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计算机图形学计算机图形学现代远程教育《计算机图形学》课程学习指导书作者：李春雨本课程主要讲授计算机图形学基础知识及其实际应用。主要包括计算机图形学基本知识、基本图形的生成和计算、图形变换与输出、图形输入与交互技术、图形数据结构、数据接口与交换标准、造型技术、真实感图形显示等。本课程配有上机实践环节，要求学生具有阅读、编辑、调试VC＋＋语言程序的能力。（一）本章学习目标了解计算机图形学的概念、处理对象、计算机图形学的发展简史、它的实际应用和最新发展方向。（二）本章重点、要点 ...

计算机图形学现代远程教育《计算机图形学》课程学习指导书作者：李春雨本课程主要讲授计算机图形学基础知识及其实际应用。主要包括计算机图形学基本知识、基本图形的生成和计算、图形变换与输出、图形输入与交互技术、图形数据结构、数据接口与交换标准、造型技术、真实感图形显示等。本课程配有上机实践环节，要求学生具有阅读、编辑、调试VC＋＋语言程序的能力。（一）本章学习目标了解计算机图形学的概念、处理对象、计算机图形学的发展简史、它的实际应用和最新发展方向。（二）本章重点、要点图形、图像的区别，实际应用。要充分理解图形图像的区别，观摩典型的图形软件、图像处理软件。（三）章节练习题： 1、计算机图形学是近40年来迅速发展起来的具有广泛应用前景的一门新兴学科。（） 2、计算机图形学的研究内容涉及到用计算机对图形数据进行处理的软件技术。（） 3、计算机图形学是真实物体或虚构物体的图形综合技术。（） 4、图像处理是景物或图像的分析技术，它所研究的是计算机图形学的逆过程。（） 5、计算机图形学的发展历史应追溯到50年代末期，当时的计算机主要用于仿真。（） 6、基于电视技术的光栅扫描显示器的出现极大地推动了计算机图形学的发展。（） 1、确定了计算机图形学作为一个崭新的科学分支的独立地位的是什么：（） a、 Sketchpad b、DAC—I c、Graphic-1 d、CADAM 2、光栅扫描显示器较之随机扫描显示器有以下缺点（） a、价格贵 b、不可显示填充的图形 c、刷新过程与图形的复杂程度有关 d、直线有锯齿 3、基本体素的定义及输入属于：（） a、科学计算可视化 b、三维几何造型技术 c、自由曲线 d、三维形体的实时显示 4、图像处理是景物或图像的分析技术它并不研究：（） a、图像增强 b、模式识别 c、虚拟现实环境的生成 d、计算机视觉 5、 CAD成为工业

设计

领导形象设计圆作业设计 ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计

部门不可缺少的工具和热门技术,标志着图形学的：（） a、推广应用阶段 b、系统使用化阶段 c、标准化阶段 d、智能化阶段 6、规则形体用欧氏几何加以定义,以下哪一种属于规则形体的方法：（） a、分形理论 b、随机插值模型 c、基于文法的模型 d、特征造型 1、在光源照射下，根据物体表现的不同性质产生（） a、反射b、折射c、阴影d、高光 2、计算机图形系统与一般计算机系统相比，具体区别是：（） a、图形运算要求CPU有强大的浮点运算能力b、图形显示要求有功能强大的显示能力c、要配备摄像机 d、要配备数字化仪和扫描仪 3、计算机图形学的应用包括：（） a、图形用户界面b、计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）c、地形地貌和自然资源的图形显示d、过程控制及系统环境模拟 4、计算机图形系统要求程序设计语言具有较强的图形图像处理能力，以下语言适用（） a、C b、C++ c、VC d、FORTRAN 5、 CAD技术可应用于产品设计和工程设计，范围包括：（） a、飞机 b、汽车 c、服装 d、建筑设计 e、集成电路 6、计算机图形学的研究内容（） a、基于图形设备的基本图形元素的生成算法 b、三维几何造型技术 c、三维形体的实时显示 d、科学计算可视化 e、图像压缩算法 1．计算机图形学的研究内容有哪些？ 2．计算机图形学与图像处理的关系是什么？ 3．计算机图形学的发展动向有哪些？ 4．真实图形生成技术的研究内容有哪些？ 5．计算机图形系统有什么特殊性？（一）本章学习目标掌握曲线的生成算法和属性，掌握圆弧、椭圆弧和二次曲线的拟合算法，抛物线参数样条曲线、Hermite曲线、三次参数样条曲线、Bezier曲线、B样条曲线的生成算法、型值点和矩阵表示、曲线的拟合。曲线的光滑、一阶连续性、二阶连续性掌握字符的生成和字膜知识，矢量字符的存储和显示，点阵字符的存储和显示。掌握区域填充方法，重点是种子填充法和扫描线填充法，种子填充法要能编程实现，扫描线填充理解实现原理和活性表边法。理解窗口区、视图区的概念，掌握从窗口区到视图区的坐标变换。了解图形裁剪的原理、方法和实现过程，重点掌握Cohen-Sutherland编码裁剪法的原理、方法和编程实现。了解三种字符裁剪的方法，掌握多边形裁剪的方法。（二）本章重点、要点直线图形的生成算法和直线的属性， DDA算法，特别要掌握Bresenham算法，它适合光栅显示器的像素显示特点。理解窗口区、视图区的概念，掌握从窗口区到视图区的坐标变换。 Hermite曲线、B样条曲线的生成算法。（三）章节练习题 1、在光栅显示器的荧光屏上生成一个对象，实质上是往帧缓存寄存器的相应单元中填入数据。（） 2、理想的直线是没有宽度的，由无数个点构成的集合。（） 3、使用DDA算法，每生成一条直线做两次除法，每画线中一点做两次加法。因此，用 DDA法生成直线的速度是相当快的。（） 4、直线的Bresenham算法中，直线方向限于1a象限的情况下，当直线光栅化时，y 每次都增加1个单元。（） 5、二次曲线包括圆、椭圆、抛物线、双曲线等。（） 6、拟合二次曲线的基本技术是将曲线离散成小直线段，通过连接各直线段来逼近所要的曲线。（） 7、对于一般的二次多项式，从理论上讲，必定存在着对应的参数方程。（） 8、在汽车、飞机、轮船等的计算机辅助设计中，复杂曲线和曲面的设计是一个主要问题。（） 9、完全通过给定点列(称型值点)来构造曲线的方法称为曲线的离散。（） 10、活性边表的采用将多边形的边分成两个子集：与当前扫描线相交的边的集合，以及与当前的扫描线不相交的边的集合。（） 11、扫描线填充算法中，put_in_sides_list子程序的主要功能是按照输入的多边形，建立起活性边表。（） 12、四邻法的缺点是有时不能通过狭窄区域，因而不能填满多边形。（） 13、矢量式字符将字符表达为一个点坐标的序列，相邻两点表示一条矢量，字符的形状便由矢量序列刻划。（） 14、轮廓字型法采用直线的集合来描述一个字符的轮廓线。（） 15、多边形的剪裁中，如果s, p均在窗边之外侧，那么，保存p。（）二、 1、直线光栅化是指（） a、在有限个像素组成的矩阵中，确定最佳逼近于该直线的一组像素 b、确定理想的直线 c、发现逼近直线的像素序列 d、都不是 2、 x =x+Dx ；y=y+Dy在数学上称为：（） i+1ii+1i a、循环 b、离散 c、都不是 d、递归 3、直线Bresenham算法，if P>0则：（） i a、P=P+2dy-2dx b、P=P+2dy； c、P=P+dy； d、则P=P+dy-2dx i+1ii+1ii+1ii+1i 4、以下那一条不是Bresenham算法的优点：（） a、不用浮点数，只用整数 b、只做整数加减法 c、不做乘法 d、不做除法 5、逐点比较法插补圆弧算法中：（） a、每走完2个单位长度以后，就与应画的圆弧进行比较 b、每走完1个单位长度以后，就与应画的圆弧进行比较 c、每走完相应单位长度以后，就与应画的圆弧进行比较 d、都不是 6、逐点比较法插补圆弧算法中，终点判断是：（） a、每走一步y，都与终点坐标去比较 b、每走一步，都与终点坐标去比较 c、x 每走一步y或，都与终点坐标去比较 d、都不是 x 7、角度DDA法产生圆弧中，为避免累积误差（c） a、最后应使tt，强迫止于终点 c、最后ee 应使t=t，强迫止于终点 d、都不是 e 8、 Bresenham画圆算法，只产生第?