入排队，先被取出进行处理。
当设备被置成事件方式，程序和设备同时工作。
基本交互式绘图技术
– 回显、约束、网格、引力域、橡皮筋技术、草拟技术、拖动、旋转、形变等。（具体概念见第三章书）
第四章：
基本概念——坐标系
• 建模坐标系（Modeling Coordinate System）
• 用户坐标系
• 观察坐标系（Viewing Coordinate System）
• 规格化设备坐标系（Normalized Device coordinate System）
• 设备坐标系（Device Coordinate System）
实体：对于一个占据有限空间的正则形体，如果其表面是二维流形，则该正则形体为实体。
o 欧拉公式证明简单多面体的顶点数V、边数E和面数F满足如下关系：V-E+F=2。
o 非简单多面体需对欧拉公式加以扩展。令H表示多面体表面上孔的个数，G表示贯穿多面体的孔的个数，C表示独立的、不相连接的多面体数，则扩展后的欧拉公式为：V-E+F-H=2（C-G）
三维形体的表示：
o 多边形表面模型
o 扫描表示
o 构造实体几何法
o 空间位置枚举表示
o 八叉树
o BSP树
第五章：
多边形的扫描转换主要是通过确定穿越区域的扫描线的覆盖区间来填充。
o 区域填充是指从区域内的某一个象素点（种子点）开始，由内向外将填充色扩展到整个区域内的过程。区域是指已经表示成点阵形式的填充图形，它是相互连通的一组像素的集合。
4-连通区域：从区域上的一点出发，通过访问已知点的4-邻接点，在不越出区域的前提下，遍历区域内的所有象素点。
o 8-连通区域：从区域上的一点出发，通过访问已知点的8-邻接点，在不越出区域的前提下，遍历区域内的所有象素点。
第六章：
要将窗口内的图形在视区中显示出来，必须经过将窗口到视区的变换（Window-Viewport Transformation）处理，这种变换就是观察变换（Viewing Transformation）。
p 观察坐标系(View Coordinate)是依据窗口的方向和形状在用户坐标平面中定义的直角坐标系。
p 规格化设备坐标系(Normalized Device Coordinate)也是直角坐标系，它是将二维的设备坐标系规格化到（0.0，0.0）到（1.0，1.0）的坐标范围内形成的。
p 引入了观察坐标系和规格化设备坐标系后，观察变换分为如下图所示的几个步骤，通常称为二维观察流程。  

窗口到视区的变换
p 要将窗口内的点（xw,yw）映射到相对应的视区内的点（xv,yv）需进行以下步骤：
(1) 将窗口左下角点移至用户系统系的坐标原点；
(2) 针对原点进行比例变换；
(3) 进行反平移。
第七章:

第八章：
曲线曲面的拟合：当用一组型值点来指定曲线曲面的形状时，形状完全通过给定的型值点列。
曲线曲面的逼近：当用一组控制点来指定曲线曲面的形状时，求出的形状不必通过控制点列。
Bezier曲线的性质
o 对称性
保持控制多边形的顶点位置不变，仅仅把它们的顺序颠倒一下，将下标为k的控制点Pk改为下标为n-k的控制点Pn-k时，曲线保持不变，只是走向相反而已。
o 凸包性
Bezier曲线各点均落在控制多边形各顶点构成的凸包之中。
Bezier曲线的凸包性保证了曲线随控制点平稳前进而不会振荡。
o 几何不变性
o 差变减少性
o 控制顶点变化对曲线形状的影响