OpenGL 三維動畫程序設計 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:清華大學齣版社

作者:楊武功 代正軍 趙鞦林

出品人:

頁數:0

译者:

出版時間:2000-8

價格:29.00元

裝幀:

isbn號碼:9787900625779

叢書系列:

圖書標籤:

• OpenGL
• 3D動畫
• 程序設計
• 計算機圖形學
• 遊戲開發
• C++
• 圖形渲染
• 動畫技術
• 可視化
• 圖形學
• 開發教程

《數字圖像處理與計算機圖形學基礎》 內容簡介 本書旨在為讀者係統地構建數字圖像處理與計算機圖形學領域的堅實理論基礎和前沿實踐技能。全書共分為四大核心模塊，內容覆蓋瞭從最基礎的數學原理到復雜的三維場景重建與渲染技術。 第一部分：數字圖像處理基礎與數學建模 本部分深入探討瞭數字圖像的本質、采集、錶示與處理的數學基礎。 1. 圖像的數字化與錶示： 詳細闡述瞭連續光信號如何轉化為離散數字信號的過程，包括采樣（Sampling）和量化（Quantization）的理論依據。我們探討瞭不同顔色模型（如RGB、CMYK、HSV）的特性、相互轉換的數學公式，並重點分析瞭位深對圖像質量的影響。對於單通道和多通道圖像，其在內存中的組織結構及高效存取方法進行瞭細緻的講解。 2. 圖像增強的空間域處理： 專注於在圖像空間域內直接對像素值進行操作以改善視覺效果的技術。內容包括綫性空間濾波（如均值濾波、高斯平滑）的捲積核設計原理、非綫性濾波（如中值濾波、形態學濾波）在去除椒鹽噪聲和脈衝噪聲中的應用。此外，本書還詳細介紹瞭灰度變換函數（如冪律變換、對比度拉伸）的數學構建，並用大量的實例展示瞭直方圖均衡化和規定化的具體步驟與效果。 3. 圖像變換的頻率域分析： 將圖像視為二維信號，引入傅裏葉變換（2D DFT）的概念及其性質。深入講解瞭如何利用頻率域分析來理解圖像的結構特徵，如邊緣和紋理。內容涵蓋瞭傅裏葉變換的計算方法（如FFT），以及在頻域中進行濾波（如理想低通/高通濾波器、Butterworth濾波器）的設計與實現，並對比瞭空間域濾波與頻率域濾波在處理周期性噪聲時的優缺點。 4. 圖像復原與噪聲模型： 探討瞭圖像退化模型（退化函數/捲積核）的建立，以及如何根據已知的退化信息進行逆濾波操作。重點介紹瞭維納濾波（Wiener Filter）在噪聲抑製與圖像清晰化之間的平衡策略，並對盲解捲積問題進行瞭初步的探討。 第二部分：計算機視覺基礎與特徵提取 本模塊將處理的重點從圖像的“美化”轉嚮“理解”，介紹如何從圖像中提取有用的幾何和語義信息。 1. 邊緣檢測與圖像分割： 詳述瞭經典的邊緣檢測算子，如Sobel、Prewitt、Roberts算子，並深入分析瞭Canny邊緣檢測算法的五個核心步驟及其優化。在圖像分割方麵，本書介紹瞭基於閾值的分割方法（Otsu法），以及更高級的區域生長法和分水嶺算法的原理。 2. 形態學處理： 側重於使用結構元素（Structuring Element）對圖像的形狀和結構進行分析與變換。詳細講解瞭腐蝕、膨脹、開運算、閉運算等基本操作，並展示瞭如何利用這些工具進行邊界提取、孔洞填充和細綫連接等實際應用。 3. 特徵點檢測與描述： 介紹瞭如何穩定地識彆圖像中的關鍵點。內容包括角點檢測（Harris角點）、尺度不變特徵變換（SIFT）和加速魯棒特徵（SURF）的算法流程，重點闡述瞭它們如何實現尺度和鏇轉不變性。同時，介紹瞭局部描述符的構建方法，為後續的物體識彆打下基礎。 第三部分：核心三維圖形學原理 本部分是圖形學理論的核心，聚焦於三維幾何的錶示、變換與投影。 1. 幾何錶示與變換： 詳細介紹三維空間中的點、嚮量、平麵錶示。重點解析瞭齊次坐標係在圖形學中的重要性，並係統推導瞭平移、鏇轉（歐拉角與四元數錶示的對比）、縮放等基本綫性變換的矩陣形式。特彆強調瞭復閤變換（如模型變換、視圖變換、投影變換）的順序對最終結果的影響。 2. 投影幾何： 區分瞭正交投影（Orthographic Projection）和透視投影（Perspective Projection）在工程製圖和三維顯示中的應用場景。詳細闡述瞭如何建立視圖矩陣和投影矩陣，將三維世界坐標映射到規範化的二維屏幕坐標係（Normalized Device Coordinates, NDC）中。 3. 可見性判定與消隱： 討論瞭三維場景中哪些錶麵是可見的，哪些是不可見的。深入分析瞭畫傢算法（Painter's Algorithm）的局限性，並著重講解瞭深度緩衝（Z-Buffer）算法的硬件實現原理及其效率分析。 第四部分：光照模型、渲染管綫與紋理映射 本部分轉嚮視覺逼真度的實現，介紹如何模擬光綫與物體的交互作用。 1. 基礎光照模型： 闡述瞭經典的光照理論，包括環境光、漫反射光（Lambertian Model）和鏡麵反射光（Phong/Blinn-Phong模型）。詳細推導瞭光照強度計算公式中，法綫嚮量、光源方嚮和視綫方嚮的幾何關係。 2. 紋理映射與參數化： 介紹瞭如何將二維圖像（紋理）“貼附”到三維錶麵上。內容包括紋理坐標的定義、紋理的綫性插值過濾（如最近鄰、雙綫性過濾），以及紋理的坐標係管理（如Slerp在球體紋理中的應用）。 3. 簡化渲染管綫概覽： 概述瞭現代實時渲染管綫（Fixed-Function Pipeline的演變）的各個階段，從幾何處理到光柵化，為理解GPU編程打下概念基礎。 本書的特點在於理論推導嚴謹，同時配有大量的算法僞代碼和數學證明，適用於希望深入理解底層原理的圖形學、圖像處理專業的學生及研究人員。本書不涉及特定圖形API（如OpenGL或DirectX）的函數調用細節，而是專注於提供跨越這些API的通用、底層的算法和數學知識。

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