象限的八分之一圆弧，是因为：（） a、圆的对称性 b、圆心坐标在坐标系原点 c、提高算法效率 d、智能化 9、所谓复杂曲线和曲面是：（） a、指的是形状比较复杂的、不能用二次方程描述的曲线和曲面 b、指的是形状比较复杂的、能用二次方程描述的曲线和曲面 c、指的是形状比较复杂曲线和曲面 d、都不是 10、求给定型值点之间曲线上的点称为（） a、曲线的拟合 b、曲线的插值 c、曲线的逼近 d、曲线的离散 11、求出几何形状上与给定型值点列的连线相近似的曲线称为（） a、曲线的拟合 b、曲线的插值 c、曲线的逼近 d、曲线的离散 12、曲线的逼近中：（） a、不必通过型值点列 b、这种曲线通过型值点列 c、这种曲线不通过型值点列 d、都不是 13、参数方程将自变量和因变量完全分开：（） a、避免无穷大斜率 b、使得参数变化对各因变量的影响可以明显地表示 c、形状本质上与坐标系的选取无关 d、形状本质上与坐标系的选取有关 14、调和函数对什么起作用，使在整个参数域范围内产生曲线的值：（） a、参数域各分量 b、参数域 c、各分量 d、边界条件三、 1、连续的三次参数样条曲线要求: a、每一段都是Hermite曲线 b、通过给定点列 c、连接处均具有位置的连续性 d、切线向量的连续性 e、二阶导数的连续性 2、三次参数样条曲线两端的边界条件有多种形式,常用的约束条有 a、自由端b、折射端 c、抛物端d、夹持端 3、 Bezier曲线中，伯恩斯坦（Berstein）多项式，称为： a、基底函数b、调和函数c、插值函数d、过程函数 4、 Bezier曲线具有许多优点，但是存在以下问题 a、特征多边形顶点的数量决定了Bezier曲线的阶次 b、是不够灵活的 c、Bezier曲线段不具备局部修改的可能性 d、改变其中某一顶点的位置对整个曲线没有影响 5、扫描线填色算法有以下几个问题需要解决或改善 a、基于图形设备的基本图形元素的生成算法 b、左、右顶点处理 c、水平边处理 d、扫描线与边的求交点方法 e、减少求交计算 6、活性边表中每个元素的内容包括： a、来源 b、边的max(x)值 c、与当前扫描线相交点的x坐标值 d、边的y方向当前总长e、边的斜率倒数 7、种子填色算法中，四邻法的缺点是： b、有时不能通过狭窄区域 b、不能填满多边形 c、有时要填出多边形的边界 d、测试点太多 8、使用点阵式字符时 a、需将字库中的矩形点阵拷贝到buffer中指定的单元中去 b、可做任意角度的旋转c、专门的硬件来完成d、专门的软件来完成 9、矢量式字符将字符表达为一个点坐标的序列，可以接受以下操作： a、放大b、可用于绘图机输出 c、透视 d、旋转 10、字型轮廓矢量法字型技术具有以下特点： a、保证了还原的字符质量 b、字型数据量大c、任意地放大 d、进行花样变化 11、直线的剪裁中，直线和窗口的关系可以分为如下： a、整条直线在窗口之内 b、关系模糊 c、整条直线在窗口之外d、部分直线在窗口之内 12、直线剪裁算法以区域编码为基础，编码的优点是： a、都是 b、容易将不需剪裁的直线挑出 c、对可能剪裁的直线缩小了与之求交的边框范围 d、容易将需剪裁的直线挑出 13、直线编码剪裁算法中,done变量的意义是: a、直线两端坐标 b、两端点的编码 c、是否需显示的标志 d、是否剪裁完毕的标志 14、多边形的剪裁中，多边形各顶点的处理规则如下： a、如果s, p均在窗边之内侧，那么，舍去p b、如果s在窗边内侧，p在外侧，那么，求出sp边与窗边的交点I，保存I，舍去p c、如果s, p均在窗边之外侧，那么，舍去p d、如果s在窗边之外侧，p在内侧，那么，求出sp边与窗边的交点I，依次保存I和p法 1、简述DDA直线生成算法的原理。 2、用参数方程描述自由曲线具有什么优点？为什么通常都用三次参数方程来表示自由曲线？ 3、简述三次参数样条曲线常用的3种边界条件及其含义。 4、简述第1a象限内的直线Bresenham算法思想 5、写出B样条曲线的数学表达式以及三次B样条曲线的基底函数。 6、简述Cohen-Sutherland直线剪裁算法的思想。 7、多边形的剪裁中生成新的多边形顶点的处理规则是什么？ 8、、已知多边形各顶点坐标为：（4，5），（4，7），（10，9），（14，5），（10，4），（8，5）及（4，5）。在用扫描线算法对其实现扫描填充时，请写出ET及全部AET的内容。（一）本章学习目标理解二维及三维几何变换的原理，熟悉几何变换的应用；重点掌握用齐次坐标表示二维和三维坐标的方法，用齐次坐标矩阵乘法实现坐标变换的方法，用矩阵级联乘法实现复杂坐标变换的方法。掌握平移、旋转、比例、对称、错切变换，以及这些变换的组合，矩阵中对应这些变换的子阵部分。了解三维形体从造型到屏幕输出的过程，过程中使用的5个坐标系，局部坐标系、世界坐标系、观察坐标系、成像面坐标系、屏幕坐标系，它们的定义、它们之间的变换原理和变换矩阵。（二）本章重点、要点重点掌握投影的原理、算法和矩阵表示法。透视投影和平行投影两大类投影的区别，它们的种类，例如，正投影、正二测、正三测、斜投影等，它们基于比例的算法和算法推导，实现算法的齐次坐标变换矩阵，变换矩阵各元素值的推导与确定。掌握观察坐标系的定义，它的建立和三坐标轴的确定方法，它的用处。掌握规范化投影空间的定义，从裁剪空间到规范化投影空间的转换方法和过程，实现转换的变换矩阵。了解在规范化投影空间中进行三维裁剪的原理、方法和过程。（三）章节练习题 1、几何变换是在坐标系不变的情况下，由形体的几何位置或者比例改变而引起的变换。（） 2、视象变换是形体本身不动，所处的坐标系在变换。（） 3、对一个多边形实施比例缩放，是把多边形的每一个顶点的坐标值（X,Y）都乘上变比因子S和S。（） XY 4、比例变换中，如果S和S的数值相等，变比形成的形体保持相对的比例关系。（） XY 5、对一个圆进行变比，只需要调整半径和确定新的圆心位置。（） 6、把一个二维的坐标位置点（X,Y）表示成一个三维的坐标点，即（X,Y,W），称为点hh 的齐次坐标。（） 7、用户域是指程序员用来定义草图的整个自然空间（WD）。（） 8、屏幕域是设备输出图形的最大区域，是有限的整数域。任何小于或等于屏幕域的区域都称为视图区。（） 9、三视图（正视图、俯视图、侧视图）均属斜平行投影。（） 10、透视投影中，主灭点数是和投影平面切割坐标轴的数量相对应的。（） 1、下述哪种描述正确： a、几何变换是坐标系不动，形体相对坐标系在变化 b、；视象变换是坐标系不动，形体相对坐标系在变化 c、几何变换是形体本身不动，所处的坐标系在变换。 