計(jì)算機(jī)圖形學(xué)及數(shù)字化快速成型

第1章　緒論 / 1
　1.1　計(jì)算機(jī)圖形學(xué)概述 / 1
　　1.1.1　基本概念 / 1
　　1.1.2　計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展簡史 / 2
　　1.1.3　計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的基本研究內(nèi)容 / 3
　　1.1.4　計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的功能 / 4
　　1.1.5　計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的組成 / 9
　1.2　數(shù)字化快速成型技術(shù)概述 / 11
　　1.2.1　基本概念及特點(diǎn) / 11
　　1.2.2　三維數(shù)字化快速成型的發(fā)展 / 14
　　1.2.3　三維數(shù)字化快速成型基本研究內(nèi)容 / 17
　1.3　三維數(shù)字化快速成型與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的關(guān)系 / 19
　本章習(xí)題 / 19

第2章　OpenGL編程基礎(chǔ) / 20
　2.1　OpenGL工作流程 / 20
　2.2　OpenGL函數(shù)庫 / 22
　2.3　OpenGL的功能 / 23
　2.4　配置繪圖環(huán)境 / 26
　　2.4.1　VS環(huán)境配置 / 26
　　2.4.2　基于MFC的編程環(huán)境配置 / 27
　本章習(xí)題 / 32

第3章　基本圖形光柵化算法 / 33
　3.1　直線的光柵化 / 34
　　3.1.1　數(shù)值微分法 / 34
　　3.1.2　Bresenham畫線算法 / 35
　3.2　圓的光柵化 / 38
　　3.2.1　中點(diǎn)畫圓算法 / 39
　　3.2.2　Bresenham畫圓算法 / 41
　3.3　多邊形的填充 / 44
　　3.3.1　掃描線填充算法 / 45
　　3.3.2　邊緣填充算法 / 53
　　3.3.3　區(qū)域填充算法 / 54
　3.4　反走樣 / 56
　　3.4.1　提高顯示器分辨率 / 56
　　3.4.2　超采樣 / 57
　　3.4.3　區(qū)域采樣 / 58
　3.5　上機(jī)實(shí)踐 / 59
　　3.5.1　個(gè)性化名字案例 / 60
　　3.5.2　京東狗圖案的設(shè)計(jì) / 62
　　3.5.3　人臉圖案的設(shè)計(jì) / 67
　　3.5.4　貓頭圖案設(shè)計(jì) / 70
　　3.5.5　五星紅旗設(shè)計(jì) / 74
　本章習(xí)題 / 76

第4章　自由曲線曲面 / 78
　4.1　曲線和曲面表示的基礎(chǔ)知識(shí) / 78
　　4.1.1　基本概念 / 78
　　4.1.2　曲線和曲面的表示方式 / 79
　　4.1.3　參數(shù)曲線的參數(shù) / 80
　　4.1.4　參數(shù)連續(xù)性和幾何連續(xù)性 / 81
　　4.1.5　參數(shù)曲線的代數(shù)和幾何形式 / 82
　　4.1.6　參數(shù)曲面的參數(shù) / 83
　4.2　Bezier參數(shù)曲線曲面 / 84
　　4.2.1　Bezier曲線的背景和基本定義 / 84
　　4.2.2　Bezier曲線的性質(zhì) / 85
　　4.2.3　Bezier曲線的生成 / 86
　　4.2.4　Bezier參數(shù)曲面 / 87
　4.3　B樣條曲線曲面 / 88
　　4.3.1　B樣條曲線 / 88
　　4.3.2　B樣條曲面 / 89
　4.4　多邊形網(wǎng)格曲面 / 90
　　4.4.1　多邊形網(wǎng)格的定義 / 90
　　4.4.2　多邊形網(wǎng)格的性質(zhì) / 91
　　4.4.3　網(wǎng)格簡化 / 91
　4.5　細(xì)分曲面 / 93
　　4.5.1　細(xì)分曲面的概念 / 93
　　4.5.2　細(xì)分曲面的關(guān)鍵技術(shù) / 93
　　4.5.3　細(xì)分曲面的應(yīng)用 / 95
　本章習(xí)題 / 98

