3D图形变换汇总.docx
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3D图形变换汇总
3D图形变换
一．实验目的：
掌握3D图像的变换，了解多数的3D变换，平移，旋转等几何变换，还有投影变换等知识。
二．实验原理：
3D图像的移动，比例变化，旋转等几何变换算法原理及各种投影变换算法原理。
三．实验步骤：
一．建立MFC单文档程序，用来编写3D变换。
二．建立Mainframe，并设计，添加相应的ID及映射函数。
三．实验的主要代码：
1、设计3维图形平移变换算法的实现程序；
voidCMyView:
:
OnTranslation（）
{
m_Select=SEL_TS;
m_str="平移";
CBaseClassmy1;//构造新的CBaseClass对象
inti,j;
for（i=1;i<=4;++i）
{
for（j=1;j<=4;++j）
my1.A[i][j]=0;
}
my1.A[1][1]=1;
my1.A[2][2]=1;
my1.A[4][4]=1;
my1.A[3][3]=1;
my1.A[4][1]=20;//x轴方向上平移
my1.A[4][2]=28;//y轴方向上平移
my1.A[4][3]=28;//z轴方向上平移
my1.Draw（）;
}
2、设计3维图形缩放变换算法的实现程序；
voidCMyView:
:
OnScalingS（）
{
m_Select=SEL_MO;
m_str="整体变比";
CBaseClassmy1;//构造新的CBaseClass对象
inti,j;
for（i=1;i<=4;++i）
{
for（j=1;j<=4;++j）
my1.A[i][j]=0;
}
my1.A[1][1]=1;
my1.A[2][2]=1;
my1.A[3][3]=1;
my1.A[4][4]=0.5;
my1.Draw（）;
}
voidCMyView:
:
OnScalingXyz（）
{
m_Select=SEL_MO;
m_str="XYZ变比";
CBaseClassmy1;//构造新的CBaseClass对象
inti,j;
for（i=1;i<=4;++i）
{
for（j=1;j<=4;++j）
my1.A[i][j]=0;
}
my1.A[1][1]=2;//x轴方向上比例
my1.A[2][2]=1;//y轴方向上比例
my1.A[3][3]=2;//z轴方向上比例
my1.A[4][4]=1;
my1.Draw（）;}
3、设计3维图形旋转变换算法的实现程序。
voidCMyView:
:
OnRotationX（）
{
m_Select=SEL_RX;
m_str="关于X轴旋转";
CBaseClassmy1;//构造新的CBaseClass对象
inti,j;
for（i=1;i<=4;++i）
{
for（j=1;j<=4;++j）
my1.A[i][j]=0;
}
my1.A[1][1]=1;
my1.A[2][2]=cos（70*PI/180）;//旋转70度
my1.A[3][2]=sin（70*PI/180）;
my1.A[2][3]=-sin（70*PI/180）;
my1.A[3][3]=cos（70*PI/180）;
my1.A[4][4]=1;
my1.Draw（）;
}
voidCMyView:
:
OnRotationY（）
{
m_Select=SEL_RY;
m_str="关于Y轴旋转";
CBaseClassmy1;//构造新的CBaseClass对象
inti,j;
for（i=1;i<=4;++i）
{
for（j=1;j<=4;++j）
my1.A[i][j]=0;
}
my1.A[2][2]=1;
my1.A[1][1]=cos（80*PI/180）;//旋转80度
my1.A[3][1]=sin（80*PI/180）;
my1.A[1][3]=-sin（80*PI/180）;
my1.A[3][3]=cos（80*PI/180）;
my1.A[4][4]=1;
my1.Draw（）;
}
voidCMyView:
:
OnRotationZ（）
{
m_Select=SEL_RZ;
m_str="关于Z轴旋转";
CBaseClassmy1;//构造新的CBaseClass对象
inti,j;
for（i=1;i<=4;++i）
{
for（j=1;j<=4;++j）
my1.A[i][j]=0;
}
my1.A[3][3]=1;
my1.A[1][1]=cos（60*PI/180）;//旋转60度
my1.A[1][2]=sin（60*PI/180）;