d、都不是 2、视象变换是将形体从原坐标系变换到便于观察的另一坐标系也称为： a、变比 b、平移 c、坐标系变换 d、观察变换或取景变换 3、对二维图形变换采用3×3的矩阵，是因为： a、考虑到通用性 b、这些变换采用的数学基础是线性方程组和矩阵 c、线性方程组 d、矩阵 4、对一个多边形实施变比变换是把： c、多边形的每一个边界顶点的坐标值（X,Y）都乘上变比因子S和S XYa、多边形的边长都乘上变比因子S b、多边形的每一个边界顶点的坐标值（X,Y） d、都不是都乘上变比因子S 5、二维图形的变换中，更为有效的计算最终坐标的方法： a、可以采用矩阵形式来表示变换方程 b、采用矩阵方法直接从初始坐标计算得到最终坐标 c、分解每一步的基本变换 d、都不是 6、在斜平行投影中，投影平面一般取: a、任意平面 b、斜平面 c、坐标平面 d、都不是 7、任何一束不平行于投影平面的平行线的透视投影将汇聚成一点，称之为灭点，主灭点是： a、在坐标轴上的灭点 b、在坐标平面上的灭点 c、在任意轴上的灭点 d、都不是 8、引入观察坐标系的原因是： a、人们往往要求物体不动，让视点在以形体为中心的球面上变化 b、观察形体各个方向上的形状 c、在透视投影中的要求 d、观察形体各个方向上的投影 9、把斜四棱台裁剪空间变成正四棱台裁剪空间的变换的第一步是： a、将投影中心平移到原点 b、将用户坐标系变换到观察坐标系 c、作错切变换 d、都不是 10、把斜四棱柱裁剪空间变成正四棱柱裁剪空间的变换的第二步是： a、将观察参考点平移到原点 b、将用户坐标系变换到观察坐标系 c、作错切变换 d、都不是几何变换包括： a、旋转 b、移动 c、三阶导数d、图形的放缩 2、图形变换包含哪几种： a、每一段变换 b、视象变换 c、几何变换 d、切线变换 3、关于变比因子S 、S哪些说法正确： XY 、S的值可以是任意正数 XY a、大于1时，形体被放大 b、这两个值小于1时，形体尺寸减小 c、这两个值相4、如果不是针对原点，而是针对另外一个固定参考点进行变比变换，哪些说法正确：等时，形体尺寸减小 d、Sa、该点的坐标（X,Y）可以选图形的一个顶点 b、这个点在变比变换后也保持不FF 变 c、这个点在变比变换后改变 d、该点的坐标只能是图形的一个顶点 5、旋转变换的参考点可以设置在形体的边界内部或者外部的任意位置，哪些说法正确： a、特征多边形顶点的数量决定了 b、如果参考点位于形体边界内部，结果是该形体绕这个内部点而旋转 c、如果参考轴心在边界外部，形体上所有的点都相对于这个轴心沿着一条圆形路径旋转 d、改变其中某一顶点的位置对整个形体有影响 6、旋转计算的效率上进行改进的原因是： a、基于图形设备的基本图形元素的生成算法 b、由于旋转对形体上的每一个点都必须进行三角函数等运算，所以，运算所需时间就可能变得相当长 c、需要很小的旋转角度 d、三角函数可以用一个近似值来替换 e、近似而引起的误差将随着旋转角度的减小而减小 7、关于窗口区，哪些说法正确： a、选择不同的窗口，可以看到不同的景物 b、选择不同的窗口，可以看到相同的景物 c、窗口区通常是圆形域 d、窗口区通常是矩形域 8、关于视图区，哪些说法正确： a、任何小于或等于屏幕域的区域都称为视图区 b、在屏幕域中用设备坐标来定义 c、视图区一般定义成矩形 d、专门的软件来完成 9、当点从NDC到DC作变换时，应解决哪些问题： a、要考虑x,y方向上的实际象素数 b、可用于绘图机输出 c、NDC空间具有的几何一致性不一定在DC空间中成立 d、在实际应用中NDC和DC的方向相反 10、相对于参考点F作比例变换、旋转变换的过程可分为哪几步： a、把坐标系原点平移至参考点F b、任意地放大 c、在新坐标系下相对原点作比例、旋转变换 d、将坐标系再平移回原点 1、平行投影空间是如何定义的？其正规化的步骤有哪些？ 2、写出如图以直线L作为反射轴的反射变换矩阵。 3、简述图形变换。 4、为何采用齐次坐标来表示坐标位置，写出两维基本变换方程的矩阵表示。 5、试推导窗口区到视图区的坐标变换方程。 6、写出用户定义的两维图形从窗口区到视图区的输出过程。 7、设定投影方向矢量为( x,y,zppp),求由此定义任意方向的斜平行投影方程。（一）本章学习目标介绍图形软件系统，包括图形软件的组成、基本图形软件、图形软件与操作系统及其它应用软件的关系。介绍图形软件标准，让学生了解一些基本的ISO软件标准。（二）本章重点、要点 ISO软件标准。（三）章节练习题 1、 GKS标准提供了能够顺序读写，用于长期存贮（传输）图形信息的机制，称为GKSM。（） 2、 1985年，第一个国际计算机图形信息标准及计算机图形核心系统（GKS）正式颁布。（） 3、 GKSM的内容和格式是GKS标准的组成部分。（） 4、 CGM提供了一个在虚拟设备接口上存贮与传输图形数据及控制信息的机制。（） 5、 CGI是设备级的计算机图形标准，它规定了一个CGI实现和CGI用户之间的接口。（） 6、开发IGES是为了能在计算机绘图系统的数据库上进行数据交换。（） 7、 DXF是具有专门格式的ASCII码文本文件。AutoCAD可以用DXFFOUT命令生成它，也或以用DXFIN命令读入它。（） 8、一个完整的DXF文件是由四个段和一个文件结尾组成的。（） 9、 AutoCAD系统允许在一个DXF文件中省略许多项并且仍可获得一个合法的图形。（） 10、产品生命周期不包括产品的设计、制造、使用、维护、报废等。（） 1、为了能在GKS中以一致和容易使用的方式来处理各种事务： a、GKS采用通常的文件管理方式来处理元文件 b、离散 c、GKS没有采用通常的文件管理方式来处理元文件，而是把它做为工作站来处理 d、都不是 2、元文件的写、读分别对应GKS元文件输出工作站MO和GKS元文件输入工作站MI： a、MO种类的工作站完成GKS元文件的建立 b、MI种类的工作站完成GKS元文件的建立 c、一个GKS元文件的建立通过MI种类的工作站来完成 d、都不是 3、所有GKS的图形信息在执行一系列的GKS功能如何写入指定MO工作站的GKSM中： a、自动地 b、非自动地 c、半自动地 d、都不是 4、获得项目类型的GKS功能负责检查GKSM中当前项目的类型及其数据记录的长度 a、并把该类型返回给应用程序 b、并把长度返回给应用程序 c、并把该类型和长度返回给应用程序 d、都不是 5、 CGM标准是由一套标准的与设备无关的定义图形的什么组成： a、语法元素 b、词法元素 c、语法和词法元素 d、都不是 6、一个CGI的实现叫做对象，对象是： a、硬件设备也可以是一个程序 b、硬件设备 c、一个程序 d、都不是 7、产品数据交换标准IGES的制订,基于何种原因： a、产品模型在计算机内部的表达相同 b、企业间的产品信息的交换 c、不同的CAD/CAM系统间以兼容的方式交换产品定义数据 d、离散 8、关于IGES元素，哪一种描述不正确： a、至少要支持产品的几何数据、标注和数据组织方式的通信 b、将产品数据看作元素的文件 c、每个元素是独立于应用的 d、元素类型始终不变 9、在IGES标准中定义的元素有几类： a、6 b、5 c、4 d、7 10、关于DXF，哪一种描述不正确： a、为AutoCAD系统的图形数据文件 b、具有专门格式的二进制文件 c、AutoCAD可以用DXFFOUT命令生成它，也或以用DXFIN命令读入它 d、一个完整的DXF文件是由四个段和一个文件结尾组成的 1、项目是GKSM的基本信息单位,其中项目首部包括: a、任选‘GKSM’ b、项目类型 c、项目数据记录的长度 d、切线向量的连续性 e、二阶导数的连续性 2、项目是GKSM的基本信息单位,介于两个项目之间的下述哪些信息做为对话获取记录下来： a、工作站控制项目和消息项目b、属性项目c、抛物端d、图段项目 3、一个GKSM的输入由GKSM输入工作站（MI种类工作站）的哪些过程完成： a、打开b、启用c、停用d、关闭 4、对于GKSM中每个项目的输入，依次通过如下哪几个动作完成 a、获得项目类型 b、读入项目 c、解释项目 d、改变其中某一顶点的位置对整个曲线没有影响 5、关于CGM哪一些描述正确: a、提供了一个在虚拟设备接口上存贮与传输图形数据及控制信息的机制 b、CGM的作用类似于GKSM c、CGM不像GKSM只局限于GKS生成的图形 d、适用性不强 e、大部分的二维图形软件都能够通过CGM进行信息存贮和交换 6、 CGM标准分为四部分，第一部分是功能描述： a、非元素标识符 b、边的值 c、元素标识符 d、语义说明 e、参数描述 7、关于CGI哪一些描述正确： b、不是应用程序接口的交互式计算机图形标准 b、对出错处理和调试只提供了最小支持c、有时要填出多边形的边界 d、规定了发送图形数据到设备的输出和控制功能 8、为了使应用程序创建、保存、修改和显示图形，CGI提供了管道机制。