摘 要

计算机图形学是建立在传统的图形学理论、应用数学及计算机科学基础上的一门边缘学科，是集抽象理论、技术与应用相结合的技术应用型课程。该学科综合了计算机科学、数学、物理学等其他相关学科的知识，研究内容非常广泛，如图形硬件、图形标准、图形交互技术、光栅图形生成算法、计算机动画等，具有学科内容丰富、理论性强、实践性强的特点。

图形学在学习与教学过程中难于理解，算法教学的复杂和困难主要是因为无法实际看到或想象出其中的执行过程，必须思考静态的程序代码来了解数据结构的动态变化，为了理解弄懂关键概念的定义，算法的细节部分很容易被忽略，学习中无法全面掌握与应用。

基于以上特点，本文主要根据计算机图形学教学内容，确定可视化教学方针及目标，进行计算机图形学算法演示的研究与实践。利用可视化编程工具VC 对基本图形的生成，封闭图形的填充问题，几何变换等进行算法演示设计与实践，使得原本抽象的算法能够直观地呈现出来，利于理解与实际应用。

【关键词】 计算机图形学；算法演示；可视化教学

Abstract

Computer graphics, the graphics are built on the traditional theory, applied mathematics and computer science based on an edge of the discipline, is an abstract theory, technology and application of a combination of technical and applied courses. The discipline combines computer science, mathematics, physics and other related disciplines of knowledge, research is very extensive, such as the graphics hardware, graphics standards, graphics interactive techniques, raster graphics generation algorithm, computer animation, with a rich academic and theoretical strong, practical features.

Graphics in learning and teaching process difficult to understand the complex and difficult method of teaching is mainly because they can not see or imagine the actual implementation of them, must think about the static data structure of program code to understand the dynamic changes, in order to understand the definition of key concepts, the details of algorithms can easily be ignored, the study can not fully grasp and application.

Based on the above, this paper mainly based on computer graphics course content, determine the principles and objectives of teaching visualization, algorithms for computer graphics research and practice presentation. Using visual programming tool VC on the generation of primitives, polygon filling, geometric transformation design and practice a presentation, making the abstract algorithm originally presented visually, which will help understanding and practical application.

[Keyword] Computer Graphics; Algorithm Demo; Visual teaching

目 录

第一章 绪 论 1

1.1 计算机图形学的研究内容 1

1.2 计算机图形学的发展与应用 2

1.3 本文的主要工作 4

1.4 本文的组织结构 4

第二章 计算机图形学的基本算法简介 6

2.1 基本图形的生成原理 6

2.2 封闭图形的区域填充 9

2.3 二维几何基本变换 11

2.4 曲线的基本概述 13

2.5 三维几何造型介绍 15

第三章 图形学演示系统的总体设计 17

3.1 图形学演示系统的研究内容及目标 17

3.2 图形学演示系统的功能分析 17

3.3 图形学演示系统的结构分析 18

3.4 图形学演示系统的框架设计 19

3.5 Visual C 可视化软件开发工具简介 21

第四章 图形学演示系统的具体实现 23

4.1 基本图形的绘制 23

4.2 封闭区域的填充 26

4.3 基本几何变换的演示 27

4.4 三维图形的绘制演示 28

第五章 总结与展望 31

5.1 本文实现的工作 31

5.2 系统的改性 31

总 结 33

参考文献 34

附 录 35

第一章 绪 论

1.1 计算机图形学的研究内容

计算机图形学是近20年来科学技术领域中取得的又一个重要成就，是随着计算机及其外围设备而产生和发展起来的。它是近代计算机科学与CAD、电视及图像处理技术的发展汇合而产生的硕果。在造船、航空航天、汽车、电子、机械、土建工程、影视广告、地理信息、轻纺化工等领域中的广泛应用，推动了这门学科的不断发展，而不断解决应用中提出的各类新课题，又进一步充实和丰富了这门学科的内容。计算机图形技术同计算机网络，人工智能及图像处理等技术一样是目前计算机领域的研究热点之一。

计算机图形学的研究内容涉及到计算机对图形数据进行处理的硬件和软件两方面的技术，主要是围绕着生成、表示物体的图形图像的准确性、真实性和实时性的基础算法。大致研究内容如：基于图形设备的基本图形元素的生成算法，图形元素的几何变换，自由曲线和曲面的插值、拟合、拼接、分解、过渡等，三维几何造型技术，三维形体的实时显示，真实感图形的生成算法，科学技术可视化和三维或高维数据场的可视化等。

计算机图形技术所包含的内容在不断地增加，目前所包含的主要内容有：最基本的直线与曲线的生成(绘制)和裁剪、隐藏线与隐藏面的消除，以及目前图形学领域中的热点研究的内容，包括真实感显示技术，虚拟现实技术，动画与仿真技术，科学计算可视化技术，及三维重建技术，还有建模与绘制技术等。图形技术的应用也是当前的研究热点之一，例如图形技术在影视方面的应用、开发系统集成式的应用图形软件以及图形硬件技术及产品的开发等，这方面的典型例子是最近出现的3D跟踪器与扫描器产品。