完整版三维画面锯齿处理本科毕业设计.docx

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完整版三维画面锯齿处理本科毕业设计

题目：

三维画面锯齿处理

三维画面锯齿处理

摘要

随着计算机多媒体技术、可视化技术及图形学技术的发展，我们可以使用计算机来精确地再现现实世界中绚丽多彩的三维物体，并充分发挥自身的创造性思维，通过人机交互来模拟、改造现实世界，这就是目前最为流行的虚拟现实技术。

通过这种技术，建筑工程师可以直接设计出美观的楼房模型；军事指挥员可以模拟战场进行军事推演，网民可以足不出户游览故宫博物馆等名胜古迹等。

而虚拟现实技术最重要的一部分内容就是三维图形编程。

它已经成为一个工业标准的计算机三维图形软件开发接口，并广泛应用于游戏开发、建筑、产品设计、医学、地球科学、流体力学等领域。

值得一提的是，虽然微软有自己的三维编程开发工具DirectX，但它也提供OpenGL图形标准，因此，OpenGL可以在计算机中广泛应用。

虚拟现实技术是计算机图形学的一个分支。

OpenGL是功能强大的开放式图形库。

论文运用OpenGL工具在MFC单文档平台下创建了一个虚拟三维环境，绘制一些常见的三维图形,并实现消锯齿处理以增加物体的真实感。

关键词：

系统设计OpenGL技术三维图形设计消锯齿虚拟现实

TheThree-DimensionalgraphicsAnti-aliasing

Abstract

WiththedevelopmentoftheInternetandthemultimediatechnology,visualizationtechnology,Graphicstechnology,Wecanaccurayemersionthe3Dobjectintherealityworldthatusecomputer,andcompleyexertthecreationarythinkingofourselves.Throughman-machineconversationtosimulateortransformtherealworld,that’sthemostfashionablytechnologyoftheVirtualReality.

Throughthistechnology,thearchitectcoulddesignthebeautymodelofbuildingdirectly;Themilitarycommandercouldimitatebattlefieldforashambattle,thewebcamcouldexcursemuseum,scenicspotandofIndustrialstandardforcomputers3Dphotograph,andwidelyutilizesingamedesign,architecture,porductdesign,medicine,geoscience,.Whatisworthmentioningis,althoughtheMicrosoft3Dprogrammerdevelopmentkit,Directx,computerwidely.

Virtualrealitytechnologyisacomputergraphicsbranching.OpenGListhefunctionformidableopenstylegraphstorehouse.Thisdesignimplementsavirtualthree-dimensionalenvironmentwithOpenGLon MFCsingledocumentplatform,anddrawsupsomecommon;OpenGLtechnology;3Dphotographdesign;Anti-aliasing;VirtualReality.

1系统概述2

1.1课题研究的背景及意义2

1.2目前国内外相关研究和发展趋向3

1.2.1可视化是计算机程序设计的发展趋势3

1.3课题研究的内容及技能要求5

1.4课题开发环境介绍6

1.4.1环境需求6

1.4.2C++语言及其特点6

1.4.3OpenGL及其特点7

1.4.4软硬件要求9

2OpenGL实现三维图像显示的基本理论10

2.1概要设计10

2.2基本设计概念和流程11

2.2.1创意说明11

2.2.2系统初始化11

2.2.3对象模型的建立12

3.2.2区域取样17

4反走样算法改进23

4.1多段直线反走样算法23

4.1.1概述23

4.2圆反走样算法24

4.2.1算法思想24

4.2.2算法25

4.3本课题采用的反走样算法——累积缓冲区实现反走样25

4.3.1概述25

结论28

绪论

计算机图形学是伴随着计算机技术在图形处理领域中的应用而发展起来的一门实践性的学科，是游戏、数字媒体、计算机视觉、图像处理、地理信息系统、计算机辅助设计等专业技术的基础。

计算机图形学的应用领域非常广泛，已经渗透到科研、工程、商业、艺术等社会生活和工业生产的几乎一切领域，并与这些领域的发展相互推动和促进。

随着计算机软硬件技术的不断进步，人们发现复杂的数据结构以可视的形式加以表达更容易为人们所理解。

因此，计算机图形学的研究目标之一便是通过计算机将数据转变为图形，并在有关的设备上以特定的形式加以显示。

为了方便这一转换过程，避免不必要的重复劳动，人们设计了各种各样的辅助编程工具，并将它们打包以公共图库的形式加以推介。

这些图库的一个共同特点是：

都提供了一些标准的点、线、面、体的建模方法以及一些标准的图形变换方法，甚至还提供一些外部图形设备的访问接口。

不过，OpenGL走得更远。

它除了提供上述通用建模和变换方法之外，更提供了光照处理、反走样、混合、雾化、纹理映射及动画等功能。

OpenGL被设计成一个独立于硬件的软件编程接口，适用于多种不同的计算环境，包括个人计算机、图形工作站、超级计算机及多机互连的网络环境。

OpenGL应用开发的这种广泛适应性给从事三维图形开发的人员带来的好处是不言而喻的。

同时，OpenGL业已成为广大图形开发人员的必备工具。

OpenGL是近几年发展起来的一个性能卓越的三维图形平台，OpenGL的显著优点是作为一个独立的工作平台，独立于硬件设备、窗口系统和操作系统，用它编写的软件可以在UNIX、Windows95、Windows98NT等系统间实现移植，并能在网络环境下以客户服务器模式工作，专业图形处理、科学计算等高端应用领域的标准图形库。