CGI的管道分为 a、图形对象管道b、光栅管道 c、输入管道d、输出管道 9、 CGI图段功能集定义了图形对象组合到图段中的方法有： a、图段操作b、可用于绘图机输出 c、图段属性d、图段查询 10、一个完整的DXF文件是由哪几个段和一个文件结尾组成的： a、标题段 b、表段 c、块段 d、元素段 1 列举ISO颁布的主要计算机图形信息标准。 2 IGES和STEP之间有何共同点和不同点？ 3 什么是拓扑，包括那些实体？ 4. 试述STEP中全局产品模型的基本概念。 5．简述DXF的概念。（一）本章学习目标熟悉各种曲面的表示方法和它们的矩阵表示式，主要熟悉孔斯（Coons）曲面、贝塞尔（Bezier）曲面、B样条曲面，它们的生成算法、型值点、边界条件和它们的属性。熟悉三维实体的定义和正则形体的定义，理解生成正则形体的集合运算和集合成员分类。掌握实体的边界表示法(B_rep)和构造实体几何法（CSG），它们的生成原理及算法、支持开发程序的数据结构。了解扫描表示法的八叉树表示法。（二）本章重点、要点孔斯（Coons）曲面的生成算法、型值点、边界条件和属性, 正则形体的定义，实体的边界表示法(B_rep)。（三）章节练习题 1、构造一般物体要将它的形体描述信息按照特定的表示形式和数据结构存储在计算机内，然后再应用造型技术在计算机上显示图形。（） 2、 Bezier是最早提出用拟合方法来表示弯曲曲面，用人机对话方式进行曲面设计的开拓者。（） 3、孔斯构造曲面的基本思想是：首先用给定的边界曲线定义小的曲面片，然后由这些小的曲面片，按照在边界上要满足一定的连续性要求，拼接成曲面。（） 4、使用边界信息和调和函数构造曲面片的边界曲线，只要选择正确的调和函数和适当的边界信息就可构造出满足一定的连续性要求的曲面。（） 5、双三次曲面的主要缺点是必须给定矩阵中的16个向量，才能唯一确定曲面片的位 1置和形状.（）连续，但是，它易于构造，在许多应用场 6、 Fergson曲面片在连接边界上只能实现C合也能满足要求。（） 7、 Bezier曲面片是由特征多面体的顶点决定的。（） 8、双三次B样条曲面的优点是极其自然地解决了曲面片之间的连续性问题。只要将曲面片的特征多面体顶点网格沿某一方向延伸一排，即可以产生另一个曲面片。（） 29、双三次B样条曲面的基本性质自然地保证了二者之间实现C连续，无需附加其它条件。（） 10、环是有序、有向边（直线段或曲线段）组成的面的封闭边界。环中的边不能相交，相邻两条边共享一个端点。（） 1、实体之间的集合运算包括： a、处理 b、离散 c、并、差 d、都不是 2、特征造型是面向制造全过程，实现什么的重要手段： a、CAD/CAM集成 b、CAD c、CAM d、都不是 3、复杂现象的自相似性是指： a、将其中的一部分放大会得到与原来部分基本一致的形态 b、它们都有无穷的细节 c、测量尺度的减少都会得到更多的细节 d、都不是 4、哪一个不是分形造型的常用模型： a、随机插值模型 b、MI模型 c、粒子系统模型 d、正规方法模型 5、利用同一物体的两幅不同角度的透视图像来进行三维重建称为： a、语法元素 b、体绘制技术 c、从二维图像信息构造三维形体 d、都不是 6、 B样条曲面是谁的拓广： a、B样条曲线 b、Bezier曲线 c、单独 d、都不是 7、双三次B样条曲面片： c、 m=n=3，由4×4个顶点构成特征多面体 b、m=n=4，由4×4个顶点构成特征多面体 c、m=n=3，由3×4个顶点构成特征多面体 d、都不是 8、三维正则形体是指： a、由内部点构成的点集的闭包就是正则集 b、将产品数据看作元素的文件 c、每个元素是独立于应用的 d、三维空间中点集的正则集 9、非自相交性是指： a、实体的表面能自相交 b、实体的表面不能自相交 c、表面不能相交 d、都不是 10、欧拉公式检验实体的何种性质： a、连通性 b、闭合性 c、可定向性 d、有界性几何造型中的基本元素包括： d、点b、体 c、边d、面 2、体素是可以用有限个尺寸参数定位和定形的体，定义形式有： a、可用一些确定的尺寸参数控制其最终位置和形状的一组单元实体 b、由参数定义的一条（或一组）截面轮廓线沿一条（或一组）空间参数曲线作扫描运动而产生的形体 c、抛物端d、用代数半空间定义的形体 3、单一的线框造型存在着几个缺陷： a、打开b、用三维线框模型表示三维物体常常具有二义性c、三维线框模型也易于构造出无效形体 d、三维线框模型表示不出曲面的廓线 4、一个实体的表面必须具有的性质有： a、非自相交性 b、闭合性 c、有界性 d、改变其中某一顶点的位置对整个曲线没有影响 5、在三维空间中，给定一个实体G后，空间点集就被分为哪三个子集： a、该实体的内部点集 b、该实体之外的点集 c、为图形设备接口标准化创造条件 d、该实体的边界上的点集 6、边界表示法的概念包含： a、非元素标识符 b、边的值 c、点是边的边界 d、平面多面体是三维空间物体的边界e、平面多边形是平面多面体的边界 7、关于翼边数据结构，哪一些描述正确： a、最早是由美国斯坦福大学的Ｂ．Ｇ．Ｂaumgart等人提出来的 b、这种结构以每一条边为核心 c、每一个面也有一个指针，反过来指向它的一条边 d、调整 8、关于半边结构，哪一些描述正确： a、图形对象管道b、采用层次结构组织数据 c、为边定义一个指向其半边的方向 d、输出管道 9、半边结构将数据分为五个层次，他们包括： a、Solid b、HalfEdge c、Face d、Vertex 10、八叉树结构表示空间实体，具有许多优越性，概括说起来有哪一些： a、八叉树表示所需存储容量较大 b、易于实现消隐及显示输出 c、易于计算物体的性质 d、易于检查空间之间是否碰撞 1、试推导出由顶点向量、顶点处的切线向量以及扭矢表示的双三次曲片面方程。 2、写出Bezier曲面的数学表示式。 3、写出B样条曲面的数学表示式。 4、曲面片的连接应遵循什么条件呢？ 5、三维正则形体的定义是什么？ 6、什么是半边结构？ 7、如果我们要构造2 X 2个双三次B样条曲面片组，问需要多少个控制点？如要构造 3 X 3及4 X 4的双三次B样条曲面片组呢？（一）本章学习目标学习消隐技术，掌握各种消隐算法，重点掌握深度缓存算法，扫描线算法，了解多边形区域排序算法和列表优先法。理解它们的算法原理、需要的内存大小、时间复杂度和具体处理过程。掌握真实感图形生成技术，了解点光源、平行光，漫射光等各种光源，漫反射、镜面反射、透视等涂色算法，重点掌握简单光反射模型，掌握纹理、图案的描绘。了解整体光照模型和光线跟踪算法，算法原理与各种计算公式。理解对涂色的修改和明暗处理。（二）本章重点、要点深度缓存算法，简单光反射模型，纹理、图案的描绘，明暗处理。（三）章节练习题 1、对象空间的方法是将对象投影后分解为像素，按照一定的规律，比较像素之间的z 值，从而确定其是否可见。