my1.A[2][1]=-sin（60*PI/180）;
my1.A[2][2]=cos（60*PI/180）;
my1.A[4][4]=1;
my1.Draw（）;
}
4.设计3维图形错切变换算法的实现程序：
voidCMyView:
:
OnShX（）
{
//TODO:
Addyourcommandhandlercodehere
m_Select=SEL_SHX;
m_str="X方向错切";
CBaseClassmy1;//构造新的CBaseClass对象
inti,j;
for（i=1;i<=4;++i）
{
for（j=1;j<=4;++j）
my1.A[i][j]=0;
}
my1.A[1][1]=1;
my1.A[2][2]=1;
my1.A[3][3]=1;
my1.A[4][4]=1;
my1.A[1][2]=0.5;//为0错切平面离开Z轴，沿X方向移动
my1.A[1][3]=0.5;//为0错切平面离开Y轴，沿X方向移动
my1.Draw（）;
}
voidCMyView:
:
OnShY（）
{
//TODO:
Addyourcommandhandlercodehere
m_Select=SEL_SHY;
m_str="Y方向错切";
CBaseClassmy1;//构造新的CBaseClass对象
inti,j;
for（i=1;i<=4;++i）
{
for（j=1;j<=4;++j）
my1.A[i][j]=0;
}
my1.A[1][1]=1;
my1.A[2][2]=1;
my1.A[3][3]=1;
my1.A[4][4]=1;
my1.A[1][2]=0.5;//为0错切平面离开Z轴，沿Y方向移动
my1.A[3][2]=0.5;//为0错切平面离开X轴，沿Y方向移动
//RedrawWindow（）;
my1.Draw（）;
}
voidCMyView:
:
OnV（）
{
//TODO:
Addyourcommandhandlercodehere
m_Select=SEL_V;
m_str="主视图";
inti,j;
CBaseClassmy1;//构造新的CMyClass对象
//将主视图变换矩阵清零
for（i=1;i<=4;++i）
{
for（j=1;j<=4;++j）
my1.A[i][j]=0;
}
//给主视图变换矩阵赋值
my1.A[1][1]=1;
my1.A[3][3]=1;
my1.A[4][4]=1;
RedrawWindow（）;
my1.Display（）;
}
5.设计3维图形对称变换算法的实现程序：
voidCMyView:
:
OnMirrorO（）
{
//TODO:
Addyourcommandhandlercodehere
m_Select=SEL_MO;
m_str="关于原点对称";
CBaseClassmy1;//构造新的CBaseClass对象
inti,j;
for（i=1;i<=4;++i）
{
for（j=1;j<=4;++j）
my1.A[i][j]=0;
}
my1.A[1][1]=-1;
my1.A[2][2]=-1;
my1.A[3][3]=-1;
my1.A[4][4]=1;
my1.Draw（）;
}
voidCMyView:
:
OnMirrorOxy（）
{
//TODO:
Addyourcommandhandlercodehere
m_Select=SEL_MOXY;
m_str="关于OXY平面对称";
CBaseClassmy1;//构造新的CBaseClass对象
inti,j;
for（i=1;i<=4;++i）
{
for（j=1;j<=4;++j）
my1.A[i][j]=0;
}
my1.A[1][1]=1;
my1.A[2][2]=1;
my1.A[3][3]=-1;
my1.A[4][4]=1;
my1.Draw（）;
}
voidCMyView:
:
OnMirrorOyz（）
{
//TODO:
Addyourcommandhandlercodehere
m_Select=SEL_MOYZ;
m_str="关于OYZ平面对称";
CBaseClassmy1;//构造新的CBaseClass对象
inti,j;
for（i=1;i<=4;++i）
{
for（j=1;j<=4;++j）
my1.A[i][j]=0;
}
my1.A[1][1]=-1;
my1.A[2][2]=1;
my1.A[3][3]=1;
my1.A[4][4]=1;
my1.Draw（）;
}
voidCMyView:
:
OnMirrorOzx（）
{
//TODO:
Addyourcommandhandlercodehere
