现代计算机图形学基础(第2版全彩印刷高等学校计算机专业系列教材)

计算机图形学是研究真 实或虚拟物体在计算机中的 图形表示及交互的一门学科 ，在工业制造、影视制作、 娱乐游戏、计算机仿真等领 域有着广泛的应用。随着云 计算、虚拟/增强现实、生 成式人工智能等新一代信息 技术的发展，计算机图形学 的理论和方法不断充实与更 新，尤其近年来以神经辐射 场、三维高斯泼溅等为代表 的神经绘制，以及以神经隐 式表示为代表的深度几何学 习和建模，大有以神经绘制 流水线变革传统图形绘制流 水线的发展趋势，加之大模 型技术的发展和引入，对计 算机图形学建模、绘制、动 画等内容都有大幅的更新和 扩展，且已经广泛应用到大 量的科学和工程领域，成为 现代计算机应用中不可缺少 的重要分支。 本书不仅涵盖了传统计 算机图形的几何建模、真实 感绘制、计算机动画等内容 ，而且包括了数字几何处理 、非真实感绘制、基于图形 的影像处理、计算摄像、 GPU图形计算等图形学的新 进展。作为本书的一大特色 ，不少章节的内容都来源于 近二十年计算机图形学方向 的高水平论文和产业界的顶 尖技术。此外，本书中列举 了很多的例题，并在书中给 出了一些代表性算法关键步 骤的伪代码，相应的源代码 也提供了网络下载。 本书可以作为计算机、 人工智能等学科相关方向高 年级本科生和研究生“计算 机图形学”课程教材，计算 机图形学相关方向的科研工 作者和工业界技术人员的参 考用书，部分章节也可以选 择作为计算机、人工智能等 相关专业“计算机图形学”教 材内容。

第1章 引言 1.1 计算机图形学的概念 1.2 计算机图形学的发展 1.2.1 20世纪60年代 1.2.2 20世纪70年代 1.2.3 20世纪80年代 1.2.4 20世纪90年代 1.2.5 21世纪00年代 1.2.6 21世纪10年代 1.2.7 21世纪20年代 1.3 计算机图形学与其他学科的关系 1.4 计算机图形学的应用 1.5 小结 思考题 第2章 基础知识 2.1 图形的显示 2.2 几何变换 2.2.1 模型变换 2.2.2 视点变换 2.2.3 投影变换 2.2.4 窗口变换 2.3 光栅化处理 2.3.1 简单图元生成 2.3.2 多边形填充 2.3.3 剔除 2.3.4 可见性判断 2.4 可微绘制 2.4.1 基本原理 2.4.2 绘制流水线 2.5 图形硬件 2.5.1 显卡及GPU 2.5.2 GPU上的图形处理 2.6 小结 思考题 第3章 几何建模 3.1 数学基础 3.1.1 几何形状的数学形式 3.1.2 几何性质 3.1.3 建模工具 3.2 自由曲线/曲面建模 3.2.1 平面三次多项式曲线 3.2.2 Bézier曲线/曲面 3.2.3 B样条曲线/曲面 3.3 细分曲面建模 3.3.1 Catmull-Clark细分曲面 3.3.2 Doo-Sabin细分曲面 3.3.3 Loop细分曲面 3.3.4 Butterfly细分曲面 3.4 三维重建 3.4.1 被动式与主动式建模 3.4.2 基于图像的三维重建 3.4.3 视觉同时定位与地图构建 3.4.4 基于激光测距的三维重建 3.4.5 基于Kinect的三维重建 3.5 几何数据结构 3.5.1 构造实体几何模型 3.5.2 边界模型 3.5.3 体素模型 3.6 小结 思考题 第4章 数字几何处理 4.1 几何基础 4.1.1 几何模型 4.1.2 几何性质 4.1.3 三维几何的深度学习 …… 第5章 真实感绘制 第6章 非真实感绘制 第7章 基于图形的影像处理 第8章 计算摄像 第9章 计算机动画 第10章 基于GPU的图形计算 附录A 图形流水线中的几何变换推导 附录B 拉普拉斯方程组的最小二乘最优化求解 参考文献