（） 2、凹多面体的隐藏线消除比凸多面体的隐藏线消除要简单。（） 3、深度缓存算法需要二个数组：一是深度缓存数组ZB，另一个是颜色属性数组CB，这两个数组的大小和屏幕的分辨率有关。（） 4、物体表面的色彩和明暗变化主要与两个因素有关，即光源特性和物体表面特性。（） 5、漫射光线的情况下，物体表面的色彩明暗与表面的形状无关，仅与表面的反射系数有关。（） 6、 Phong光滑化方法不是采用亮度插值，而是采用法线方向插值。（） 7、表面图案的描绘用于表示细微的凹凸不平的物体表面，如布纹、植物和水果的表皮等等。（） 8、物体的颜色仅与物体本身、光源有关系。（） 9、格拉斯曼(H.Grassmann)定律表明，从视觉的角度，颜色包含三个要素：色调（hue）、饱和度(saturation )和亮度(lightness)。（） 10、红、绿、蓝（RGB）颜色模型通常用于彩色阴极射线管和彩色光栅图形显示器。它采用直角坐标系。红、绿、蓝原色是减性原色。（） 1、平面方程为aix+biy+ciz+di=0,则平面法向量为： a、（a,b,c） b、（ai,bi,ci，di） c、（ai,bi,ci） d、都不是 2、凹多面体的隐藏线消除当中，包围盒检验指的是： a、将覆盖多边形投影的最小矩形与线段投影作隐藏关系判断 b、，当线段与该矩形有交点或线段落在矩形中时，才进行隐藏性的判别。 c、将覆盖多边形投影的矩形与线段投影作隐藏关系判断 d、都不是 3、用区域排序算法消隐，需要用到一个多边形裁剪算法，这种裁剪算法能处理： a、凸多边形，凹多边形，内部有空洞的多边形 b、凸多边形 c、凹多边形 d、都不是 4、区域排序算法中，被裁剪多边形被分为两个乃至多个多边形，其中落在裁剪多边形外的多边形叫做： a、内部多边形或外部多边形； b、外部多边形 c、内部多边形 d、正规方法模型 5、扫描线算法是： a、多边形填充算法 b、活性边表法 c、改进的Z-buffer算法 d、都不是 6、各色光对总光强的贡献权值大小次序依次为： a、G，R，B b、R，G，B c、G，B，R d、都不是 7、设置漫射光源是为了： a、产品模型在计算机内部的表达相同 b、使得物体的暗部不至于为漆黑一片 c、简化复杂的反光效果计算 d、简化计算 8、在直射光线照明下，物体表面的明暗随什么变化： a、入射光线Is b、法矢量 c、每个元素是独立于应用的 d、表面法矢量和入射光线的夹角I的改变 9、在计算机图形学中，曲面体（例如球）通常是用什么表达的： a、实体的表面 b、多面体来逼近 c、表面 d、都不是 10、 Phong光滑化方法采用何种插值： a、连通插值 b、亮度插值 c、法线方向插值 d、有界插值区域排序算法的步骤包括： e、进行初步深度排序 b、选择当前深度最小的多边形为裁剪多边形 c、用裁剪多边形对那些深度值更大的多边形进行裁剪 d、选择下一个深度最小的多边形作为裁剪多边形 2、 Z-buffer算法中，要尽快判断出哪些点落在一个多边形内，应用了哪些相关性： a、点与点水平相关性 b、点与点垂直相关性 c、抛物端相关性 d、形体相关性 3、深度缓存算法的特点有哪些： a、打开b、占用的存储单元太多 c、Z缓冲器算法已被硬化 d、许多显示加速卡都支持这一算法 4、物体表面特性包括如下内容： a、相交系数 b、反射系数 c、透射系数 d、表面方向 5、直射光线的情况下，物体表面会发生哪些反射： a、内部反射 b、漫反射 c、条件反射 d、镜面反射 6、 Gourand光滑方法包含： a、非元素亮度 b、边的亮度值 c、计算出多面体顶点的法线方向 d、由两顶点的亮度，插值得出棱上各点的亮度 e、由棱上各点的亮度，插值得出面上各点的亮度 7、从视觉的角度，颜色包含哪三个要素： f、色调 b、饱和度 c、纯度 d、亮度 8、颜色三要素在光学中也有对应的术语： a、亮度b、辉度 c、纯度 d、主波长 9、使用CMY颜色系统的是： a、显示器 b、平移扫描体c、静电或喷墨绘图仪 d、复印机 10、 HSV模型对应于画家配色的方法，它的含义是： a、在一种纯色中加入白色以改变色浓 b、加入黑色以改变色深 c、加入不同比例的白色，黑色即可获得各种不同的色调。 d、加入黑色以改变色浓 1、物体表面的颜色由哪些因素决定？ 2、在CMY坐标系里找出与RGB坐标系的颜色(0．2，1，0.5)相同的坐标。 3、在RGB坐标系里找出与CMY坐标系的颜色(0．15，0．75，0)相同的坐标。 4、如果使用每种基色占2比特的直接编码方式表示RGB颜色的值，每一像素有多少种可能的颜色? 5、为什么很多彩色打印机使用黑色颜料？ 6、物体的颜色很大程度上取决于它的漫反射系数：如果Kd=(0.8,0.4,0)且光源是蓝色的，那么物体是什么颜色的? 7、参见第6题，如果光源用品红色的，会是怎样的情况? 8、当光源距离多面体比较远时，在每个多边形表面上的漫反射（由phong公式确定的）变化很少。为什么？（一）本章学习目标初步了解图像处理技术，了解图像的采样理论，概念、频谱组成和傅里叶变换，了解图像的空间变换和图像的反走样。（二）本章重点、要点图像的采样理论、傅里叶变换。（三）章节练习题 1、空间坐标的离散化叫做空间采样，简称“采样”；灰度的离散化叫做灰度量化，简称“量化”。（） 2、采样和量化之间不存在依赖于图像细节的关系。（） 3、傅里叶变换对图像处理技术的发展起着重要的作用，特别是快速算法的提出，极大地推动了图像处理的发展。（） 4、图像增强的目的是采用一系列技术去改善图像的视觉效果或将图像转换成一种更适合于人眼观察和机器自动分析的形式。（） 5、频域是将图像从图像空间转换到频域空间进行增强处理，然后再转换回图像空间。（） 6、直方图均衡化的基本思想是把原始图的直方图变换为均匀分布的形式。（） 7、空域滤波是在图像空间借助模板进行邻域操作完成的。（） 8、锐化可用低通滤波来实现，其目的是为了增强被模糊的细节。（） 9、频域增强技术的基础是卷积定理，滤波是频域中最常用的方法。（） 10、带通滤波器允许一定频率范围内的信号通过而阻止其它频率范围内的信号通过，带阻滤波器正好相反。（） 1、一张210mmx270mm)幅面的图片，若用分辨率(300dpi)的扫描仪按真彩色进行扫描，其数据量约为： a、2MB b、6MB c、26MB d、32MB 2、在既有模糊又有噪声时，哪种滤波的效果好一些： a、约束最小平方 b、维纳 c、进行 d、都不是 3、数据压缩就是对给定量的信息，设法： a、减少表达这些信息的数据量 b、增加表达这些信息的数据量 c、增加表达效果 d、都不是 4、图像数据压缩的可能性是因为图像中像素之间，行或帧之间都存在着： a、多边形相关性 b、点与点之间的相关性 c、较强的相关性 d、都不是 5、哪一种不是数字图像处理领域中常用编码方法： a、信息保持编码 b、保真度编码 c、改进的Z-buffer算法 d、特征提取 6、哪一种不是图像分割应满足的条件： g、完全透明的 b、分割所得到的全部子区域的总和应能包括图像中的所有像素 c、各个子区域是互不重叠的 d、同一个子区域应当是连通的 7、哪一个不是图像分割领域发展的趋势： a、更加重视多种分割算法的有效结合 b、注意力转向图像分割方法在某些特定领域的应用 c、简化复杂的反光效果计算 d、人机交互式的分割方法引起了广泛的注意 8、阈值分割选取技术不仅是图像增强、边界检测中一个常用的方法，而且什么中也有着重要的使用价值： a、模式识别 b、模式识别与景物分析 c、景物分析 d、都不是 9、哪一个不是阈值选取方法： a、最小误差法与均匀化误差法 b、矩量保持法 c、高光部位模糊法 d、直方图法与直方图变换法 10、哪一个不是图像获取的设备： a、数码摄像机 b、亮度机 c、扫描仪 d、CCD摄像机 1、图像文件的格式比较多，如: a、GIF文件 b、PCX文件 c、DXF文件 d、DWG文件 e、BMP文件 2、位图文件的结构包括： a、位图文件头结构 b、图像数据 c、相关性 d、形体相关性 3、二维傅里叶变换包括以下哪几个基本性质： a、共扼对称性 b、启用性 c、投射性 d、平移性 4、图像增强技术处理方法基本上可分为哪些类： a、内部 b、频域 c、条件 d、空域 5、空域变换增强可分为哪些种方法。 