m_Select=SEL_MOZX;
m_str="关于OZX平面对称";
CBaseClassmy1;//构造新的CBaseClass对象
inti,j;
for（i=1;i<=4;++i）
{
for（j=1;j<=4;++j）
my1.A[i][j]=0;
}
my1.A[1][1]=1;
my1.A[2][2]=-1;
my1.A[3][3]=1;
my1.A[4][4]=1;
my1.Draw（）;
}
voidCMyView:
:
OnMirrorX（）
{
//TODO:
Addyourcommandhandlercodehere
m_Select=SEL_MX;
m_str="关于X对称";
CBaseClassmy1;//构造新的CBaseClass对象
inti,j;
for（i=1;i<=4;++i）
{
for（j=1;j<=4;++j）
my1.A[i][j]=0;
}
my1.A[1][1]=1;
my1.A[2][2]=-1;
my1.A[3][3]=-1;
my1.A[4][4]=1;
my1.Draw（）;
}
voidCMyView:
:
OnMirrorY（）
{
//TODO:
Addyourcommandhandlercodehere
m_Select=SEL_MY;
m_str="关于Y对称";
CBaseClassmy1;//构造新的CBaseClass对象
inti,j;
for（i=1;i<=4;++i）
{
for（j=1;j<=4;++j）
my1.A[i][j]=0;
}
my1.A[1][1]=-1;
my1.A[2][2]=1;
my1.A[3][3]=-1;
my1.A[4][4]=1;
my1.Draw（）;
}
voidCMyView:
:
OnMirrorZ（）
{
//TODO:
Addyourcommandhandlercodehere
m_Select=SEL_MZ;
m_str="关于Z对称";
CBaseClassmy1;//构造新的CBaseClass对象
inti,j;
for（i=1;i<=4;++i）
{
for（j=1;j<=4;++j）
my1.A[i][j]=0;
}
my1.A[1][1]=-1;
my1.A[2][2]=-1;
my1.A[3][3]=1;
my1.A[4][4]=1;
my1.Draw（）;
}
6.设计3维图形平行投影变换算法的实现程序：
voidCMyView:
:
OnV（）
{
//TODO:
Addyourcommandhandlercodehere
m_Select=SEL_V;
m_str="主视图";
inti,j;
CBaseClassmy1;//构造新的CMyClass对象
//将主视图变换矩阵清零
for（i=1;i<=4;++i）
{
for（j=1;j<=4;++j）
my1.A[i][j]=0;
}
//给主视图变换矩阵赋值
my1.A[1][1]=1;
my1.A[3][3]=1;
my1.A[4][4]=1;
RedrawWindow（）;
my1.Display（）;
}
voidCMyView:
:
OnW（）
{
//TODO:
Addyourcommandhandlercodehere
m_Select=SEL_H;
m_str="侧视图";
inti,j;
CBaseClassmy1;//构造新的CMyClass对象
//将俯视图变换矩阵清零
//将侧视图变换矩阵清零
for（i=1;i<=4;++i）
{
for（j=1;j<=4;++j）
my1.Aw[i][j]=0;
}
//给侧视图变换矩阵赋值
my1.Aw[2][1]=-1;
my1.Aw[3][3]=1;
my1.Aw[4][4]=1;
RedrawWindow（）;
my1.Display（）;
}
voidCMyView:
:
OnH（）
{
//TODO:
Addyourcommandhandlercodehere
m_Select=SEL_H;
m_str="俯视图";
inti,j;
CBaseClassmy1;//构造新的CMyClass对象
//将俯视图变换矩阵清零
for（i=1;i<=4;++i）
{
for（j=1;j<=4;++j）
my1.Ah[i][j]=0;
}
//给俯视图变换矩阵赋值
my1.Ah[1][1]=1;
my1.Ah[2][3]=-1;
//my1.Ah[4][3]=10;//俯视图平移量
my1.Ah[4][4]=1;
RedrawWindow（）;
my1.Display（）;
}
voidCMyView:
:
OnSe（）
{
//TODO:
