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第1章　概论1

1.1　计算机图形学的发展1

1.2　计算机图形学的研究内容2

1.3　应用及研究前沿3

1.3.1　用户接口3

1.3.2　计算机辅助设计与制造4

1.3.3　真实感图形生成4

1.3.4　计算机动画及计算机艺术5

1.3.5　科学计算的可视化7

1.3.6　虚拟现实7

1.4　图形设备8

1.4.1　图形输入设备8

1.4.2　图形输出设备10

1.4.2.1　彩色CRT监视器10

1.4.2.2　LCD显示器11

1.4.3　图形处理器12

1.5　CAD软件概述13

1.5.1　软件的层次13

1.5.2　CAD软件的发展13

1.5.3　目前流行CAD软件的状况17

1.5.4　CAD软件开发的标准21

1.5.5　CAD软件相关技术23

1.5.5.1　计算机图形系统的功能及组成23

1.5.5.2　选择技术24

1.5.5.3　定位技术24

1.5.5.4　定向技术24

1.5.5.5　定路径技术24

1.5.5.6　定量技术25

1.5.5.7　文本技术25

1.5.5.8　橡皮筋与拖动技术25

1.5.5.9　徒手画技术25

第2章　计算机图形学基础26

2.1　计算机图形学基础理论26

2.1.1　坐标系和点26

2.1.1.1　坐标系26

2.1.1.2　点的描述27

2.1.2　直线段的生成算法27

2.1.2.1　数值微分（DDA）法27

2.1.2.2　中点画线法28

2.1.3　圆和圆弧的生成算法29

2.1.3.1　圆的特征30

2.1.3.2　直线（正多边形）逼近算法30

2.1.3.3　正负法31

2.1.3.4　Bresenham算法32

2.1.4　多边形域的扫描填充算法33

2.1.4.1　扫描线算法33

2.1.4.2　边界标志算法35

2.1.4.3　种子填充算法36

2.1.4.4　种子扫描线算法37

2.1.5　字符39

2.1.5.1　点阵字符39

2.1.5.2　矢量字符40

2.2　计算机图形相关算法40

2.2.1　图形交切40

2.2.1.1　相交40

2.2.1.2　相切42

2.2.2　窗口裁剪42

2.2.2.1　直线段裁剪43

2.2.2.2　多边形裁剪47

2.2.2.3　字符裁剪49

2.2.3　内外轮廓识别49

2.2.4　画剖面线50

2.3　图形数据结构51

2.3.1　数据的基本组织技术概述52

2.3.1.1　线性表52

2.3.1.2　二叉树53

2.3.2　基于图形元素的数据结构53

2.3.2.1　点、线、圆弧的数据结构53

2.3.2.2　数据结构的操作54

2.3.3　基于图形元素的存储结构56

2.3.3.1　线集数据结构56

2.3.3.2　环数据结构57

2.3.3.3　参数化数据结构57

第3章　几何造型技术及其应用58

3.1　引言59

3.2　基本几何造型技术60

3.2.1　边界表示法（B-rep）60

3.2.2　构造实体几何表示法（CSG）62

3.2.3　扫描法（Sweeping）63

3.2.4　分解表示法（D-rep）64

3.2.5　特征表示65

3.3　参数曲线、曲面造型技术66

3.3.1　Bézier曲线与曲面67

3.3.1.1　Bézier曲线的定义和性质67

3.3.1.2　Bézier曲面68

3.3.2　B样条曲线与曲面69

3.3.2.1　B样条曲线69

3.3.2.2　B样条曲面71

3.3.3　NURBS曲线与曲面72

3.3.3.1　非均匀有理B样条72

3.3.3.2　NURBS曲面的定义和性质73

3.3.4　Coons曲面74

3.3.4.1　基本概念74

3.3.4.2　双线性Coons曲面75

3.3.4.3　双三次Coons曲面76

3.4　隐式曲面造型技术77

3.4.1　隐式曲面的特点78

3.4.2　隐式曲面的发展78

