北京大学：《计算机图形学》第一讲 计算机图形学概述

计弇机图形学 北京大学计算机糸图形研究室 httplgraphics.pku.edu.cn 主讲:龙晓苑 E-mail:Ixy@graphics.pku.edu.cn 辅导:刘西川 E-mail:Ixc@graphics.pku.edu.cn 2021/2/24 Graphics Lab PKU

1 2021/2/24 Graphics Lab.PKU 计算机图形学 北京大学计算机系图形研究室 http://graphics.pku.edu.cn 主讲： 龙晓苑 E-mail: lxy@graphics.pku.edu.cn 辅导：刘西川 E-mail: lxc@graphics.pku.edu.cn

教学要求 ●了解图形系统的框架及其涉及的软件、硬件技术; ●了解图形学的基本问题,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; ●具有一定实践体会和相关的编程能力。 2 Graphics Lab PKU 2021/2/24

2 Graphics Lab.PKU 2021/2/24 教学要求 ⚫ 了解图形系统的框架及其涉及的软件、硬件技术； ⚫ 了解图形学的基本问题，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； ⚫ 具有一定实践体会和相关的编程能力

教材或参考书: ●教材 ●倪明田等,“计算机图形学”,北京大学出版社,1999。 ●主要参考书: ●孙家广:计算机图形学(第三版),清华大学出版社, 1999。 Donald Hearn, M. Pauline Baker, Computer Graphics(C Version", Prentice Hall, 1997 James D. Foley, Andries van Dam etc. "Introduction to Computer Graphics", Addison-Wesley, 1996 ●董士海,《计算机用户界面及其工具》,科学出版社 1994 ●龙晓苑:数字化艺术,北京大学出版社,1999.12 3 Graphics Lab PKU 2021/2/24

3 Graphics Lab.PKU 2021/2/24 教材或参考书： ⚫ 教材 ⚫ 倪明田等，“计算机图形学”，北京大学出版社，1999。 ⚫ 主要参考书： ⚫ 孙家广：计算机图形学（第三版），清华大学出版社， 1999。 ⚫ Donald Hearn, M. Pauline Baker ,“Computer Graphics (C Version)”, Prentice Hall , 1997. ⚫ James D. Foley, Andries van Dam etc., “Introduction to Computer Graphics”, Addison-Wesley, 1996 ⚫ 董士海，《计算机用户界面及其工具》，科学出版社， 1994 ⚫ 龙晓苑：数字化艺术，北京大学出版社，1999.12

第一讲计算机图形学概述 1.1研究内容 1.2发展历史 1.3应用举例 1.4当前研究动态 4 Graphics Lab PKU 2021/2/24

4 Graphics Lab.PKU 2021/2/24 第一讲 计算机图形学概述 1.1 研究内容 1.2 发展历史 1.3 应用举例 1.4 当前研究动态

11研究内容 ?何谓图形 ?构成图形的要素 ?两种表示法 ?所研究的内容 5 Graphics Lab PKU 2021/2/24

5 Graphics Lab.PKU 2021/2/24 1.1 研究内容 ?何谓图形 ?构成图形的要素 ?两种表示法 ?所研究的内容

计算机图形学的研究内容 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 6 Graphics Lab PKU 2021/2/24

6 Graphics Lab.PKU 2021/2/24 计算机图形学的研究内容 ⚫ 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

计算机图形学的研究内容 所研究的内容 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 如何将图形特定的表示形式转换成图形输出系统便于接受 的表示形式,并将图形在显示屏或打印机等输出设备上输出。 7 Graphics Lab PKU 2021/2/24

7 Graphics Lab.PKU 2021/2/24 计算机图形学的研究内容 所研究的内容 •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 如何将图形特定的表示形式转换成图形输出系统便于接受 的表示形式，并将图形在显示屏或打印机等输出设备上输出

计算机图形学的研究内容 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) 数字图像 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 8 Graphics Lab PKU 2021/2/24

8 Graphics Lab.PKU 2021/2/24 计算机图形学的研究内容 .与相关学科的关系 数 字 图 像 数 据 模 型 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） 图像变换 （图像处理） .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、数据拟合 9 Graphics Lab PKU 2021/2/24

9 Graphics Lab.PKU 2021/2/24 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、数据拟合

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 10 Graphics Lab PKU 2021/2/24

10 Graphics Lab.PKU 2021/2/24 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