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1 计算机图形学概论 1

1．1 图形的描述 1

1．1．1 线框表示法 2

1．1．2 面模型法 2

1．1．3 翼状面结构 4

1．1．4 图型数据的存储结构 5

1．2 计算机图形学的研究内容 7

1．3 计算机图形学的应用 9

2 计算机图形处理系统 12

2．1 图形处理系统软件平台 12

2．1．1 图形支持软件 13

2．1．2 图形应用软件 13

2．1．3 图形数据结构 14

2．2 图形输入子系统 14

2．2．1 摄像机 14

2．2．2 磁带录像机 16

2．2．3 扫描仪 18

2．2．4 图形输入板 19

2．3 主机子系统 19

2．4 输出子系统 20

2．4．1 图形显示系统结构 21

2．4．2 显示器原理与技术 22

2．4．3 图形插件卡 26

2．4．4 图形硬拷贝设备 48

2．4．5 图形存储设备 50

2．4．6 声音卡与视频卡 51

2．4．7 网络接口 52

3 基本图形元素的生成 53

3．1 直线段的生成 53

3．1．1 逐点计算法 53

3．1．2 数字微分分析法（Digital Differential Analyzer, 简写为DDA） 54

3．1．3 Bresenham算法生成直线段 55

3．2 圆弧的生成 56

3．2．1 DDA算法生成圆弧 56

3．2．2 Bresenham算法生成圆弧 57

3．3 圆的生成 58

3．3．1 公式法画圆 58

3．3．2 Bresenham算法画圆 58

3．4 椭圆的生成 59

4 二维图形的几何变换 60

4．1 齐次坐标 60

4．1．1 齐次坐标的几何意义 60

4．1．2 齐次坐标下的图形变换矩阵 61

4．2 点的变换 61

4．2．1 笛卡儿坐标下的点变换 64

4．2．2 齐次坐标下点的变换平移（translation transform） 67

4．3 二维图形变换 68

4．3．1 比例变换 68

4．3．2 平移变换 69

4．3．3 旋转变换 70

4．3．4 错切变换 71

4．3．5 镜射变换 72

4．3．6 连续变换 73

4．3．7 组合变换 75

4．3．8 相对于任意点的变换 78

4．3．9 相对于任意轴的镜射变换 81

4．3．10 二维图形变换程序设计示例 82

5．2 三维比例变换 88

5．2．1 比例变换 88

5．1 三维图形变换矩阵 88

5 三维图形的基本变换 88

5．2．2 全比例变换 90

5．3 三维镜射变换 91

5．3．1 对xoy坐标平面的镜射变换 91

5．3．2 对xoz坐标平面的镜射变换 91

5．3．3 对yoz坐标平面的镜射变换 91

5．4 三维错切变换 92

5．4．1 沿x轴含y方向错切 93

5．4．3 沿y含x方向错切 94

5．4．2 沿x含z方向错切 94

5．4．4 沿y含z方向错切 95

5．4．5 沿z含x方向错切 96

5．4．6 沿z含y方向错切 96

5．5 三维平移变换 97

5．6 三维旋转变换 97

5．6．1 绕过坐标原点任意轴的旋转变换 98

5．6．2 绕x轴旋转变换 100

5．6．3 绕y轴旋转变换 100

5．6．4 绕z轴旋转变换 100

5．6．5 绕不通过原点的空间任意轴的旋转变换 101

5．7 三维图形基本变换程序设计示例 102

5．7．1 三维比例变换程序 102

5．7．2 三维错切变换程序 104

5．7．3 三维旋转变换程序 110

5．7．4 三维平移变换程序 111

6．1．1 透视投影的基本过程 115

6．1 透视投影变换与投影图显示 115

6 三维图形投影变换 115

6．1．2 观察变换 116

6．1．3 三维裁剪 117

6．1．4 透视变换 118

6．1．5 视区变换 120

6．1．6 投影图显示 121

6．2 透视投影 121

6．2．1 一点透视投影变换 122

6．2．2 二点透视投影变换 123

6．2．3 三点透视投影变换 126

6．3 正投影 127

6．3．1 三视图 127

6．3．2 正轴测投影 129

6．4 斜投影 132

6．4．1 斜等测投影 132

6．5．1 三视图 134

6．5 三维图形投影变换程序设计示例 134

6．4．2 斜二测投影 134

6．5．2 轴测投影变换 136

6．5．3 三维图形透视投影变换 138

7 计算机统计图 141

7．1 条形统计图 141

7．1．1 单条形统计图 142

7．1．2 组合条形统计图 144

7．1．3 分段条形统计图 148

7．2 曲线统计图 151

7．3 饼形统计图 153

7．3．1 单饼形统计图 153

7．3．2 多饼形面积图 155

7．3．3 多饼形结构图 157

8 数字图像与数字图像处理 160

8．1 数字图像 160

8．1．1 图像的数字化 160

8．1．2 数字图像的表示 161

8．1．3 数字图像的存储 163

8．1．4 数字图像文件格式 164

8．2 数字图像处理 175

8．2．1 数字图像处理方法 175

8．2．2 数字图像处理的内容 176

8．2．3 数字图像处理的应用 176

8．3 数字图像系统 177

8．3．3 图像存储设备 178

8．3．4 计算机配置 178

8．3．2 图像输出设备 178

8．3．1 图像输入设备 178

9 图像增强 179

9．1 引言 179

9．2 空间域灰度修正 180

9．2．1 全域线性灰度变换 180

9．2．2 截取式线性灰度变换 180

9．2．4 直方图均衡化 181

9．2．3 分段线性灰度变换 181

9．2．5 直方图规定化 185

9．3 空间域图像平滑 188

9．3．1 噪声消除法 188

9．3．2 领域平均法 188

9．3．3 中值滤波 190

