現(xiàn)代計算機圖形學基礎(chǔ)

第1章引言/1
1.1計算機圖形學的概念1
1.2計算機圖形學的發(fā)展2
1.2.120世紀60年代3
1.2.220世紀70年代4
1.2.320世紀80年代5
1.2.420世紀90年代6
1.2.521世紀7
1.3計算機圖形學與其他學科的關(guān)系7
1.4計算機圖形學的應用9
1.5小結(jié)11
思考題11
第2章基礎(chǔ)知識/12
2.1圖形的顯示12
2.2幾何變換14
2.2.1模型變換15
2.2.2視點變換17
2.2.3投影變換19
2.2.4窗口變換21
2.3光柵化處理22
2.3.1簡單圖元生成22
2.3.2多邊形填充24
2.3.3剔除25
2.3.4可見性判斷26
2.4圖形硬件28
2.5小結(jié)29
思考題29
第3章幾何建模/30
3.1數(shù)學基礎(chǔ)303.1.1幾何形狀的數(shù)學形式30
3.1.2幾何性質(zhì)32
3.1.3建模工具34
3.2自由曲線/曲面建模35
3.2.1平面三次多項式曲線35
3.2.2Bézier曲線/曲面36
3.2.3B樣條曲線/曲面38
3.3細分曲面建模41
3.3.1CatmullClark細分曲面41
3.3.2DooSabin細分曲面43
3.3.3Loop細分曲面44
3.3.4Butterfly細分曲面45
3.4三維重建46
3.4.1被動式與主動式建模46
3.4.2基于圖像的三維重建47
3.4.3基于視頻的三維重建50
3.4.4基于激光測距的三維重建51
3.4.5基于Kinect的三維重建53
3.5其他建模方法54
3.5.1分形54
3.5.2基于粒子系統(tǒng)的建模55
3.5.3基于語言學的建模55
3.6幾何數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)56
3.6.1構(gòu)造實體幾何模型56
3.6.2邊界模型57
3.7小結(jié)59
思考題59
〖1〗現(xiàn)代計算機圖形學基礎(chǔ)目錄〖3〗〖3〗第4章數(shù)字幾何處理/60
4.1幾何基礎(chǔ)60
4.1.1幾何模型60
4.1.2幾何性質(zhì)62
4.2網(wǎng)格去噪64
4.2.1基本方法64
4.2.2Laplacian平滑65
4.3網(wǎng)格簡化67
4.3.1頂點聚類68
4.3.2漸進式網(wǎng)格69
4.4網(wǎng)格參數(shù)化70
4.4.1數(shù)學模型71
4.4.2平面參數(shù)化72
4.4.3球面參數(shù)化76
4.4.4基域參數(shù)化77
4.5重新網(wǎng)格化77
4.5.1網(wǎng)格質(zhì)量78
4.5.2漸進式重新網(wǎng)格化78
4.5.3重心Voronoi圖填充重新網(wǎng)格化79
4.5.4基于參數(shù)化的重新網(wǎng)格化80
4.6網(wǎng)格編輯81
4.6.1自由編輯81
4.6.2帶約束的編輯83
4.6.3編輯遷移84
4.7網(wǎng)格形變84
4.7.1基于參數(shù)化的網(wǎng)格形變84
4.7.2基于微分坐標的網(wǎng)格形變85
4.8小結(jié)86
思考題86
第5章真實感繪制/88
5.1光照88
5.2BRDF和著色91
5.2.1BRDF92
5.2.2著色94
5.3紋理映射99
5.3.1簡單的紋理映射99
5.3.2環(huán)境映射102
5.3.3凹凸映射102
5.4光線跟蹤繪制104
5.4.1基本原理104
5.4.2光線投射模型105
5.4.3光線跟蹤模型105
5.4.4光線跟蹤加速108
5.4.5光線跟蹤的其他改進110
5.5輻射度繪制110
5.5.1基本原理111
5.5.2輻射度繪制模型111
5.5.3輻射度方程的數(shù)值計算112
5.6特殊效果繪制113
5.7小結(jié)115
思考題115
第6章非真實感繪制/116
6.1概述116
6.2基于筆畫建模的繪制118
