单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,计算机图形学基础,Computer Graphics,2011.9,1,概况,1,您的内容打在这里，或者通过复制您的文本后。,概况,2,您的内容打在这里，或者通过复制您的文本后。,概况,3,您的内容打在这里，或者通过复制您的文本后。,+,+,+,整体概况,2,1 学习要求,了解图形系统的框架及其涉及的软件、硬件技术；,理解计算图形学的基本问题，掌握计算机图形学的基本概念、原理与算法；,能将计算机图形学有关原理和算法与,GIS,应用相结合；,具有一定的计算机图形学编程能力；,3,2 课程内容,1,课程学时,总学时：48学时；讲课：34学时；上机：14学时,2 课程内容,计算机图形学概述,基本图形算法,图形几何变换,交互技术,图形裁剪,曲线插值与拟合,几何造型,可见面判断,光照模型,4,3 参考书目,陈传波、陆枫，计算机图形学基础，讲义，,2001,孙家广，计算机图形学（第三版），清华大学出版社，,1999,唐泽圣，计算机图形学基础，清华大学出版社，,1995,倪明田等，“计算机图形学”，北京大学出版社，,1999,唐荣锡，计算机图形学教程（修订版），科学出版社，,2000,计算机辅助设计与图形学学报,中国图形图像学报,5,4 计算机图形学概念,ISO定义：计算机图形学是研究用计算机将数据转换为图形，并在专门的显示设备上显示的原理、方法和技术的学科。,IEEE定义：,Computer graphics is the art or science of producing graphical images with the aid of computer.,6,图形的输入,如何开发利用,图形输入设备及软件将图形输入到计算机中去，以便作各种处理。,图形的处理,包括对图形进行变换,(,几何变换，投影变换,),和运算（集合运算）,着色，形变等,图形的输出,如何将图形格式转换、并在显示屏或打印机等输出设备上输出。,5 研究内容,7,图形与图像,发展特点:交叉、界线模糊、相互渗透,图像生成（计算机图形学）,模型（特征）提取,（计算机视觉，模式识别）,模型变换,（计算几何）,数字图像,数据模型,图像变换,（图像处理）,采样,量化,滤波,增强,5 研究内容,8,1),Graphic,al,User Interface(GUI),W.I.M.P-,Windows,icons,menu,pointers,6 计算机图形学的应用,9,2）GIS,地理信息系统,建立在地理图形之上的关于各种资源的综合信息管理系统,数字地球,，地形数据作为载体，全球信息化。,军事，政府决策，旅游，资源调查。,6 计算机图形学的应用,10,3),建模,（,image,model creation,）,坐标系统,数据生成,几何,-,观察变换,裁剪,-,消隐,颜色纹理,光照阴影,绘制,6 计算机图形学的应用,11,6 计算机图形学的应用,12,CAD/CAM,13,4）,科学计算可视化(,Scientific Visualization),必要性：直接分析大量的测量数据或统计数据有困难,目标：用图形表现抽象的数据,应用领域：医学,图象重建,，遥感，流场、气象、核爆模拟，有限元分析。,6 计算机图形学的应用,14,6 计算机图形学的应用,15,医学可视化,16,科学可视化,17,5）多媒体系统,在计算机控制下，对多种媒体信息进行生成、操作、表现、存储、通信、或集成的信息系统。,计算机处理的常见媒体：文本、图形、图像、语音、音频、视频、动画,特点：媒体多样性、操作交互性、系统集成性。,CAI，教学娱乐。