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目录1

第一章 概述1

§1 计算机图形学的发展及其应用1

一、计算机图形学的确立及硬设备的发展1

二、计算机图形软件系统及算法的发展2

三、计算机图形学的应用3

四、计算机图形学在我国的发展概况5

§2 常用的图形输入输出设备6

一、常用的图形输入设备6

二、常用的图形输出设备9

一、计算机图形系统的功能及设计过程13

§3 计算机图形系统的组成13

二、计算机图形系统的组成15

习题18

第二章 直线和直线图形18

§1 计算机图形学中常用的坐标系和描绘直线的要求18

一、计算机图形学中常用的坐标系18

二、描绘直线图形的要求19

§2 生成直线的几种常用算法21

一、逐点比较法21

二、正负法24

三、对称的数值微分法27

五、Bresenham算法28

四、简单的数值微分法28

§3 随机扫描的图形显示器产生直线的原理30

一、线产生器30

二、描绘直线图形的符号指令32

三、显示文件35

§4 存储管显示器产生字符、图形的工作方式37

一、控制字符37

二、四种工作模式39

三、程序编制40

§5 直线段和直线图形生成程序42

一、直线段生成程序42

二、直线图形生成程序43

习题45

第三章 二次曲线、字符和等值线45

§1 圆弧和椭圆弧的拟合法45

一、圆弧的逐点插补法45

二、圆弧的正负插补法49

三、数值微分法产生圆弧52

四、数值微分法产生椭圆弧54

§2 二次曲线的参数拟合法55

一、二次曲线的一般参数方程55

二、二次曲线的分类56

一、字符发生器60

§3 字符60

二、用软件产生字符的方法62

§4 等值线图66

一、等值线的定义66

二、离散点网格化67

三、矩形域上等值线的绘制69

习题73

第四章 自由曲线和曲面73

§1 三次样条曲线和三次参数样条曲线73

一、三次样条曲线74

二、三次参数样条曲线76

§2 Bézier曲线78

三、三次样条与三次参数样条的混合函数78

一、Bézier曲线的数学表达式及其性质79

二、三次Bézier样条曲线81

§3 B样条曲线81

一、B样条曲线的数学表达式82

二、二次和三次B样条曲线82

三、三次B样条曲线的边界条件和反算拟合86

四、三种三次参数曲线段的等价表示式87

§4 曲面88

一、孔斯（Coons）曲面88

二、贝塞尔（Bézier）曲面90

三、B样条曲面92

习题94

第五章 图形变换94

§1 窗口、视图及其坐标变换94

一、用户域和窗口区94

二、屏幕域和视图区94

三、窗口区和视图区的坐标变换94

四、坐标变换中的误差及其消除96

§2 二维图形的裁剪97

一、二维线段的裁剪98

二、任意多边形的裁剪100

三、字符的裁剪105

§3 图形的几何变换及齐次坐标技术105

一、齐次坐标技术105

二、二维图形的几何变换109

三、三维图形的几何变换114

§4 三维图形的投影、透视变换及裁剪117

一、平行投影118

二、透视投影123

三、三维裁剪133

二、光栅扫描的图形显示器142

一、基本原理142

第六章 光栅扫描的显示技术和系统142

§1 光栅扫描的图形显示器142

习题142

§2 光栅扫描生成图形的基础知识146

一、光栅图形的表示146

二、直线的扫描转换146

三、字符的扫描转换147

四、扫描转换的速度149

五、真实图形的显示149

§3 区域扫描转换的有关算法151

一、引言151

二、多边形的扫描转换152

三、优先数155

四、y-x算法157

五、实时扫描转换157

六、扫描转换算法的小结160

§4 光栅扫描的图形系统160

一、表示方式160

二、光栅模板的控制及系统的构造160

三、用几何形式表示的光栅图形系统162

四、一个简单的光栅图形系统163

第七章 计算机图形学中常用的软件形式168

§1 计算机辅助图形设计的软件组织168

习题168

§2 专用的图形描述和分析语言170

一、图形描述和分析语言的要求170

二、图形描述和分析语言简介170

三、GIS图形描述语言的编译思想171

§3 在高级语言中扩充图形描述的功能175

一、一种具有绘图功能的BASIC175

二、如何在BASIC语言中增加绘图功能177

§4 图形设计程序库178

一、图形设计程序库的功能要求179

二、GIS图形程序库（GIS—GS）简介180

一、交互处理的形式183

§5 人-机交互的图形处理语言183

二、设计交互式命令语言的原则185

三、设计交互式命令语言的方法186

四、GIS系统中的交互式命令语言192

§6 图形软件的标准化193

习题195

第八章 计算机图形学中的数据结构195

§1 问题的提出195

一、引言195

二、图形的拓扑信息和几何信息196

一、图形的一层结构198

§2 图形的层次结构198

二、图形的多层结构199

§3 几何造型中的数据结构202

一、三维形体的几何表示202

二、几何造型中常用的数据结构205

§4 光栅扫描生成图形的数据结构213

一、数组下标检索法213

二、分割检索法215

习题217

第九章 真实图形的描绘217

一、基本的求交运算218

§1 平面立体图隐藏线的消去218

二、凸多面体表面外法线与可见性的关系219

三、平面外法线与β角的计算220

四、凹多面体隐藏线的消去221

§2 回转二次曲面体和自由曲面体的描绘227

一、求回转二次曲面体的轮廓线227

二、用连续法求二次曲面体的交线228

三、自由曲面体的绘制232

§3 隐藏面的消除234

一、“扫描线”算法234

二、深度优先、区域采样算法235

§4 明暗效应236

三、Z向深度缓存算法236

一、明暗效应的数学表示237

二、明暗效应的处理239

三、透明度241

习题243

第十章 几何造型技术243

§1 几何造型中的基本概念243

一、几何造型的现状243

二、几何造型的功能244

三、几何造型中的基本概念244

一、表示模式的要求249

§2 几何造型中形体表示的几种常用模式249

二、几种常用的表示模式251

三、各种表示模式的特点和转换257

§3 几何造型系统259

一、PADL系统260

二、TIPS-1系统265

习题269

附录A：GIS图形描述语言的语句格式269

附录B：GIS—GS中有关二维的部分程序清单273

参考资料317