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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DC108

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