计算机图形学课程设计透视投影图三视图.docx
《计算机图形学课程设计透视投影图三视图.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机图形学课程设计透视投影图三视图.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
计算机图形学课程设计透视投影图三视图
计算机图形学程序课程设计
题目：
分别在四个视区内显示空间四面体的
三视图、透视投影图。
学院：
信息科学与技术学院
专业：
计算机科学与技术
姓名：
oc
学号：
oc
电话：
oc
邮箱：
oc
一、设计概述
（1）设计题目。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
2
（2）设计要求。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
2
（3）设计原理。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
2
（4）算法设计。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
5
（5）程序运行结果。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
9
二、核心算法流程图。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
10
三、程序源代码。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
12
四、程序运行结果分析。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
24
五、设计总结分析。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
25
六、参考文献。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
26
一．设计概述
•设计题目
计算机图形学基础（第二版）陆枫何云峰编著电子工业出版社：
利用OpenGL中的多视区，分别在四个视区内显示图7-41所示空间四面体的主视图、俯视图、侧视图、透视投影图。
•设计要求
设计内容：
1.掌握主视图、俯视图、侧视图和透视投影变换矩阵；
2.掌握透视投影图、三视图生成原理；
功能要求：
分别在四个视区内显示P228-图7-41所示空间四面体的主视图、俯视图、侧视图、透视投影图。
•设计原理
正投影
正投影根据投影面与坐标轴的夹角可分为三视图和正轴测图。
当投影面与某一坐标轴垂直时，得到的投影为三视图，这时投影方向与这个坐标轴的方向一致，否则，得到的投影为正轴测图。
1.主视图（V面投影）
将三维物体向XOZ平面作垂直投影，得到主视图。
由投影变换前后三维物体上点到主视图上的点的关系，其变换矩阵为：
Tv=Txoz=[1000]
[0000]
[0010]
[0001]
Tv为主视图的投影变换矩阵。
简称主视图投影变换矩阵。
2.侧视图（W面投影）
将三维物体向YOZ平面作垂直投影，得到侧视图。
为使侧视图与主视图在一个平面内，就要使W面绕Z轴正向旋转90°。
同时为了保证侧视图与主视图有一段距离，还要使W面再沿X方向平移一段距离x0，这样即得到侧视图。
变换矩阵为：
Tv=Tyoz=[0000]
[-1000]
[0010]
[-x0001]
Tv为主视图的投影变换矩阵。
简称主视图投影变换矩阵。
3.俯视图（H面投影）
将三维物体向XOY平面作垂直投影，得到俯视图。
为使俯视图与主视图在一个平面内，就要使H面绕X轴负向旋转90°。
同时为了保证侧视图与主视图有一段距离，还要使H面再沿Z方向平移一段距离-z0，这样即得到侧视图。
变换矩阵为：
Tv=Txoy=[1000]
[00-10]
[0000]
[00–z01]
Tv为主视图的投影变换矩阵。
简称主视图投影变换矩阵。
三视图常作为主要的工程施工图纸，因为在三视图上可以测量距离和角度。
但一种三视图只有物体在一面的投影，所以单独从某一个方面的三视图很难想象出物体的三维形状，只有将主视图、侧视图和俯视图放在一起，才有可能综合处物体的空间形状。
总的来说三视图中主视图、俯视图和侧视图都是通过变换矩阵得来的。
透视投影-一点透视
一点透视只有一个主灭点。
灭点可以看做是无限远处的一个点在投影面上的点。
一点透视的一般步骤：
•将三维物体平移到适当位置l,m,n.