Addyourcommandhandlercodehere
m_Select=SEL_SE;
m_str="斜等测视图";
inti,j;
CBaseClassmy1;//构造新的CBaseClass对象
for（i=1;i<=4;++i）
{
for（j=1;j<=4;++j）
my1.A[i][j]=0;
}
my1.A[1][1]=1;
my1.A[2][2]=1;
my1.A[3][1]=0.707f;//X方向错切位移量
my1.A[3][2]=0.707f;//Y方向错切位移量
my1.A[4][4]=1;
RedrawWindow（）;
my1.Drawse（）;
}
voidCMyView:
:
OnSt（）
{
//TODO:
Addyourcommandhandlercodehere
m_Select=SEL_ST;
m_str="斜二测视图";
inti,j;
CBaseClassmy1;//构造新的CMyClass对象
for（i=1;i<=4;++i）
{
for（j=1;j<=4;++j）
my1.A[i][j]=0;
}
my1.A[1][1]=1;
my1.A[2][2]=1;
my1.A[3][1]=0.3535f;//X方向错切位移量
my1.A[3][2]=0.3535f;//Y方向错切位移量
my1.A[4][4]=1;
RedrawWindow（）;
my1.Drawvt（）;
}
voidCMyView:
:
OnVe（）
{
//TODO:
Addyourcommandhandlercodehere
m_Select=SEL_VE;
m_str="正等测视图";
inti,j;
CBaseClassmy2;//构造新的CMyClass对象
my2.theta_y=45;//Y轴夹角
my2.phi_x=125;//X轴夹角
//给正等测变换矩阵清零
for（i=1;i<=4;++i）
{
for（j=1;j<=4;++j）
my2.A[i][j]=0;
}
//给正等测变换矩阵赋值
my2.A[1][1]=（float）cos（my2.theta_y*PI/180）;
my2.A[1][2]=（float）sin（my2.theta_y*PI/180）*（float）sin（my2.phi_x*PI/180）;
my2.A[2][2]=（float）cos（my2.phi_x*PI/180）;
my2.A[3][1]=（float）sin（my2.theta_y*PI/180）;
my2.A[3][2]=（float）-cos（my2.theta_y*PI/180）*（float）sin（my2.phi_x*PI/180）;
my2.A[4][4]=1;
RedrawWindow（）;
my2.Drawve（）;
}
voidCMyView:
:
OnVt（）
{
//TODO:
Addyourcommandhandlercodehere
m_Select=SEL_VT;
m_str="正二测视图";
inti,j;
CBaseClassmy2;//构造新的CMyClass对象
my2.theta_y=115;//Y轴夹角25-115
my2.phi_x=25;//X轴夹角
//给正二测变换矩阵清零
for（i=1;i<=4;++i）
{
for（j=1;j<=4;++j）
my2.A[i][j]=0;
}
//给正二测变换矩阵赋值
my2.A[1][1]=（float）cos（my2.theta_y*PI/180）;
my2.A[1][2]=（float）sin（my2.theta_y*PI/180）*（float）sin（my2.phi_x*PI/180）;
my2.A[2][2]=（float）cos（my2.phi_x*PI/180）;
my2.A[3][1]=（float）sin（my2.theta_y*PI/180）;
my2.A[3][2]=（float）-cos（my2.theta_y*PI/180）*（float）sin（my2.phi_x*PI/180）;
my2.A[4][4]=1;
RedrawWindow（）;
my2.Drawvt（）;
}
四．实验结果：
1.原三维图：
2.平移：
3.旋转：
（沿x，y，z轴）
4.变比：
5.对称
6.错切：
7.平行投影->三视图：
8.平行投影->正轴测图：
9.平行投影->斜轴测图：
10.透视图：
五．心得体会：
通过上机写程序对3D图像变换有了更深刻的了解。
图像学跟现实中的很多科技联系紧密。
对图形学这门学科也有了跟深刻的认识。
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