3.4.3　隐式曲面表示81

3.4.4　隐式曲面CSG方法81

3.4.5　隐式曲面交互造型82

3.4.6　隐式曲面的显示83

3.4.7　隐式曲面与参数曲面的相互转换84

3.5　其他造型技术84

3.5.1　描述造型（Declaration Modeling）84

3.5.2　基于物理的造型（Physically Based Modeling）85

3.5.3　不规则形体的造型85

3.6　几何造型技术的应用86

3.6.1　航空工业中的应用86

3.6.2　汽车工业的应用86

3.6.3　船舶工业的应用87

3.6.4　塑料加工业的应用87

3.6.5　机电产品的应用87

3.6.6　医学上的应用88

3.6.7　建筑工程中的应用89

3.6.8　服装业的应用89

3.6.9　计算机动画制作89

3.6.10　人体造型90

3.6.11　计算机辅助教学90

第4章　图形显示技术91

4.1　反走样91

4.1.1　提高分辨率91

4.1.2　区域采样92

4.1.3　加权区域取样92

4.2　消隐93

4.2.1　消隐的分类93

4.2.2　线消隐94

4.2.3　面消隐96

4.2.3.1　画家算法96

4.2.3.2　Z缓冲区（Z-Buffer）算法97

4.2.3.3　扫描线Z-Buffer算法100

4.2.3.4　区间扫描线算法102

4.3　真实感显示（渲染）103

4.3.1　颜色模型103

4.3.1.1　基本概念103

4.3.1.2　三色学说105

4.3.1.3　CIE色度图105

4.3.1.4　颜色模型107

4.3.2　纹理109

4.3.2.1　纹理的概述109

4.3.2.2　二维纹理域的映射109

4.3.2.3　三维纹理域的映射110

4.3.2.4　几何纹理112

4.3.3　实时真实感图形学技术112

4.3.3.1　层次细节显示和简化113

4.3.3.2　基于图象的绘制技术114

第5章　平面图形绘制117

5.1　AutoCAD基础117

5.1.1　AutoCAD的主界面117

5.1.2　坐标系118

5.1.3　基本操作方法120

5.1.4　简单绘图命令122

5.1.5　编辑命令初步124

5.1.6　文件操作125

5.1.7　绘图环境设置128

练习题5-1134

5.2　精确绘图及图形显示控制134

5.2.1　捕捉、栅格和正交134

5.2.2　正交134

5.2.3　对象捕捉135

5.2.4　对象捕捉追踪与极轴追踪136

5.2.5　图形显示控制139

练习题5-2141

5.3　平面图形绘制142

5.3.1　绘制构造线142

5.3.2　编辑和绘制多线142

5.3.3　绘制和编辑多段线147

5.3.4　绘制正多边形150

5.3.5　绘制圆弧151

5.3.6　绘制圆环152

5.3.7　绘制和编辑样条曲线152

5.3.8　绘制椭圆和椭圆弧154

5.3.9　块的定义和使用155

5.3.10　设置点样式和绘制点158

5.3.11　图案填充与图案填充编辑160

5.3.12　绘制修订云线162

5.3.13　绘制擦除163

5.3.14　设置文本样式、输入和编辑文本163

5.3.15　徒手绘图169

5.4　图形编辑170

5.4.1　对象选择方法170

5.4.2　常用编辑命令171

5.4.3　使用夹点编辑图形对象184

5.4.4　对象编组处理186

5.4.5　设置和管理对象选择模式187

综合练习：平面图形绘制189

练习题5-3189

练习题5-4192

练习题5-5195

5.5　尺寸标注及编辑195

5.5.1　概述195

5.5.2　标注术语196

5.5.3　关联／非关联尺寸标注197

5.5.4　创建和修改尺寸标注样式197

5.5.5　尺寸标注命令199

5.5.6　编辑标注文字204

综合练习：图形绘制与尺寸标注211

练习题5-6211

练习题5-7212

练习题5-8212

参考文献213