a、面数方法 b、边数方法 c、直接灰度变换 d、直方图变换 e、图像间的运算 6、空域滤波器根据功能又可分为 a、色彩明暗 b、映射 c、锐化 d、平滑 7、常用的频域增强方法有： h、同态滤波b、高通滤波 c、纯度 d、低通滤波 8、常见的高通滤波器有： a、指数型滤波器 b、绿滤波器 c、Butterworth滤波器 d、理想高通滤波器 9、 H[*]有以下哪几个性质： a、显示性 b、平移性 c、线性 d、相加性 10、在给定模型的条件下，图像恢复技术可分为哪几类： a、加入白色b、有约束 c、无约束 d、加入黑色 l.为使计算机能够显示分辨率，128灰度的图像，至少需要多大容量的帧缓存? 800，600 22. 用扫描仪扫描一幅尺寸为15，10cm的图像，当选用分辨率为120dpi，色彩为4bit 时，试计算生成的图像数据大约为多少字节？ 3. 简述位图文件的数据结构。 4. 图像的分割应满足哪五个条件？ 5. 简述储粮害虫检测系统的构成。合分人：复查人：分数评卷人一、判断题：（每题 2分，共 20 分） 1、图像处理是景物或图像的分析技术，它所研究的是计算机图形学的逆过程。（） 2、计算机图形学的发展历史应追溯到50年代末期，当时的计算机主要用于仿真。（） 3、视图区一般定义成矩形，在一个屏幕上，只定义一个视图区。（） 4、窗口是用户域中指定的任一矩形区域。（） 5、双三次B样条曲面的优点是极其自然地解决了曲面片之间的连续性问题。只要将曲面片的特征多面体顶点网格沿某一方向延伸一排，即可以产生另一个曲面片。（） 6、对于一般的二次多项式，从理论上讲，必定存在着对应的参数方程。（） 7、扫描线填充算法中，sort_on_bigger_y子程序的主要功能是将一条边存入活性边表之内。（） 8、 Phong光滑化方法不是采用亮度插值，而是采用法线方向插值。（） 9、轮廓字型法采用直线的集合来描述一个字符的轮廓线。（） 10、空域滤波是在图像空间借助模板进行邻域操作完成的。（）分数评卷人二、单选题：（每题 2 分，共 20 分）（说明：将认为正确答案的字母填写在每小题后面的括号内） 1、为了避免画面闪烁，放映一秒钟的动画至少需要几幅画面（） a、12 b、24 c、36 d、72 2、CAD成为工业设计部门不可缺少的工具和热门技术,标志着图形学的：（） a、推广应用阶段 b、系统使用化阶段 c、标准化阶段 d、智能化阶段 3、任何一束不平行于投影平面的平行线的透视投影将汇聚成一点，主灭点是：（） a、在坐标轴上的灭点 b、在坐标平面上的灭点 c、在任意轴上的灭点 d、都不是 4、三维正则形体是指：（） a、由内部点构成的点集的闭包就是正则集 b、将产品数据看作元素的文件 c、每个元素是独立于应用的 d、三维空间中点集的正则集 5、以下那一条不是Bresenham算法的优点：（） a、不用浮点数，只用整数 b、只做整数加减法 c、不做乘法 d、不做除法 6、用参数方程表示曲线时，参变量是规范化的，即将其值限制在：（） a、0到t这一闭区间之内 b、0到1这一闭区间之内 c、0到1这一开区间之内 d、不定区间之内 7、深度缓存算法的关键在于要尽快判断出哪些点落在一个多边形内，并尽快求出：（） a、并把该类型返回给应用程序 b、多边形中点与点之间的相关性 c、一个点的深度值 d、都不是 8、哪一种不是图像分割应满足的条件：（） a、完全透明的 b、分割所得到的全部子区域的总和应能包括图像中的所有像素 c、各个子区域是互不重叠的 d、同一个子区域应当是连通的 9、哪一种不是数字图像处理领域中常用编码方法：（） a、信息保持编码 b、保真度编码 c、改进的Z-buffer算法 d、特征提取 10、欧拉公式检验实体的何种性质：（） a、连通性 b、闭合性 c、可定向性 d、有界性三、简答题：（每题5分，共 30 分） 1、真实图形生成技术的研究内容有哪些？ 2、用参数方程描述自由曲线具有什么优点？为什么通常都用三次参数方程来表示自由曲线？ 3、平行投影空间是如何定义的？其正规化的步骤有哪些？ 4、分别写出正平行投影情况下，投影平面为三个坐标平面时的投影矩阵。 5、在RGB坐标系里找出与CMY坐标系的颜色(0．15，0．75，0)相同的坐标。 6、为什么在平行投影时更容易确定隐藏面? 分数评卷人四、计算题：（每题10分，共 20 分） 1、已知多边形各顶点坐标为：（4，5），（4，7），（10，9），（14，5），（10，4），（8，5）及（4，5）。在用扫描线算法对其实现扫描填充时，请写出ET及全部AET的内容。 2、写出如图以直线L作为反射轴的反射变换矩阵。分数评卷人五、编程题：（10分）编写方向在1a象限时的直线算法生成程序。合分人：复查人：分数评卷人一、判断题：（每题 2分，共 20 分） 1、用户域是指程序员用来定义草图的整个自然空间（WD）。（） 2、凹多面体的隐藏线消除比凸多面体的隐藏线消除要简单。（） 3、三视图（正视图、俯视图、侧视图）均属斜平行投影。（） 4、深度缓存算法需要二个数组：一是深度缓存数组ZB，另一个是颜色属性数组CB，这两个数组的大小和屏幕的分辨率有关。（） 5、多边形的剪裁中，如果s, p均在窗边之内侧，那么，将p保存。（） 6、轮廓字型法采用直线的集合来描述一个字符的轮廓线。（） 7、凹多面体的隐藏线消除比凸多面体的隐藏线消除要简单。（） 8、如果想有真实感地显示三维物体，必须在视点确定之后，将对象表面上不可见的点、线、面消去。（） 9、使用边界信息和调和函数构造曲面片的边界曲线，只要选择正确的调和函数和适当的边界信息就可构造出满足一定的连续性要求的曲面。（） 10、四邻法填充的缺点是有时不能通过狭窄区域，因而不能填满多边形。（）分数评卷人二、单选题：（每题 2 分，共 20 分）（说明：将认为正确答案的字母填写在每小题后面的括号内） 1、设置漫射光源是为了：（） a、产品模型在计算机内部的表达相同 b、使得物体的暗部不至于为漆黑一片 c、简化复杂的反光效果计算 d、简化计算 2、哪一个不是分形造型的常用模型：（） a、随机插值模型 b、MI模型 c、粒子系统模型 d、正规方法模型 3、视象变换是将形体从原坐标系变换到便于观察的另一坐标系也称为：（） a、变比 b、平移 c、坐标系变换 d、观察变换或取景变换 4、特征造型是面向制造全过程，实现什么的重要手段：（） a、CAD/CAM集成 b、CAD c、CAM d、都不是 5、透视投影按照什么的个数分为一点透视、二点透视和三点透视：（） a、灭点 b、次灭点 c、主灭点 d、平面方向 6、在计算机图形学中，曲面体（例如球）通常是用什么表达的：（） a、实体的表面 b、多面体来逼近 c、表面 d、都不是 7、.