开发者可以在多种硬件平台及操作系统下很方便地利用OpenGL图形库，创建出具有照片质量的、独立于窗口系统、操作系统和硬件平台的三维彩色图形和动画。

本课题提出了在MFC（MicrosoftFoundationClass）的框架下来实现MFC和OpenGL函数库结合绘制图形的方法，这种方法有效简化了应用程序与操作系统之间的连接，也符合面向对象的程序设计思想，提高了接口的通用性。

1系统概述

1.1课题研究的背景及意义

近年来，随着计算机图形学和计算机技术的发展，计算机可视化技术不断普及，创建"虚拟世界"也不断掀起热潮，而建立具有真实感的三维场景是建设"虚拟世界"的重要一步。

为了适应未来信息的需要，必须提高人与信息社会的接口能力，提高人们对信息的理解能力。

人们不再只要求能够通过人的视觉、听觉、触觉，参与到处理信息环境中去，而获得身临其境的体验。

建立一个多维的信息空间，感性认识和理性认识相结合的综合集成环境，而虚拟现实技术将是支撑这个信息空间的关键技术。

80年代末、90年代初国际和国内形成对虚拟现实的热潮，为人们带来了一个绚丽多彩的虚拟的计算机视觉世界。

虚拟现实技术（VirtualReality，简称VR）是诞生于90年代初的新技术，近年来在技术研究领域十分活跃，它汇集了计算机图形学、多媒体技术、人工智能、人机接口技术、传感器技术等多项关键技术：

它是以计算机技术为核心，综合使用了各项最新技术，融合视、听、触觉为一体的模拟现实的三维空间再现技术。

图形图像制作技术发展很快，在产品设计、动画、场景漫游等领域都有广泛的应用。

本文主要说明了在VC++6.0环境下如何使用OpenGL生成简单的三维图形，并对其进行消锯齿处理。

在吸取了计算机图形学、计算机科学、光学等多领域先进理论成果的基础上，系统地论述了基于OpenGL下场景的研究和实现及其相关理论和技术。

OpenGL作为一种图形与硬件的接口，与其他图形程序开发工具相比较，它提供了众多图形函数，直观的编程环境简化了三维图形程序。

随着3D游戏越来越多的被开发，更多的游戏开发人员选择OpenGL作为开发工具，以简化操作。

目前OpenGL已成为三维图形的开发标准。

课题采用Windows下VC++的开发平台，以面向对象的编程C++为编程语言，通过调用OpenGL函数，实现三维图形的绘制。

其中，通过调用OpenGl函数库实现三维环境的处理，渲染出具有真实感的图形。

通过在这次毕业设计，首先对计算机图形学有了新的认识，计算机图形学涵盖的范围很广，其次对计算机图形学研究的一个领域虚拟现实的特点和应用前景作了进一步的介绍。

认识到虚拟现实技术在我们现实生活中的作用日益凸现，尤其在实现建筑仿真与漫游系统方面非常突出。

最后，通过研究计算机图形学的相关技术和OpenGL图形软件包的编程原理和编程机制，实现了系统的功能。

1.2目前国内外相关研究和发展趋向

1.2.1可视化是计算机程序设计的发展趋势

我们生活在一个充满三维物体的三维世界中，为了使计算机能精确地再现这些物体，我们必须能在三维空间描绘这些物体。

我们又生活在一个充满信息的世界中，能否尽快地理解并运用这些信息将直接影响事业的成败，所以我们需要用一种最直接的形式来表示这些信息。

最近几年计算机图形学的发展使得三维表现技术得以形成，这些三维表现技术使我们能够再现三维世界中的物体，能够用三维形体来表示复杂的信息，这种技术就是可视化（Visualization）技术。

可视化技术使人能够在三维图形世界中直接对具有形体的信息进行操作，和计算机直接交流。

这种技术已经把人和机器的力量以一种直觉而自然的方式加以统一，这种革命性的变化无疑将极大地提高人们的工作效率。

可视化技术赋予人们一种仿真的、三维的并且具有实时交互的能力，这样人们可以在三维图形世界中用以前不可想象的手段来获取信息或发挥自己创造性的思维。

机械工程师可以从二维平面图中得以解放直接进入三维世界，从而很快得到自己设计的三维机械零件模型。

医生可以从病人的三维扫描图象分析病人的病灶。

军事指挥员可以面对用三维图形技术生成的战场地形，指挥具有真实感的三维飞机、军舰、坦克向目标开进并分析战斗方案的效果。

更令人惊奇的是目前正在发展的虚拟现实技术,它能使人们进入一个三维的、多媒体的虚拟世界，人们可以游历远古时代的城堡,也可以遨游浩翰的太空。

所有这些都依赖于计算机图形学、计算机可视化技术的发展。

人们对计算机可视化技术的研究已经历了一个很长的历程，而且形成了许多可视化工具，其中SGI公司推出的GL三维图形库表现突出，易于使用而且功能强大。

利用GL开发出来的三维应用软件颇受许多专业技术人员的喜爱，这些三维应用软件已涉及建筑、产品设计、医学、地球科学、流体力学等领域。

随着计算机技术的继续发展，GL已经进一步发展成为OpenGL,OpenGL已被认为是高性能图形和交互式视景处理的标准，目前包