ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение 3
Глава 1. Физические процессы формирования изображений и их моделирование 5
1.1. Модели в машинной графике 5
1.2. Источники освещения 7
1.2.1. Источники искусственного освещения 8
1.2.2. Характеристики излучения источников простой геометрической формы 10
1.2.3. Освещенность, создаваемая точечными и протяженными
источниками 12
1.3. Естественное освещение 14
1.4. Моделирование отраженного излучения объектов 21
1.5. Проекции в трехмерной машинной графике и их
математические модели 25
1.5.1. Параллельная проекция 27
1.5.2. Центральная (перспективная) проекция 29
1.5.3. Описание преобразований с использованием однородных
координат. 30
1.5.4. Проекции при различных видах съемки 32
1.6. Текстура изображения 35
1.7. Моделирование энергетических преобразований в системах
формирования изображений 37
1.8. Синтез изображений с учетом специфики их формирования
в реальных условиях 40
Глава 2. Описание геометрических форм 44
2.1. Описание поверхностей 44
2.2. Общие характеристики основных типов поверхностей 48
2.3. Модели объектов и их классификация 55
Глава 3. Синтез изображений методом обратного
трассирования лучей 60
3.1. Модель приемника света и его размещение в пространстве 62
3.2. Модель объекта 65
3.2.1. Примитивы-базовые строительные элементы объекта 65
3.2.2. Пространственные комбинации примитивов 69
3.2.3. Формализованная математическая модель объекта. 70
3.2.4. Взаимное положение точки и объекта 73
3.3. Определение видимых и затененных точек. 76
3.3.1. Пересечения светового луча с примитивом 76
3.3.2.Пересечения светового луча с комбинацией примитивов 79
3.3.3. Определение затененных точек 82
3.4. Изображение основных примитивов методом трассирования лучей 84
3.4.1. Плоские многоугольники 84
3.4.2. Выпуклые многогранники 94
3.4.3. Квадратичные поверхности 99
3.4.4. Бикубические поверхности 103
3.5. Изображение зеркальных и преломляющих поверхностей 108
3.6. Особенности определения освещенности 112
Глава 4. Математические методы синтеза изображений путем
проектирования точек и линий на экран 115
4.1. Трассирование лучей от объекта к экрану 115
4.1.1. Основные принципы 115
4.1.2. Модель объекта 116
4.1.3. Определение видимых точек 117
4.1.4. Определение освещенности 118
4.1.5. Изображение поточечно описанных объектов 118
4.2. Метод сканирующей строки 121
4.2.1. Модель объекта из многоугольников 122
4.2.2. Модель приемника 123
4.2.3. Изображение многоугольников на экране 124
4.2.4.Изображение криволинейных поверхностей 127
4.3. Алгоритм Робертса 129
4.3.1. Модель объекта 129
4.3.2. Синтез изображения 130
Глава 5. Организация синтеза изображнений 132
5.1. Управление процессом синтеза.. 132
5.2. Спектр синтезированного изображения 135
5.3. Сокращение времени синтеза изображений 137
5.3.1. Метод оболочек. 138
5.3.2. Возможности использования транспьютеров в машинной
графике 146
Глава б. Прикладное использование трехмерной машинной
графики 149
6.1. Архитектурное проектирование 149
6.2. Распознавание видеообразов 154
6.2.1. Распознавание образов по адаптивным эталонам 155
6.2.2. Распознавание образов в условиях неизвестной
ориентации их корпусов 158
6.2.3. Распознавание образов по адаптированным эталонам в
пирамидальной структуре 160
6.2.4. Распознавание образов по эталонам, адаптированным по
условиям наблюдения и качеству 163
6.3. Автоматизированное проектирование в машиностроении 167
6.4. Восстановление формы скрытых объектов в медицинских
исследованиях J69
6.5. Видеотренажеры и имитаторы сложных сцен 173
6.5.1. Тренажер для имитации полета над реальной местностью 174
6.5.2. Компьютерный имитатор изображений облаков 182
6.6. Реклама и мультипликация 186
Приложение. Описания прикладных программ 189
Список литературы 215