实体之间的集合运算包括：（） a、处理 b、离散 c、并、差 d、都不是 8、所谓复杂曲线和曲面是：（） a、指的是形状比较复杂的、不能用二次方程描述的曲线和曲面 b、指的是形状比较复杂的、能用二次方程描述的曲线和曲面 c、指的是形状比较复杂曲线和曲面 d、都不是 9、Phong光滑化方法采用何种插值：（） a、连通插值 b、亮度插值 c、法线方向插值 d、有界插值 10、一张210mmx270mm幅面的图片，若用分辨率(300dpi)的扫描仪按真彩色进行扫描，其数据量约为：（） a、2MB b、6MB c、26MB d、32MB 分数评卷人三、简答题：（每题 5 分，共 30 分） 1. 为什么说Bresenham画圆的算法效率较高？ 2. 半边数据结构是什么？ 3. 形体的拓扑信息和几何信息各包含哪些内容？各起什么作用？ 4、表面纹理如何描绘？ 5、物体表面的颜色由哪些因素决定？ 6、说明采样和量化的概念，并说明采样和量化中应注意的问题。分数评卷人四、计算证明题：（每题5分，共 20 分） 800，1024分辨率，256灰度的图像，至少需要多大容量的帧1、为使计算机能够显示缓存? 2、试证明下述几何变换的矩阵运算具有互换性：两个连续的旋转变换； 3、在RGB坐标系里找出与CMY坐标系的颜色(0．15，0．75，0)相同的坐标。 4、同时进行的错切变换跟先执行一个方向错切变换再执行另一个方向错切变换的效果一样吗?为什么？分数评卷人五、编程题：（10分）编写方向在1a象限时的直线算法生成程序。一、判断题： 1、正 2、误 3、正 4、误 5、正 6、正二、单选题： 1、a 2、d 3、b 4、c 5、a 6、d 三、多选题： 1、a、 b、 c、d 2、a、 b、d 3、a、 b、 c、d 4、a、 b、 c 5、a、 b、 c、d、e 6、a、 b、 c、d 四、思考题： 1．计算机图形学的研究内容有哪些？答：(1) 基于图形设备的基本图形元素的生成算法，如用光栅图形显示器生成直线、圆弧、二次曲线、封闭边界内的图案填充等。 (2) 图形元素的几何变换，即对图形的平移、放大、缩小、旋转、镜像等操作。 (3) 自由曲线和曲面的插值、拟合、拼接、分解、过渡、光顺、整体和局部修改等。 (4) 三维几何造型技术，包括对基本体素的定义及输入，规则曲面与自由曲面的造型技术，以及它们之间的布尔运算方法的研究。 (5) 三维形体的实时显示，包括投影变换、窗口剪裁等。 (6) 真实感图形的生成算法，包括三维图形的消隐算法，光照模型的建立，阴影层次及彩色浓淡图的生成算法。 (7) 山、水、花、草、烟云等模糊景物的模拟生成和虚拟现实环境的生成及其控制算法等。 (8) 科学计算可视化和三维或高维数据场的可视化 2．计算机图形学与图像处理的关系是什么？答：近年来，由于多媒体技术、计算机动画，三维空间动数据场显示及纹理映射等的迅速发展，计算机图形学和图像处理的结合日益紧密，并相互渗透。例如，将计算机生成的图形与扫描输入的图像结合起来，构造计算机动画；用菜单或其他图形交互技术来实现交互式图像处理；通过交互手段，由一幅透视图像中提取出对称物体的三维模型并进行修改，也可由一幅图像直接变换为另一幅图像从而代替了图形的综合等等。计算机图形学与图像处理相结合，加速了这两个相关领域的发展。 3．计算机图形学的发展动向有哪些？答：多年来，造型技术、绘制技术及人机交互技术构成了计算机图形学的主要研究内容，当前仍然在这三个方面不断地向前发展。如何在三维空间实现人—机交互一直是计算机图形技术的一个研究热点。近年来，虚拟环境技术的出现使三维人—机交互技术有了重要进展。 4．真实图形生成技术的研究内容有哪些？答：消隐、光照模型、表面图案与纹理的描绘、颜色空间。 5．计算机图形系统有什么特殊性？答：总体上，计算机图形系统与一般计算机系统相比，要求主机性能更高，速度更快，存储量更大，外设种类更齐全。由于目前一般的计算机系统也都采用具有图形接口的窗口系统，所以操作系统方面计算机图形系统与一般计算机系统基本上没有差别。程序设计语言方面，计算机图形系统当然要求程序设计语言具有较强的图形图像处理能力一、判断题： 1、正 2、正 3、正 4、误 5、正 6、误 7、正 8、正 9、误 10、正 11、误 12、正 13、正 14、误 15、误二、单选题： 1、a 2、d 3、a 4、c 5、b 6、b 7、c 8、c 9、a 10、b 11、c 12、a 13、b 14、d 三、多选题： 1、（a、 b、 c、d、e） 2、（a、 b、d） 3、（a、 b） 4、（a、 b、c） 5、（b、 c、d、e） 6、（ c、d、e） 7、（a、 b、 d） 8、（a、 b、 c） 9、（a、 c、d） 10、（a、 c、d） 11、（a、 c、d） 12、（a、 b、 c、d） 13、（d） 14、（b、 c、d）四、思考题： 1、简述DDA直线生成算法的原理。答：见教材13页。 2、用参数方程描述自由曲线具有什么优点？为什么通常都用三次参数方程来表示自由曲线？答：见教材31页。 3、简述三次参数样条曲线常用的3种边界条件及其含义。答：见教材38页。 4、简述第1a象限内的直线Bresenham算法思想答： 1、画点(x1， y2); dx=x2-x1; dy=y2-y1；计算误差初值P1=2dy-dx; i=1； =x+1 i+1i2、求直线的下一点位置：x if P>0 则y=y+1；否则y=y； ii+1ii+1i 3、画点（x， y）； i+1i+1 4、求下一个误差P；if P>0 则P=P+2dy-2dx;否则P=P+2dy； i+1ii+1ii+1i 5、i=i+1; if i计划

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与IGES相比的一个显著特点是着重于产品模型信息的交换而不是象IGES 那样仅传递一些几何和图形数据。 ISO TC184/SC4制定的标准常被称为产品模型数据交换标准STEP（Standard for the Exchange of Product Model Data）。STEP的制定主要基于PDES计划。1988年ISO把美国的PDES文本作为STEP标准的建议草案公布。 PDES支持的产品数据交换方式除了文件交换外，还有共享数据库，这在实现方式上又比以前的数据交换标准如，IGES、SET、VDAFS等前进了一大步。 3 什么是拓扑，包括那些实体？答：拓扑主要是指物体间的连接关系。基本的拓扑实体为顶点、边、路径、环、面及壳。拓扑部分还包括大量的函数。通过对不同实体运用拓扑或几何约束，这些函数主要用于保证拓扑模型的一致性。 4. 试述STEP中全局产品模型的基本概念。答：STEP的ISO正式代号为ISO 10303，是一个关于产品数据计算机可理解的表示和交换的国际标准，目的是提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期中的产品数据。产品生命周期包括产品的设计、制造、使用、维护、报废等。 STEP把产品信息的表达和用于数据交换的实现方法区分开来。STEP把所有部分分成七系列，每一系列包括若干部分。 5．简述DXF的概念。答：DXF为AutoCAD系统的图形数据文件 DXF虽然不是标准，但由于AutoCAD系统的普遍应用，使得DXF成为事实上的数据交换标准。 DXF是具有专门格式的ASCII码文本文件。 AutoCAD可以用DXFFOUT命令生成它，也或以用DXFIN命令读入它。一个完整的DXF文件是由四个段和一个文件结尾组成的。其顺序如下： 1）标题段，记录AutoCAD系统的所有标题变量的当前值或当前状态。（2）表段，包含了四个表，每个表又包含可变数目的表项。按照这些表在文件中出现的顺序，它们依次为线型表、图层表、字样表和视图表；（3）块段，记录定义每一块时的块名、当前图层名、块的种类、块的插入基点及组成该块的所有成员。