9．3．4 梯度倒数加权法 192

9．3．5 选择式掩模平滑 193

9．3．6 图像平滑程序示例 194

9．4 空间域图像锐化 204

9．4．1 梯度算子 204

9．4．2 Laplacian算子 206

9．4．3 模板匹配法 208

9．4．4 统计差值法 210

9．4．5 图像锐化程序示例 212

9．5 频率域增强处理 224

9．5．1 低通滤波 224

9．5．2 高通滤波 226

10 图像分割 228

10．1 引言 228

10．2 基于边界的图像分割 228

10．2．1 微分边缘检测算子 228

10．2．2 曲面拟合边缘检测 232

10．2．3 模板匹配边缘检测 234

10．2．4 互相关匹配边缘检测 239

10．2．5 小波变换边缘检测 240

10．2．6 基于边界图像分割程序示例 243

10．3 阈值分割 252

10．3．1 二值化图像分割 252

10．3．2 半阈值图像分割 255

10．3．3 最佳阈值的确定 255

10．3．4 模糊阈值图像分割 257

10．3．5 阈值法图像分割程序示例 258

10．4 区域生长法图像分割 263

11．1 正交变换通用算子 265

11 图像正交变换 265

11．2 傅里叶变换（FT） 266

11．2．1 一维连续傅里叶变换（1DCFT） 267

11．2．2 一维离散傅里叶变换（1DDFT） 267

11．2．3 二维连续傅里叶变换（2DCFT） 268

11．2．4 二维离散傅里叶变换（2DDFT） 269

11．2．5 快速傅里叶变换（FFT） 276

11．3 离散余弦变换（DCT） 279

11．3．1 关于轴对称 279

11．3．2 一维离散余弦变换（1DDCT） 281

11．3．3 二维离散余弦变换（2DDCT） 281

11．4 离散沃尔什一哈达玛变换（DWHT） 284

11．4．1 哈达玛变换对 284

11．4．2 哈达玛变换矩阵 287

11．4．3 哈达玛变换的向量表示 288

11．4．4 定序哈达玛变换 289

11．4．5 沃尔什变换 291

11．5 离散K-L变换 292

11．6 小波变换 294

11．6．1 引言 294

11．6．2 小波定义 296

11．6．3 一维连续小波变换 297

11．6．4 一维离散小波变换 298

11．6．5 二维小波变换 298

12 图像编码与压缩 301

12．1 引言 301

12．1．1 图像编码压缩的必要性 301

12．1．2 图像编码压缩的可能性 301

12．1．3 图像编码压缩的分类 302

12．1．4 图像编码压缩的评价 302

12．2 预测编码 304

12．2．1 预测编码的基本原理 304

12．2．2 线性预测编码 305

12．2．3 非线性预测编码 307

12．3 正交变换编码 309

12．3．1 变化编码的基本原理 309

12．3．2 正交变换编码特征评价 310

12．3．3 正交变换编码 310

12．4 统计编码 313

12．4．1 哈夫曼（Huffman）编码 314

12．4．2 香农（Shannon）编码 316

12．5 轮廓编码（Contour Coding） 318

12．5．1 T（Trace）算法 318

12．5．2 IP（Initial Point）算法 319

12．5．3 轮廓编码 320

12．6 二值图像编码 321

12．6．1 直接编码 322

12．6．2 跳跃空白编码 322

12．6．3 游程长度编码（RLC） 323

12．7．1 分形编码 328

12．7 图像编码新技术研究 328

12．7．2 自适应网格编码 329

12．8 图像编码的国际标准 330

12．8．1 静止图像编码压缩技术标准（JPEG） 330

12．8．2 活动图像编码压缩技术标准（MPEG） 332

13 图像分析 334

13．1 二值图像的描述 334

13．1．1 领域和连通 334

13．1．2 距离 335

13．1．3 面积 336

13．1．4 周长 336

13．1．5 欧拉数（Euler number） 337

13．1．6 细化（Thinning） 338

13．1．7 标记 340

13．1．8边界跟踪（border following） 341

13．2 边界描述 342

13．2．1 链码描述 342

13．2．2 傅里叶描述子 344

13．3．1 矩描述子 346

13．3 区域描述 346

13．3．2 纹理分析 349

13．3．3 几何特征 362

14 图形图像处理学应用示例 365

14．1 微机图形处理系统 365

14．2 计算机辅助包装装潢设计系统 366

14．2．1 系统设计思路和系统的构成 366

14．2．2 模块功能 367

14．3 管理决策中图形的应用 367

14．4 焊缝缺陷微机检测系统 369

14．4．1 系统设备及工作原理 369

14．4．2 图像预处理 370

14．4．3 物理特征量计算 370

14．5 遥感图像的应用 371

14．5．1 地质遥感图像处理与应用 371

14．4．4 计算机自动识别 371

14．5．2 森林遥感图像处理与应用 372

14．5．3 国土资源遥感图像处理与应用 372

14．5．4 海洋遥感图像处理与应用 372

14．5．5 气象卫星云图的处理与应用 373

14．6 微机指纹自动识别系统 377

14．6．1 系统结构 378

14．6．2 块方向图滤波 378

14．6．3 锐化处理 379

14．6．4 二值化 380

14．6．5 修饰处理 380

14．6．6 细化 380

14．6．7 指纹识别 381

14．7 电子显微图像的计算机处理 382

14．7．1 二维显微图像的处理 382

14．7．2 显微图像的三维重建 382

14．7．3 显微图像的识别分类 383

参考文献 384