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计算机图形技术正越来越广泛地应用在各种领域,在具体应用中,每一幅图形都由成百上千条直线和曲线构成,这样对于每一条直线或曲线的处理速度和质量就极大地影响着整幅图形的处理和质量,因此对计算机图形学基础算法的研究具有重要的意义。本文的工作是对计算机图形学中的基础算法之一的裁剪算法展开研究。 裁剪算法是计算机图形学中的基本算法,是其它诸多重要问题的基础。经过了几十年的讨论和探索,尽管现有的裁剪算法越来越完善,但有些算法并不是十分理想,而且目前随着三维可视化的飞速发展,为了提高图形的处理效率,有必要对三维裁剪算法作进一步地研究和探讨。如果能在现有算法的基础上,实现对若干算法的改进以及进行三维裁剪算法的研究无疑具有重大的现实意义。 本文首先对二维空间的经典裁剪算法作了概述,然后对二维的Cohen-Sutherland算法、NLN(Nicholl-Lee-Nicholl)算法和圆形窗口的裁剪算法作了改进,同时提出以窗口变换为基础的一种有效的线段裁剪算法。有效线段裁剪算法分为三个步骤:第一,使用Cohen-Sutherland算法裁剪;第二,通过旋转窗口后使用Cohen-Sutherland算法裁剪(简称s形窗口裁剪);第三,借助辅助窗口(一个和被剪线段方向一致并包围被裁剪和原始裁剪窗口 对被剪线段进行裁剪(简称V形窗口裁剪),避免了不必要的求交,提高了效率。 其次本文针对一些个性化的需求,对圆形窗口算法作了一些探讨性的研究。 最后,本文提出了将s形窗口裁剪技术从二维裁剪拓展到三维裁剪中,而且本文还对二维Cohen-Sutherland算法作了改进,即把被裁三维线段投影到二维平面,仍采用二维Cohen-Sutherland编码技术来判断处理,简化了算法,提高了效率。同时将二维空间的NLN裁剪算法推广到了三维空间。 本文的主要内容分为以下三个部分: 1)概述。这部分包括第一章的内容。首先分析了图形裁剪的现状和发展趋势,提出实时高效裁剪算法是裁剪技术发展的必然方向。然后确立以改进经典裁剪算法为重点研究对象。 2)二维经典裁剪算法的改进和优化。这部分包括第二章和第三章的全部内容,是全文重点阐述的内容,先概述了二维空间的裁剪算法,然后对其中的Cohen-Sutherland算法、NLN算法和圆形窗口算法作了改进,同时还提出了一种有效的裁剪算法。 3)将经典的二维裁剪算法推广到三维空间。这部分包括第四章和第五章的全部内容。
先介绍三维空间的裁剪,然后将三维图形投影到二维平面并在采用Cohen-Sutherland 编码裁剪的基础上使用S形窗口裁剪技术。同时将二维空间的NLN 算法推广到了三维空间。
文章的最后对本文的研究工作作了总结,提出了一些个人观点,并且对本文的后续工作作了交待。