计算机辅助设计(计算机图形学)讲义

计算机辅助设计(计算机图形学)讲义,图像学,图像处理

《计算机辅助设计》

授课讲义

洪汉玉

二〇〇六年九月

计算机辅助设计(计算机图形学)讲义,图像学,图像处理

武汉工程大学

计算机辅助设计(计算机图形学)讲义,图像学,图像处理

计 算 机 辅 助 设 计

教学要求

了解图形系统的框架系统及其涉及的软件、硬件技术；

了解CAD图形学的基本问题，掌握图形学的基本概念、方法与算法； 对与图形相关的应用及当前的研究热点有一个初步认识； 具有一定的计算机绘图及CAD设计实践体会和相关的编程能力。

教材或参考书： 教材

刘极峰主编“计算机辅助设计与制造”,，高教出版社，20045. 洪汉玉 主编 ，“计算机图形处理及设计”，化学工业出版

社，1998。

主要参考书：

[1] 童秉枢等，“机械CAD技术基础”，清华大学出版社，1996。 [1] 孙家广等，“计算机图形学（第三版）”，清华大学出版社，2002。 [2] 孙家广等，“计算机辅助设计技术基础”，清华大学出版社，1991。 [3] 潘云鹤，―计算机图形学—原理、方法及应用‖，高等教育出版社，2003。 [4] 魏海涛，―计算机图形学‖，电子工业出版社，2001。

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绪论 计算机辅助设计

本章主要内容：了解CAD的发展及基本概念；理解CAD系统

的功能与任务。

教学目的及要求：掌握计算机图形学的应用及研究前沿；掌握

计算机图形学的发展历史；掌握计算机图形学的研究内容。

教学重点：计算机图形学的研究内容。 教学难点：计算机图形学的研究内容

教学方法及手段：采用多媒体课件进行启发式教学，提高学生

的学习兴趣。

教学时间：100分钟 时间分配：

1. 开始部分 5 （ 分钟） 2. 讲授课程 80 （ 分钟） 3. 课堂讨论 10 （ 分钟） 4. 内容小结 5（ 分钟）

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教学过程：

绪论 计算机辅助设计

1.1 研究内容 1.2 发展历史

1.3 计算机图形学的应用及研究前沿

1.1 研究内容 ?何谓图形

?构成图形的要素 ?图形的两种表示法 ?图形学所研究的内容

图形以及构成图形的要素

图形：计算机图形学的研究对象

– 能在人的视觉系统中产生视觉印象的客观对象

– 包括自然景物、拍摄到的图片、用数学方法描述的图形等等

构成图形的要素

– 几何要素：刻画对象的轮廓、形状等 – 非几何要素：刻画对象的颜色、材质等

计算机中表示图形的方法

– 点阵表示

枚举出图形中所有的点(强调图形由点构成) 简称为图像（数字图像） – 参数表示

由图形的形状参数(方程或分析表达式的系数，线段的端点坐标等)+属性参

数(颜色、线型等)来表示图形 简称为图形：

图形主要分为两类： 基于线条信息表示 明暗图(Shading)

什么是计算机图形学

定义：计算机图形学是研究怎样用数字计算机生成、处理和显示图形的一门学科。 计算机图形学计算机科学中，最为活跃、得到广泛应用的分支之一 计算机图形学的研究内容

如何在计算机中表示图形、以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原

理与算法，构成了计算机图形学的主要研究内容。

– 图形硬件、图形标准、图形交互技术、光栅图形生成算法、曲线曲面造型、实体造

型、真实感图形计算与显示算法，以及科学计算可视化、计算机动画、自然景物仿

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真、虚拟现实等。

与相关学科的关系：

图像生成（计算机图形学）

图像变换

（图像处理）

数据模型 模型变换（计算几何）

模型（特征）提取 （计算机视觉，模式识别）

发展特点:交叉、界线模糊、相互渗透

CAGD（Computer Aided Geometric Design）

几何形体在计算机中的表示，分析、研究怎样灵活方便地建立几何形体的数学模型，提高算法效率，在计算机内更好地存储和管理这些模型等。研究曲线、曲面的表示、生成、拼接、拟合。

图象处理

研究如何对一幅连续图像取样、量化以产生数字图像，如何对数字图像做各种变换

以方便处理，

如何滤去图像中的无用噪声，如何压缩图像数据以便存储和传输，图像边缘提取，

特征增强和提取。

计算机视觉和模式识别

图形学的逆过程，分析和识别输入的图像并从中提取二维或三维的数据模型（特征）。手写体识别、机器视觉。

1.2 发展历史 ?历史追溯 ?硬件发展 图形显示器的发展 图形输入设备的发展 ?图形软件及软件标准的发展 历史追溯

50年代

– 1950年，第一台图形显示器作为美国麻省理工学院（MIT）旋风I号（Whirlwind

I）计算机的附件诞生了 – 1958年，美国Calcomp公司由联机的数字记录仪发展成滚筒式绘图仪，GerBer

公司把数控机床发展成为平板式绘图仪

– 50年代末期，MIT的林肯实验 …… 此处隐藏：6082字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……