第5章　仿射變換 / 99
　5.1　三維圖形的顯示流程 / 100
　　5.1.1　基本原理 / 100
　　5.1.2　OpenGL的視景轉(zhuǎn)換 / 102
　5.2　窗口到視口的變換 / 104
　　5.2.1　基本原理 / 104
　　5.2.2　OpenGL中的視口變換 / 106
　5.3　物體的二維仿射變換 / 109
　　5.3.1　點(diǎn)的變換 / 110
　　5.3.2　二維圖形的仿射變換 / 112
　　5.3.3　仿射變換的逆變換 / 114
　　5.3.4　仿射變換的復(fù)合變換 / 115
　5.4　三維仿射變換 / 117
　　5.4.1　基本三維變換 / 118
　　5.4.2　三維復(fù)合仿射變換 / 120
　本章習(xí)題 / 121

第6章　產(chǎn)品數(shù)字化造型基礎(chǔ) / 123
　6.1　基本定義 / 123
　6.2　三維物體的存儲(chǔ)模型 / 124
　　6.2.1　線框模型 / 124
　　6.2.2　表面模型 / 125
　　6.2.3　實(shí)體模型 / 126
　6.3　三維實(shí)體的表示方法 / 126
　　6.3.1　構(gòu)造實(shí)體幾何表示法 / 127
　　6.3.2　邊界表示法 / 129
　　6.3.3　分解表示法 / 134
　　6.3.4　掃描表示法 / 136
　　6.3.5　特征造型 / 136
　本章習(xí)題 / 138

第7章　數(shù)字化快速成型的前處理 / 139
　7.1　數(shù)字化快速成型概述 / 139
　7.2　三維數(shù)字化正向建模 / 140
　　7.2.1　三維數(shù)字化造型發(fā)展歷程 / 140
　　7.2.2　參數(shù)化造型 / 143
　　7.2.3　變量化造型 / 147
　　7.2.4　兩種造型技術(shù)的比較 / 149
　　7.2.5　其他造型方法 / 151
　　7.2.6　商業(yè)軟件系統(tǒng) / 151
　7.3　三維數(shù)字化逆向建模 / 155
　　7.3.1　基本概念 / 155
　　7.3.2　數(shù)據(jù)采集 / 157
　　7.3.3　數(shù)據(jù)處理 / 158
　　7.3.4　曲面重構(gòu) / 161
　　7.3.5　坐標(biāo)配準(zhǔn) / 162
　　7.3.6　誤差分析 / 162
　7.4　三維模型的近似處理 / 163
　　7.4.1　STL文件格式 / 163
　　7.4.2　STL文件的轉(zhuǎn)換 / 165
　　7.4.3　模型的檢驗(yàn)與修補(bǔ) / 165
　本章習(xí)題 / 167

第8章　三維數(shù)字化快速成型技術(shù)與實(shí)踐 / 168
　8.1　概述 / 168
　8.2　熔融沉積成型技術(shù) / 169
　　8.2.1　FDM成型原理與系統(tǒng)組成 / 169
　　8.2.2　FDM成型過程 / 171
　　8.2.3　FDM的技術(shù)難點(diǎn) / 172
　8.3　立體光刻 / 172
　　8.3.1　SLA成型原理 / 172
　　8.3.2　SLA成型過程 / 174
　　8.3.3　SLA技術(shù)難點(diǎn) / 175
　8.4　選擇性激光燒結(jié)技術(shù) / 175
　　8.4.1　SLS成型原理 / 176
　　8.4.2　SLS的成型過程 / 177
　　8.4.3　SLS的技術(shù)難點(diǎn) / 178
　8.5　分層實(shí)體制造 / 178
　　8.5.1　LOM成型原理與系統(tǒng)組成 / 179
　　8.5.2　LOM成型過程 / 180
　　8.5.3　LOM的技術(shù)難點(diǎn) / 180
　8.6　三維印刷技術(shù) / 181
　　8.6.1　3DP成型原理 / 181
　　8.6.2　3DP成型過程 / 182
　　8.6.3　3DP的技術(shù)難點(diǎn) / 183
　8.7　直接金屬激光燒結(jié) / 183
　　8.7.1　DMLS成型原理 / 184
　　8.7.2　DMLS成型過程 / 187
　　8.7.3　DMLS的技術(shù)難點(diǎn) / 187
　8.8　桌面三維打印機(jī)組裝實(shí)踐 / 188
　　8.8.1　機(jī)械部件及機(jī)體框架的安裝 / 189
　　8.8.2　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和電子系統(tǒng) / 193
　　8.8.3　軟件安裝與調(diào)試 / 196
　8.9　三維打印實(shí)踐 / 200
　　8.9.1　打印機(jī)調(diào)整 / 200
　　8.9.2　打印步驟 / 200
　本章習(xí)題 / 203

附錄　OpenGL常用函數(shù)一覽表 / 204

參考文獻(xiàn) / 208