●第1章 緒論 / 1 1.1 計算機圖形學概述 / 1 1.1.1 基本概念 / 1 1.1.2 計算機圖形學的發展簡史 / 2 1.1.3 計算機圖形學的基本研究內容 / 3 1.1.4 計算機圖形繫統的功能 / 4 1.1.5 計算機圖形繫統的組成 / 9 1.2 數字化快速成型技術概述 / 11 1.2.1 基本概念及特點 / 11 1.2.2 三維數字化快速成型的發展 / 14 1.2.3 三維數字化快速成型基本研究內容 / 17 1.3 三維數字化快速成型與計算機圖形學的關繫 / 19 本章習題 / 19第2章 OpenGL編程基礎 / 20 2.1 OpenGL工作流程 / 20 2.2 OpenGL函數庫 / 22 2.3 OpenGL的功能 / 23 2.4 配置繪圖環境 / 26 2.4.1 VS環境配置 / 26 2.4.2 基於MFC的編程環境配置 / 27 本章習題 / 32第3章 基本圖形光柵化算法 / 33 3.1 直線的光柵化 / 34 3.1.1 數值微分法 / 34 3.1.2 Bresenham畫線算法 / 35 3.2 圓的光柵化 / 38 3.2.1 中點畫圓算法 / 39 3.2.2 Bresenham畫圓算法 / 41 3.3 多邊形的填充 / 44 3.3.1 掃描線填充算法 / 45 3.3.2 邊緣填充算法 / 53 3.3.3 區域填充算法 / 54 3.4 反走樣 / 56 3.4.1 提高顯示器分辨率 / 56 3.4.2 超采樣 / 57 3.4.3 區域采樣 / 58 3.5 上機實踐 / 59 3.5.1 個性化名字案例 / 60 3.5.2 京東狗圖案的設計 / 62 3.5.3 人臉圖案的設計 / 67 3.5.4 貓頭圖案設計 / 70 3.5.5 五星紅旗設計 / 74 本章習題 / 76第4章 自由曲線曲面 / 78 4.1 曲線和曲面表示的基礎知識 / 78 4.1.1 基本概念 / 78 4.1.2 曲線和曲面的表示方式 / 79 4.1.3 參數曲線的參數 / 80 4.1.4 參數連續性和幾何連續性 / 81 4.1.5 參數曲線的代數和幾何形式 / 82 4.1.6 參數曲面的參數 / 83 4.2 Bezier參數曲線曲面 / 84 4.2.1 Bezier曲線的背景和基本定義 / 84 4.2.2 Bezier曲線的性質 / 85 4.2.3 Bezier曲線的生成 / 86 4.2.4 Bezier參數曲面 / 87 4.3 B樣條曲線曲面 / 88 4.3.1 B樣條曲線 / 88 4.3.2 B樣條曲面 / 89 4.4 多邊形網格曲面 / 90 4.4.1 多邊形網格的定義 / 90 4.4.2 多邊形網格的性質 / 91 4.4.3 網格簡化 / 91 4.5 細分曲面 / 93 4.5.1 細分曲面的概念 / 93 4.5.2 細分曲面的關鍵技術 / 93 4.5.3 細分曲面的應用 / 95 本章習題 / 98第5章 仿射變換 / 99 5.1 三維圖形的顯示流程 / 100 5.1.1 基本原理 / 100 5.1.2 OpenGL的視景轉換 / 102 5.2 窗口到視口的變換 / 104 5.2.1 基本原理 / 104 5.2.2 OpenGL中的視口變換 / 106 5.3 物體的二維仿射變換 / 109 5.3.1 點的變換 / 110 5.3.2 二維圖形的仿射變換 / 112 5.3.3 仿射變換的逆變換 / 114 5.3.4 仿射變換的復合變換 / 115 5.4 三維仿射變換 / 117 5.4.1 基本三維變換 / 118 5.4.2 三維復合仿射變換 / 120 本章習題 / 121第6章 產品數字化造型基礎 / 123 6.1 基本定義 / 123 6.2 三維物體的存儲模型 / 124 6.2.1 線框模型 / 124 6.2.2 表面模型 / 125 6.2.3 實體模型 / 126 6.3 三維實體的表示方法 / 126 6.3.1 構造實體幾何表示法 / 127 6.3.2 邊界表示法 / 129 6.3.3 分解表示法 / 134 6.3.4 掃描表示法 / 136 6.3.5 特征造型 / 136 本章習題 / 138第7章 數字化快速成型的前處理 / 139 7.1 數字化快速成型概述 / 139 7.2 三維數字化正向建模 / 140 7.2.1 三維數字化造型發展歷程 / 140 7.2.2 參數化造型 / 143 7.2.3 變量化造型 / 147 7.2.4 兩種造型技術的比較 / 149 7.2.5 其他造型方法 / 151 7.2.6 商業軟件繫統 / 151 7.3 三維數字化逆向建模 / 155 7.3.1 基本概念 / 155 7.3.2 數據采集 / 157 7.3.3 數據處理 / 158 7.3.4 曲面重構 / 161 7.3.5 坐標配準 / 162 7.3.6 誤差分析 / 162 7.4 三維模型的近似處理 / 163 7.4.1 STL文件格式 / 163 7.4.2 STL文件的轉換 / 165 7.4.3 模型的檢驗與修補 / 165 本章習題 / 167第8章 三維數字化快速成型技術與實踐 / 168 8.1 概述 / 168 8.2 熔融沉積成型技術 / 169 8.2.1 FDM成型原理與繫統組成 / 169 8.2.2 FDM成型過程 / 171 8.2.3 FDM的技術難點 / 172 8.3 立體光刻 / 172 8.3.1 SLA成型原理 / 172 8.3.2 SLA成型過程 / 174 8.3.3 SLA技術難點 / 175 8.4 選擇性激光燒結技術 / 175 8.4.1 SLS成型原理 / 176 8.4.2 SLS的成型過程 / 177 8.4.3 SLS的技術難點 / 178 8.5 分層實體制造 / 178 8.5.1 LOM成型原理與繫統組成 / 179 8.5.2 LOM成型過程 / 180 8.5.3 LOM的技術難點 / 180 8.6 三維印刷技術 / 181 8.6.1 3DP成型原理 / 181 8.6.2 3DP成型過程 / 182 8.6.3 3DP的技術難點 / 183 8.7 直接金屬激光燒結 / 183 8.7.1 DMLS成型原理 / 184 8.7.2 DMLS成型過程 / 187 8.7.3 DMLS的技術難點 / 187 8.8 桌面三維打印機組裝實踐 / 188 8.8.1 機械部件及機體框架的安裝 / 189 8.8.2 步進電動機和電子繫統 / 193 8.8.3 軟件安裝與調試 / 196 8.9 三維打印實踐 / 200 8.9.1 打印機調整 / 200 8.9.2 打印步驟 / 200 本章習題 / 203附錄 OpenGL常用函數一覽表 / 204參考文獻 / 208
計算機圖形學和數字化快速成型技術相結合,實現了計算機建模、CAD數據直接制造模型或零件,更加快速而精密地制造出任意復雜的模型和零件。本書講解了計算機圖形學和數字化快速成型技術的基本原理和方法,著重介紹了OpenGL編程、算法、曲線曲面、仿射變換,銜接計算機圖形學和數字化快速成型的關鍵技術——數字化快速成型的前處理,以及三維數字化快速成型技術和實踐案例。本書可供高等學校機械制造、計算機圖形學、數字化制造、材料成型、汽車等相關專業的師生和企事業單位從事相關技術的專業人員使用。
