高等学校计算机专业规划教材现代计算机图形学基础

第1章引言/1
1.1计算机图形学的概念1
1.2计算机图形学的发展2
1.2.120世纪60年代3
1.2.220世纪70年代4
1.2.320世纪80年代5
1.2.420世纪90年代6
1.2.521世纪7
1.3计算机图形学与其他学科的关系7
1.4计算机图形学的应用9
1.5小结11
思考题11
第2章基础知识/12
2.1图形的显示12
2.2几何变换14
2.2.1模型变换15
2.2.2视点变换17
2.2.3投影变换19
2.2.4窗口变换21
2.3光栅化处理22
2.3.1简单图元生成22
2.3.2多边形填充24
2.3.3剔除25
2.3.4可见性判断26
2.4图形硬件28
2.5小结29
思考题29
第3章几何建模/30
3.1数学基础303.1.1几何形状的数学形式30
3.1.2几何性质32
3.1.3建模工具34
3.2自由曲线/曲面建模35
3.2.1平面三次多项式曲线35
3.2.2Bézier曲线/曲面36
3.2.3B样条曲线/曲面38
3.3细分曲面建模41
3.3.1CatmullClark细分曲面41
3.3.2DooSabin细分曲面43
3.3.3Loop细分曲面44
3.3.4Butterfly细分曲面45
3.4三维重建46
3.4.1被动式与主动式建模46
3.4.2基于图像的三维重建47
3.4.3基于视频的三维重建50
3.4.4基于激光测距的三维重建51
3.4.5基于Kinect的三维重建53
3.5其他建模方法54
3.5.1分形54
3.5.2基于粒子系统的建模55
3.5.3基于语言学的建模55
3.6几何数据结构56
3.6.1构造实体几何模型56
3.6.2边界模型57
3.7小结59
思考题59
〖1〗现代计算机图形学基础目录〖3〗〖3〗第4章数字几何处理/60
4.1几何基础60
4.1.1几何模型60
4.1.2几何性质62
4.2网格去噪64
4.2.1基本方法64
4.2.2Laplacian平滑65
4.3网格简化67
4.3.1顶点聚类68
4.3.2渐进式网格69
4.4网格参数化70
4.4.1数学模型71
4.4.2平面参数化72
4.4.3球面参数化76
4.4.4基域参数化77
4.5重新网格化77
4.5.1网格质量78
4.5.2渐进式重新网格化78
4.5.3重心Voronoi图填充重新网格化79
4.5.4基于参数化的重新网格化80
4.6网格编辑81
4.6.1自由编辑81
4.6.2带约束的编辑83
4.6.3编辑迁移84
4.7网格形变84
4.7.1基于参数化的网格形变84
4.7.2基于微分坐标的网格形变85
4.8小结86
思考题86
第5章真实感绘制/88
5.1光照88
5.2BRDF和着色91
5.2.1BRDF92
5.2.2着色94
5.3纹理映射99
5.3.1简单的纹理映射99
5.3.2环境映射102
5.3.3凹凸映射102
5.4光线跟踪绘制104
5.4.1基本原理104
5.4.2光线投射模型105
5.4.3光线跟踪模型105
5.4.4光线跟踪加速108
5.4.5光线跟踪的其他改进110
5.5辐射度绘制110
5.5.1基本原理111
5.5.2辐射度绘制模型111
5.5.3辐射度方程的数值计算112
5.6特殊效果绘制113
5.7小结115
思考题115
第6章非真实感绘制/116
6.1概述116
6.2基于笔画建模的绘制118
6.2.1笔画模型118
6.2.2油画风格化绘制119
6.2.3水彩画风格化绘制126
6.2.4素描风格化绘制126
6.3基于纹理合成的绘制127
6.3.1基于风格类比的纹理合成绘制方法128
6.3.2基于笔画的纹理合成绘制方法129
6.4基于图像滤波的绘制131
6.4.1基于流体场的双边滤波绘制131
6.4.2基于亮度的双边滤波绘制132
6.4.3基于纹理/结构分层的滤波绘制133
6.5视频非真实感绘制134
6.5.1基于帧间光流的笔画绘制135
6.5.2基于视频体的笔画绘制136
6.6基于深度学习的绘制137
6.6.1基于卷积神经网络的风格迁移137
6.6.2基于生成对抗网络的风格迁移139
6.7小结140
思考题140
第7章基于图形的影像处理/142
7.1影像抠图142
7.1.1蓝屏抠图144
7.1.2基于三色图的自然图像抠图145
7.1.3基于笔画的自然图像抠图147
7.1.4基于闪光的自然图像抠图149
7.1.5视频抠图149
7.2影像缩放150
7.2.1图像缝隙增删151
7.2.2图像网格变形153
7.2.3视频缩放方法154
7.3影像融合155
7.3.1泊松图像融合156
7.3.2基于均值坐标插值的图像融合156
7.3.3视频融合方法158
7.4影像拼接158
7.4.1尽可能单应变换的图像拼接159
7.4.2形状保持的半单应变换图像拼接160
7.4.3自适应混合变换图像拼接162
7.4.4视频拼接162
7.5影像编辑163
7.5.1颜色迁移164
7.5.2图像变形165
7.5.3编辑传播166
7.5.4视频去抖168
7.6小结170
思考题170
第8章计算摄像/171
8.1摄像学的发展171
8.1.1成像设备171
8.1.2成像原理174
8.1.3相机成像176
8.2数字摄像177
8.2.1去马赛克177
8.2.2白平衡179
8.2.3色调映射181
8.2.43A调整182
8.3计算摄像183
8.3.1计算成像编/解码184
8.3.2性能分析187
8.4计算光场成像187
8.4.1基于光场的重对焦成像188
8.4.2基于光圈编码的去散焦成像189
8.5计算光谱成像190
8.5.1传统光谱成像190
8.5.2基于掩膜分光镜的计算光谱成像191
8.5.3基于双相机压缩感知的计算光谱成像192
8.5.4基于成像机理的计算光谱复原194
8.6小结196
思考题196
第9章计算机动画/197
9.1动画制作197
9.1.1传统动画197
9.1.2计算机动画概述198
9.1.3动画制作流程199
9.2关键帧插值200
9.2.1形状保持的图像形变插值201
9.2.2形状保持的三维网格形变插值203
9.3物理模拟204
9.4运动捕捉206
9.4.1主动式运动捕捉207
9.4.2被动式运动捕捉208
9.4.3运动重定向208
9.5群体动画209
9.5.1FlockandBoid模型211
9.5.2社会力模型212
9.6小结213
思考题213
第10章基于GPU的图形计算/215
10.1GPU简介215
10.1.1组成结构215
10.1.2并行处理216
10.1.3GPU的发展217
10.2数值计算218
10.2.1计算模式218
10.2.2通用数值计算220
10.3GPU快速建模221
10.3.1GPU加速的NURBS建模221
10.3.2GPU加速的泊松三维重建223
10.4GPU快速绘制224
10.4.1GPU加速的光线跟踪绘制224
10.4.2GPU加速的辐射度绘制224
10.5GPU计算光谱成像226
10.6小结227
思考题228
参考文献/229