6.2.1筆畫模型118
6.2.2油畫風格化繪制119
6.2.3水彩畫風格化繪制126
6.2.4素描風格化繪制126
6.3基于紋理合成的繪制127
6.3.1基于風格類比的紋理合成繪制方法128
6.3.2基于筆畫的紋理合成繪制方法129
6.4基于圖像濾波的繪制131
6.4.1基于流體場的雙邊濾波繪制131
6.4.2基于亮度的雙邊濾波繪制132
6.4.3基于紋理/結(jié)構(gòu)分層的濾波繪制133
6.5視頻非真實感繪制134
6.5.1基于幀間光流的筆畫繪制135
6.5.2基于視頻體的筆畫繪制136
6.6基于深度學習的繪制137
6.6.1基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的風格遷移137
6.6.2基于生成對抗網(wǎng)絡(luò)的風格遷移139
6.7小結(jié)140
思考題140
第7章基于圖形的影像處理/142
7.1影像摳圖142
7.1.1藍屏摳圖144
7.1.2基于三色圖的自然圖像摳圖145
7.1.3基于筆畫的自然圖像摳圖147
7.1.4基于閃光的自然圖像摳圖149
7.1.5視頻摳圖149
7.2影像縮放150
7.2.1圖像縫隙增刪151
7.2.2圖像網(wǎng)格變形153
7.2.3視頻縮放方法154
7.3影像融合155
7.3.1泊松圖像融合156
7.3.2基于均值坐標插值的圖像融合156
7.3.3視頻融合方法158
7.4影像拼接158
7.4.1盡可能單應變換的圖像拼接159
7.4.2形狀保持的半單應變換圖像拼接160
7.4.3自適應混合變換圖像拼接162
7.4.4視頻拼接162
7.5影像編輯163
7.5.1顏色遷移164
7.5.2圖像變形165
7.5.3編輯傳播166
7.5.4視頻去抖168
7.6小結(jié)170
思考題170
第8章計算攝像/171
8.1攝像學的發(fā)展171
8.1.1成像設(shè)備171
8.1.2成像原理174
8.1.3相機成像176
8.2數(shù)字攝像177
8.2.1去馬賽克177
8.2.2白平衡179
8.2.3色調(diào)映射181
8.2.43A調(diào)整182
8.3計算攝像183
8.3.1計算成像編/解碼184
8.3.2性能分析187
8.4計算光場成像187
8.4.1基于光場的重對焦成像188
8.4.2基于光圈編碼的去散焦成像189
8.5計算光譜成像190
8.5.1傳統(tǒng)光譜成像190
8.5.2基于掩膜分光鏡的計算光譜成像191
8.5.3基于雙相機壓縮感知的計算光譜成像192
8.5.4基于成像機理的計算光譜復原194
8.6小結(jié)196
思考題196
第9章計算機動畫/197
9.1動畫制作197
9.1.1傳統(tǒng)動畫197
9.1.2計算機動畫概述198
9.1.3動畫制作流程199
9.2關(guān)鍵幀插值200
9.2.1形狀保持的圖像形變插值201
9.2.2形狀保持的三維網(wǎng)格形變插值203
9.3物理模擬204
9.4運動捕捉206
9.4.1主動式運動捕捉207
9.4.2被動式運動捕捉208
9.4.3運動重定向208
9.5群體動畫209
9.5.1FlockandBoid模型211
9.5.2社會力模型212
9.6小結(jié)213
思考題213
第10章基于GPU的圖形計算/215
10.1GPU簡介215
10.1.1組成結(jié)構(gòu)215
10.1.2并行處理216
10.1.3GPU的發(fā)展217
10.2數(shù)值計算218
10.2.1計算模式218
10.2.2通用數(shù)值計算220
10.3GPU快速建模221
10.3.1GPU加速的NURBS建模221
10.3.2GPU加速的泊松三維重建223
10.4GPU快速繪制224
10.4.1GPU加速的光線跟蹤繪制224
10.4.2GPU加速的輻射度繪制224
10.5GPU計算光譜成像226
10.6小結(jié)227
思考題228
參考文獻/229