（4）元素段，记录了每个几何元素的名称、所在图层的名称、线型名、颜色号、基面高度、厚度以及有关几何数据；（5）文件结束，标识文件结束。一、判断题： 1、正 2、误 3、正 4、正 5、正 6、正 7、正 8、正 9、正 10、正二、单选题： 1、（c） 2、（a） 3、（a） 4、（b） 5、（c） 6、（a） 7、（a） 8、（d） 9、（b） 10、（b）三、多选题： 1、（a、 b、c、 d） 2、（a、 b、d） 3、（b、c、d） 4、（a、 b、 c） 5、（a、 b、d） 6、（ c、d、e） 7、（a、b、c） 8、（b、 c） 9、（a、b、 c、d） 10、（a、b、 c、d）四、思考题： 1、试推导出由顶点向量、顶点处的切线向量以及扭矢表示的双三次曲片面方程。答：见教材p126页。 2、写出Bezier曲面的数学表示式。 mn Q(u,w),PB(u)B(w),, u，w?[0，1] ,,ijimjn,,00答： ij 其中，P(I=0，1，„，m；j=0，1，„，n)是特征多面体各顶点的位置向量，共计（m+1）ij ×(n+1)个顶点。B(u)和B(w)是伯恩斯坦多项式，其定义如下： i,mj,n n!in,iB(t),t(1,t)， i=0，1，„，n ,ini!(n,i)! 3、写出B样条曲面的数学表示式。答：一块m×n 次B样条曲面片的数学表示式如下： mnQ(u,w),PF(u)F(w) u，w?[0，1] ,,,,ijimjn,,00ij式中，P(i=0，1，„m；j=0，1，„n)是定义此曲面片的顶点位置向量阵列，共计（m+1）ij ×（n+1）个顶点。F(u)，F(w)为B样条基底函数，u，w为参数。显然，m与n可i，mj，n 以不相等。 4、曲面片的连接应遵循什么条件呢？ 1答：曲面片互相连接时，一般要求连接处具有C连续的性质。为了实现这一要求，相连接的曲面片不仅应该具有公共的边界曲线，而且在边界曲线上的任何一点，两个曲面片跨越边界的切线向量应该共线，而且两切线向量的长度之比应为常数。 5、三维正则形体的定义是什么？答：Voelcker及Requicha等基于点集拓扑的理论，认为三维空间中的物体是空间中点的集合。并且从点集拓扑的领域概念出发，通过定义点集的闭包给出正则集的定义。一个开集的闭包指的是该开集与其所有边界点的集合的并集，其本身是一个闭集。组成一个三维物体的点的集合可以分为内部点和边界点两部分。由内部点构成的点集的闭包就是正则集。三维空间中点集的正则集就是三维正则形体，也就是有效的实体。 6、什么是半边结构？答：半边结构采用层次结构组织数据，它分为五个层次，由结点Solid，Face，Loop，HalfEdge，Vertex组成，下图描述了这种层次结构。 7、如果我们要构造2 X 2个双三次B样条曲面片组，问需要多少个控制点？如要构造 3 X 3及4 X 4的双三次B样条曲面片组呢？答：分别是： 5x5、6x6、7x7个控制点。一、判断题： 1、误 2、误 3、正 4、正 5、正 6、正 7、误 8、误 9、正 10、误二、单选题： 1、（c） 2、（a） 3、（a） 4、（b） 5、（c） 6、（a） 7、（c） 8、（d） 9、（b） 10、（b）三、多选题： 1、（a、 b、c、 d） 2、（a、 b） 3、（b、c、d） 4、（b、 c、d） 5、（b、d） 6、（ c、d、e） 7、（a、 b、 d） 8、（b、 c、d） 9、（c、d） 10、（a、b、c、）四、思考题： 1、物体表面的颜色由哪些因素决定？答：物体表面的色彩和明暗变化主要与两个因素有关，即光源特性和物体表面特性。如果存在多个直射光源，可以将多个直射光源的效果叠加。设存在m个直射光源，则 mnE,RI，(R,cosi，W,coss)I，T,I,ppdpjpjpsppb有以下光照公式： jj,1 在计算某点之光强之前，式右边的各个参数之值应被获得。其中视线方向V、光照方向L、光源强度Id,Ips,Ipb和物体表面特性Rp、Wp、及法向量N都应预先被告知。 2、在CMY坐标系里找出与RGB坐标系的颜色(0．2，1，0.5)相同的坐标。解答：(1-0.2，1-1，1-0.5)=(0.8，0，0.5)。 3、在RGB坐标系里找出与CMY坐标系的颜色(0．15，0．75，0)相同的坐标。解答：(1-0.15，1-0.75，1-0)=(0.85，0.25，1)。 4、如果使用每种基色占2比特的直接编码方式表示RGB颜色的值，每一像素有多少种可能的颜色? 解答：2222×2×2×=4×4×4×=64。 5、为什么很多彩色打印机使用黑色颜料？解条：由于彩色颜料（青，品红，黄）相对来说比较贵，并且在技术上很难通过多种颜料产生高质量的黑色。 6、物体的颜色很大程度上取决于它的漫反射系数：如果Kd=(0.8,0.4,0)且光源是蓝色的，那么物体是什么颜色的? 解答：黑色。由Kd得知，物体不反射蓝光，又光源没有红光和绿光。 7、参见第6题，如果光源用品红色的，会是怎样的情况? 解答：红色。因为物体只反射品红色光的红色部分。 8、当光源距离多面体比较远时，在每个多边形表面上的漫反射（由phong公式确定的）变化很少。为什么？解答：一个多边形表面上的所有点有相同的法线向量N。当光源相对较远时，从一个表面点到另一个表面点的L变化很小。（如果光源非常远，比如太阳，那么L变成了一个恒定的向量）。从而L?N在每个多边形表面内变换很小，成为phong公式中确定漫反射的项。一、判断题： 1、正 2、误 3、正 4、正 5、正 6、正 7、正 8、误 9、正 10、正二、单选题： 1、（c） 2、（a） 3、（a） 4、（c） 5、（c） 6、（a） 7、（c） 8、（b） 9、（c） 10、（b）三、多选题： 1、（a、 b、 e） 2、（a、 b） 3、（a、 d） 4、（b、d） 5、（c、d、e） 6、（c、d） 7、（a、 b、 d） 8、（a、c、d） 9、（c、d） 10、（b、c、）四、思考题： l.为使计算机能够显示800x600分辨率，128灰度的图像，至少需要多大容量的帧缓存? 答：800x600xlog2（128）/8 2. 用扫描仪扫描一幅尺寸为15x10cm的图像，当选用分辨率为120dpi，色彩为4bit时，试计算生成的图像数据大约为多少字节？答：（15/2.54）x（10/2.54）x120x120x4/8 3. 简述位图文件的数据结构。答：BMP为Bitmap的缩写，又称位图，是一种不依赖于具体设备、最为普遍的点阵图像格式。位图文件的结构按顺序包括位图文件头结构、位图信息头结构、位图颜色表和图像数据四个部分。 1. 位图文件结构，为定长结构。其结构成员含义如表所示。2. 位图信息结构:也是一个定长结构。它包含了描述一个图像的必要数据——宽度、高度和颜色深度等参数。 3. 位图颜色表:调色板项被存储在该结构中。特别请注意，该结构中的颜色顺序是BGR。4. 位图数据:对于8位的位图图像，每一个字节代表一个像素。 4. 图像的分割应满足哪五个条件？答：图像分割应满足五个条件：（1）分割所得到的全部子区域的总和应能包括图像中的所有像素；（2）各个子区域是互不重叠的；（3）分割后得到的属于同一个区域中的像素应该具有某些相同特性；（4）分割后得到的属于不同区域中的像素应该具有一些不同的特性；（5）同一个子区域应当是连通的。 5. 简述储粮害虫检测系统的构成。答：储粮害虫智能检测的识别系统的组成如图

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