•令视点在z轴，进行透视变换。
•最后，向xoy面做正投影变换，将结果变换到xoy面上。
如此一点透视变换矩阵为：
Tv=Txoy=[1000]
[0100]
[0001/d]
[lm01+n/d]
•算法设计
核心算法
1.构造类表示三维坐标系下的点
structDefPoint
{
doublex,y,z,tag;
}
2.为顶点建立顶点表：
Point[MaxNum],TPoint[MaxNum],XOZPoint[MaxNum],XOYPoint[MaxNum],YOZPoint[MaxNum],YOYPoint[MaxNum]
3.定义各个视图的变换矩阵以及变换函数
变换矩阵：
doubleMatrix[4][4]={{1,0,0,0},{0,1,0,0},{0,0,1,0},{500,300,300,1}};个视图的显示算法。
voidDisplay（）
{
glClear（GL_COLOR_BUFFER_BIT）;
OnCoordinate（）;
glColor3f,,;
glBegin（GL_LINES）;
glVertex2d（winWidth/2,0）;
glVertex2d（winWidth/2,winHeight）;
glVertex2d（0,winHeight/2）;
glVertex2d（winWidth,winHeight/2）;
glEnd（）;
glColor3f,,;
OnDraw（XOZPoint）;
glColor3f,,;
OnDraw（XOYPoint）;
glColor3f,,;
OnDraw（YOZPoint）;
glColor3f,,;
OnDraw_O（YOYPoint）;
glutSwapBuffers（）;
}
5.三视图的划线算法
ize（）;
for（intj=0;j{
glVertex2d（TempPoint[Face[i][j]].x,
TempPoint[Face[i][j]].z）;
glVertex2d（TempPoint[Face[i][（j+1）%size]].x,
TempPoint[Face[i][（j+1）%size]].z）;
}
}
glEnd（）;
}
6．一点透视的划线算法
TempPoint[0].y）;
glVertex2d（TempPoint[1].x,TempPoint[1].y）;
glVertex2d（TempPoint[0].x,TempPoint[0].y）;
glVertex2d（TempPoint[2].x,TempPoint[2].y）;
glVertex2d（TempPoint[0].x,TempPoint[0].y）;
glVertex2d（TempPoint[3].x,TempPoint[3].y）;
glVertex2d（TempPoint[1].x,TempPoint[1].y）;
glVertex2d（TempPoint[2].x,TempPoint[2].y）;
glVertex2d（TempPoint[1].x,TempPoint[1].y）;
glVertex2d（TempPoint[3].x,TempPoint[3].y）;
glVertex2d（TempPoint[2].x,TempPoint[2].y）;
glVertex2d（TempPoint[3].x,TempPoint[3].y）;
glEnd（）;
glColor3f,,;
glBegin（GL_LINES）;
glVertex2d（TempPoint[0].x,TempPoint[0].y）;glVertex2d（0,0）;
glVertex2d（TempPoint[1].x,TempPoint[1].y）;glVertex2d（0,0）;
glVertex2d（TempPoint[2].x,TempPoint[2].y）;glVertex2d（0,0）;
glVertex2d（TempPoint[3].x,TempPoint[3].y）;glVertex2d（0,0）;
glEnd（）;
}
（5）程序运行结果
二．核心算法流程图
（1）矩阵变换函数流程图
（2）三视图绘制算法流程图
三．程序源代码
#include""
#include<>
#include
#include
usingnamespacestd;
constintMaxNum=200;vectorFace[10];=400,Point[0].y=0,Point[0].z=0,Point[0].tag=1;
Point[1].x=400,Point[1].y=200,Point[1].z=0,Point[1].tag=1;
Point[2].x=0,Point[2].y=200,Point[2].z=0,Point[2].tag=1;
Point[3].x=200,Point[3].y=200,Point[3].z=200,Point[3].tag=1;
FaceNum=4;
Face[0].push_back（0）;Face[0].push_back
（1）;Face[0].push_back
（2）;
Face[1].push_back（0）;Face[1].push_back
（1）;Face[1].push_back（3）;
Face[2].push_back（0）;Face[2].push_back
（2）;Face[2].push_back（3）;
Face[3].push_back
（1）;Face[3].push_back
（2）;Face[3].push_back（3）;
}
ty=OldPoint[i].y,
tz=OldPoint[i].z,ttag=OldPoint[i].tag;
NewPoint[i].x=tx*Tran[0][0]+ty*Tran[1][0]+
tz*Tran[2][0]+ttag*Tran[3][0];
NewPoint[i].y=tx*Tran[0][1]+ty*Tran[1][1]+
tz*Tran[2][1]+ttag*Tran[3][1];
NewPoint[i].z=tx*Tran[0][2]+ty*Tran[1][2]+
tz*Tran[2][2]+ttag*Tran[3][2];
NewPoint[i].tag=tx*Tran[0][3]+ty*Tran[1][3]+
tz*Tran[2][3]+ttag*Tran[3][3];
if（NewPoint[i].tag!
=0&&NewPoint[i].tag!
