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第1章 绪论 1

1.1 计算机图形学概述 1

1.1.1 基本概念 1

1.1.2 计算机图形学的发展简史 2

1.1.3 计算机图形学的基本研究内容 3

1.1.4 计算机图形系统的功能 4

1.1.5 计算机图形系统的组成 9

1.2 数字化快速成型技术概述 11

1.2.1 基本概念及特点 11

1.2.2 三维数字化快速成型的发展 14

1.2.3 三维数字化快速成型基本研究内容 17

1.3 三维数字化快速成型与计算机图形学的关系 19

本章习题 19

第2章 OpenGL编程基础 20

2.1 OpenGL工作流程 20

2.2 OpenGL函数库 22

2.3 OpenGL的功能 23

2.4 配置绘图环境 26

2.4.1 VS环境配置 26

2.4.2 基于MFC的编程环境配置 27

本章习题 32

第3章 基本图形光栅化算法 33

3.1 直线的光栅化 34

3.1.1 数值微分法 34

3.1.2 Bresenham画线算法 35

3.2 圆的光栅化 38

3.2.1 中点画圆算法 39

3.2.2 Bresenham画圆算法 41

3.3 多边形的填充 44

3.3.1 扫描线填充算法 45

3.3.2 边缘填充算法 53

3.3.3 区域填充算法 54

3.4 反走样 56

3.4.1 提高显示器分辨率 56

3.4.2 超采样 57

3.4.3 区域采样 58

3.5 上机实践 59

3.5.1 个性化名字案例 60

3.5.2 京东狗图案的设计 62

3.5.3 人脸图案的设计 67

3.5.4 猫头图案设计 70

3.5.5 五星红旗设计 74

本章习题 76

第4章 自由曲线曲面 78

4.1 曲线和曲面表示的基础知识 78

4.1.1 基本概念 78

4.1.2 曲线和曲面的表示方式 79

4.1.3 参数曲线的参数 80

4.1.4 参数连续性和几何连续性 81

4.1.5 参数曲线的代数和几何形式 82

4.1.6 参数曲面的参数 83

4.2 Bezier参数曲线曲面 84

4.2.1 Bezier曲线的背景和基本定义 84

4.2.2 Bezier曲线的性质 85

4.2.3 Bezier曲线的生成 86

4.2.4 Bezier参数曲面 87

4.3 B样条曲线曲面 88

4.3.1 B样条曲线 88

4.3.2 B样条曲面 89

4.4 多边形网格曲面 90

4.4.1 多边形网格的定义 90

4.4.2 多边形网格的性质 91

4.4.3 网格简化 91

4.5 细分曲面 93

4.5.1 细分曲面的概念 93

4.5.2 细分曲面的关键技术 93

4.5.3 细分曲面的应用 95

本章习题 98

第5章 仿射变换 99

5.1 三维图形的显示流程 100

5.1.1 基本原理 100

5.1.2 OpenGL的视景转换 102

5.2 窗口到视口的变换 104

5.2.1 基本原理 104

5.2.2 OpenGL中的视口变换 106

5.3 物体的二维仿射变换 109

5.3.1 点的变换 110

5.3.2 二维图形的仿射变换 112

5.3.3 仿射变换的逆变换 114

5.3.4 仿射变换的复合变换 115

5.4 三维仿射变换 117

5.4.1 基本三维变换 118

5.4.2 三维复合仿射变换 120

本章习题 121

第6章 产品数字化造型基础 123

6.1 基本定义 123

6.2 三维物体的存储模型 124

6.2.1 线框模型 124

6.2.2 表面模型 125

6.2.3 实体模型 126

6.3 三维实体的表示方法 126

6.3.1 构造实体几何表示法 127

6.3.2 边界表示法 129

6.3.3 分解表示法 134

6.3.4 扫描表示法 136

6.3.5 特征造型 136

本章习题 138

第7章 数字化快速成型的前处理 139

7.1 数字化快速成型概述 139

7.2 三维数字化正向建模 140

7.2.1 三维数字化造型发展历程 140

7.2.2 参数化造型 143

7.2.3 变量化造型 147

7.2.4 两种造型技术的比较 149

7.2.5 其他造型方法 151

7.2.6 商业软件系统 151

7.3 三维数字化逆向建模 155

7.3.1 基本概念 155

7.3.2 数据采集 157

7.3.3 数据处理 158

7.3.4 曲面重构 161

7.3.5 坐标配准 162

7.3.6 误差分析 162

7.4 三维模型的近似处理 163

7.4.1 STL文件格式 163

7.4.2 STL文件的转换 165

7.4.3 模型的检验与修补 165

本章习题 167

第8章 三维数字化快速成型技术与实践 168

8.1 概述 168

8.2 熔融沉积成型技术 169

8.2.1 FDM成型原理与系统组成 169

8.2.2 FDM成型过程 171

8.2.3 FDM的技术难点 172

8.3 立体光刻 172

8.3.1 SLA成型原理 172

8.3.2 SLA成型过程 174

8.3.3 SLA技术难点 175

8.4 选择性激光烧结技术 175

8.4.1 SLS成型原理 176

8.4.2 SLS的成型过程 177

8.4.3 SLS的技术难点 178

8.5 分层实体制造 178

8.5.1 LOM成型原理与系统组成 179

8.5.2 LOM成型过程 180

8.5.3 LOM的技术难点 180

8.6 三维印刷技术 181

8.6.1 3DP成型原理 181

8.6.2 3DP成型过程 182

8.6.3 3DP的技术难点 183

8.7 直接金属激光烧结 183

8.7.1 DMLS成型原理 184

8.7.2 DMLS成型过程 187

8.7.3 DMLS的技术难点 187

8.8 桌面三维打印机组装实践 188

8.8.1 机械部件及机体框架的安装 189

8.8.2 步进电动机和电子系统 193

8.8.3 软件安装与调试 196

8.9 三维打印实践 200

8.9.1 打印机调整 200

8.9.2 打印步骤 200

本章习题 203

附录 OpenGL常用函数一览表 204

参考文献 208

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