,6 计算机图形学的应用,18,6）,数字娱乐,电脑动画、电脑游戏,实时性,逼真性,蕴含了先进的图形处理技术,电影特技，电视广告，节目片头、,FLASH,采用的动画工具：MAYA,3D-MAX,SOFTIMAGE,6 计算机图形学的应用,19,CG 游戏,20,7）计算机艺术,工具：Coreldraw,Photoshop等,相片真实感模拟与自然媒体仿真技术,分形艺术,乐谱，舞谱,6 计算机图形学的应用,21,22,23,8）Virtual Reality,是用计算机技术来生成一个逼真的三维视、听、触等感觉世界，让用户可以从自己的视点出发，利用自然的技能和某些设备对这一生成的虚拟世界客体进行浏览和交互考察，,如战斗机驾驶模拟系统等,6 计算机图形学的应用,24,基于位置的增强现实,登上巅峰,戴帽子的航海家,25,卫星指示器,看风3D,基于位置的增强现实,26,跳跃的陈列室,天空战场,基于位置的增强现实,27,酝酿期（,20,世纪,50,年代）,萌芽期（,60,年代）,发展期（,70,年代）,普及期（,80,年代）,深入发展期（,90,年代以来）,7 计算机图形学发展,28,历史追溯,1950年，MIT，旋风一号（Whirlwind I 计算机的图形显示器，类似于示波器的CRT来显示简单图形，可供照相制作硬拷贝。,50年代末期，MIT林肯实验室，在Whirlwind上开发SAGE空中防御系统，通过光笔在屏幕上指点定位识别目标。,7 计算机图形学发展,29,1963年MIT林肯室验室Ivan.E.Sutherland的博士论文：Sketchpad：一个人机通信的图形系统。-,确定了交互图形学作为一个学科分支。,60年代：MIT、Bell Lab、通用汽车公司、剑桥大学开展大规模的研究，出现随机扫描显示器,7 计算机图形学发展,30,70年代进入技术实用化，,基于电视技术的光栅扫描显示器的出现，图形学进入了第一个兴盛的时期，并开始出现实用的CAD图形系统。,众多商品化软件的出现，使图形标准化问题也被提上议程。,1974年，美国计算机学会成立图形标准化委员会(ACM SIGGRAPH)。,7 计算机图形学发展,31,80年代，超大规模集成电路的发展，奠定了物质基础，工作站的出现，促进了图形学的发展。,90年代，朝着标准化、集成化和智能化的方向发展。国际标准化组织（ISO）公布的图形标准也越多、且更加成熟。,2000年以来，虚拟现实、科学计算可视化、人工智能等等,7 计算机图形学发展,32,计算机图形学算法的发展,图形软件标准化,ACM成立图形标准化委员会，制定“核心图形系统”（Core Graphics System）,光栅图形学迅速发展,区域填充、裁剪、消隐等基本图形概念、及其相应算法纷纷诞生,ISO发布CGI、CGM、GKS、PHIGS,真实感图形学,1970年，Bouknight提出了第一个光反射模型,1971年Gourand提出“漫反射模型插值”的思想，被称为Gourand明暗处理,1975年，Phong提出了著名的简单光照模型-Phong模型,实体造型技术,英国剑桥大学CAD小组的Build系统,美国罗彻斯特大学的PADL-1系统,7 计算机图形学发展,33,造型技术,规则形体：,欧氏几何方法,基于物理的造型,基于特征的造型,不规则形体：,分形几何方法,纹理映射,7 计算机图形学发展,当前研究动态,34,35,日本Yoshinori Dobashi等人绘制的真实感云,36,真实感图形绘制技术,光照明模型,绘制算法,快速算法,易于图像的绘制,人机交互技术,界面简单易用,色彩搭配、比例尺寸符合人的审美规律；,吸引用户交互操作。,37,基于骨架的地图生成,38,树皮模拟：曲面细分,39,提问与解答环节,Questions and answers,40,结束语,CONCLUSION,感谢参与本课程，也感激大家对我们工作的支持与积极的参与。课程后会发放课程满意度评估表，如果对我们课程或者工作有什么建议和意见，也请写在上边，来自于您的声音是对我们最大的鼓励和帮助，大家在填写评估表的同时，也预祝各位步步高升，真心期待着再次相会！,41,感谢观看,The user can demonstrate on a projector or computer,or print the presentation and make it into a film,42,