=1）
{
NewPoint[i].x/=NewPoint[i].tag,
NewPoint[i].y/=NewPoint[i].tag,
NewPoint[i].z/=NewPoint[i].tag,
NewPoint[i].tag=1;
}
}
}
ize（）;
for（intj=0;j{
glVertex2d（TempPoint[Face[i][j]].x,
TempPoint[Face[i][j]].z）;
glVertex2d（TempPoint[Face[i][（j+1）%size]].x,
TempPoint[Face[i][（j+1）%size]].z）;
}
}
glEnd（）;
}
TempPoint[0].y）;
glVertex2d（TempPoint[1].x,TempPoint[1].y）;
glVertex2d（TempPoint[0].x,TempPoint[0].y）;
glVertex2d（TempPoint[2].x,TempPoint[2].y）;
glVertex2d（TempPoint[0].x,TempPoint[0].y）;
glVertex2d（TempPoint[3].x,TempPoint[3].y）;
glVertex2d（TempPoint[1].x,TempPoint[1].y）;
glVertex2d（TempPoint[2].x,TempPoint[2].y）;
glVertex2d（TempPoint[1].x,TempPoint[1].y）;
glVertex2d（TempPoint[3].x,TempPoint[3].y）;
glVertex2d（TempPoint[2].x,TempPoint[2].y）;
glVertex2d（TempPoint[3].x,TempPoint[3].y）;
glEnd（）;
glColor3f,,;
glBegin（GL_LINES）;
glVertex2d（TempPoint[0].x,TempPoint[0].y）;glVertex2d（0,0）;
glVertex2d（TempPoint[1].x,TempPoint[1].y）;glVertex2d（0,0）;
glVertex2d（TempPoint[2].x,TempPoint[2].y）;glVertex2d（0,0）;
glVertex2d（TempPoint[3].x,TempPoint[3].y）;glVertex2d（0,0）;
glEnd（）;
}
lear（）;
glClearColor,,,;
ThPmidInit（）;
GetThPmidView（）;
}
intmain（intargc,char*argv[]）
{
glutInit（&argc,argv）;
glutInitDisplayMode（GLUT_DOUBLE|GLUT_RGB）;
glutInitWindowSize（1000,600）;
glutInitWindowPosition（150,100）;
glutCreateWindow（"三维图形透视投影图&三视图演示程序"）;
glutDisplayFunc（Display）;
glutReshapeFunc（ReShape）;
Initial（）;
glutMainLoop（）;
return0;
}
四．程序运行结果分析
在程序中预先输入要实现的三维物体的顶点和面的信息，然后经过矩阵变换函数，得到变换后的函数。
然后由划线函数绘制出图形。
系统不足及改进方案
在完成计算机图形学课程设计后,我发现还有许多不足,所学到的知识还远远不够,以至于还有一些功能不能很好完成。
其实我的这个设计只是一个很简单的东西，仅仅实现了最简单的透视投影图，三视图的算法罢了，受限于知识缺乏的影响，不能实现较理想的设计。
我认为较理想的设计是，最重要的一点是增加设计的灵动性，最大便利于用户和观众，让他们觉得这个设计是不错的东西。
可以再程序中实现让用户输入三维物体的顶点和面的信息，并且建立一个三维坐标系将图形放在原点处，使用户一目了然，同时也将三视图置于二维坐标系中，并标出哪个是哪个图形，即各个图形代表的意思。
我认为解决以上问题只有通过在以后的学习，对图形学和OpenGL有更深的了解才有可能解决该问题。
同时要彻底学好C++这门语言，没有精通的语言，就无法实现更完美的功能和设计。
这次实践增强了我的动手能力,提高和巩固了图形学方面的知识,特别是软件方面。
让我认识到把理论应用到实践中去是多么重要。
这个过程中，我花费了大量的时间和精力，更重要的是，我在学会实践的基础上，同时还懂得合作精神的重要性，学会了互相学习。
这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多编程问题，最后在各位同学和老师地帮助下，终于游逆而解。
同时，在老师那里我学到了很多实用的知识。
我表示再次衷心的感谢！
五．设计总结分析
紧张而愉快的计算机图形学课程设计终于顺利完成了，历时一周时间，其中包含着快乐，也有辛酸。
我选的设计题目是关于“透视投影和三视图的设计”，开始的时候觉得这个题目是比较简单的，不就是几个矩阵作运算罢了。
其实不然，做了之后，发现设计思路虽然简单，但我认为它真正困难的地方是程序设计，是要怎样设计实现矩阵算法的程序代码，怎样让自己的程序代码看起来简练实现的功能又强。
不过在我在认真学习和在网上查找资料后最终完成了设计，最终实现了透视投影和三视图的算法。
通过一周的努力，我对图形学有了更深的认识，突然发现图形学是一门很有意思的课程，世界可以被你玩于股掌之中，想让它实现什么就可以调用函数实现功能，想要什么色彩都可以的图形学在现在的社会中是有很多用处的，任何物体模型都离不开使用到它，所以我会在将来的学习生活中多注意这方面的相关知识的，掌握一样技能不是多余的，而是为自己将来工作又增加了一份资本。
六．参考文献
（1）计算机图形学基础（第二版）陆枫何云峰编著电子工业出版社.
（2）CSDN博客：
作者：
晓风残月。
计算机图形学三维变换、三维观察与消隐算法的实现。
博客地址：
升级会员 