第1章引言/1

1.1计算机图形学的概念1

1.2计算机图形学的发展2

1.2.120世纪60年代3

1.2.220世纪70年代4

1.2.320世纪80年代5

1.2.420世纪90年代6

1.2.521世纪7

1.3计算机图形学与其他学科的关系7

1.4计算机图形学的应用9

1.5小结11

思考题11

第2章基础知识/12

2.1图形的显示12

2.2几何变换14

2.2.1模型变换15

2.2.2视点变换17

2.2.3投影变换19

2.2.4窗口变换21

2.3光栅化处理22

2.3.1简单图元生成22

2.3.2多边形填充24

2.3.3剔除25

2.3.4可见性判断26

2.4图形硬件28

2.5小结29

思考题29

第3章几何建模/30

3.1数学基础303.1.1几何形状的数学形式30

3.1.2几何性质32

3.1.3建模工具34

3.2自由曲线/曲面建模35

3.2.1平面三次多项式曲线35

3.2.2Bézier曲线/曲面36

3.2.3B样条曲线/曲面38

3.3细分曲面建模41

3.3.1CatmullClark细分曲面41

3.3.2DooSabin细分曲面43

3.3.3Loop细分曲面44

3.3.4Butterfly细分曲面45

3.4三维重建46

3.4.1被动式与主动式建模46

3.4.2基于图像的三维重建47

3.4.3基于视频的三维重建50

3.4.4基于激光测距的三维重建51

3.4.5基于Kinect的三维重建53

3.5其他建模方法54

3.5.1分形54

3.5.2基于粒子系统的建模55

3.5.3基于语言学的建模55

3.6几何数据结构56

3.6.1构造实体几何模型56

3.6.2边界模型57

3.7小结59

思考题59

〖1〗现代计算机图形学基础目录〖3〗〖3〗第4章数字几何处理/60

4.1几何基础60

4.1.1几何模型60

4.1.2几何性质62

4.2网格去噪64

4.2.1基本方法64

4.2.2Laplacian平滑65

4.3网格简化67

4.3.1顶点聚类68

4.3.2渐进式网格69

4.4网格参数化70

4.4.1数学模型71

4.4.2平面参数化72

4.4.3球面参数化76

4.4.4基域参数化77

4.5重新网格化77

4.5.1网格质量78

4.5.2渐进式重新网格化78

4.5.3重心Voronoi图填充重新网格化79

4.5.4基于参数化的重新网格化80

4.6网格编辑81

4.6.1自由编辑81

4.6.2带约束的编辑83

4.6.3编辑迁移84

4.7网格形变84

4.7.1基于参数化的网格形变84

4.7.2基于微分坐标的网格形变85

4.8小结86

思考题86

第5章真实感绘制/88

5.1光照88

5.2BRDF和着色91

5.2.1BRDF92

5.2.2着色94

5.3纹理映射99

5.3.1简单的纹理映射99

5.3.2环境映射102

5.3.3凹凸映射102

5.4光线跟踪绘制104

5.4.1基本原理104

5.4.2光线投射模型105

5.4.3光线跟踪模型105

5.4.4光线跟踪加速108

5.4.5光线跟踪的其他改进110

5.5辐射度绘制110

5.5.1基本原理111

5.5.2辐射度绘制模型111

5.5.3辐射度方程的数值计算112

5.6特殊效果绘制113

5.7小结115

思考题115

第6章非真实感绘制/116

6.1概述116

6.2基于笔画建模的绘制118

6.2.1笔画模型118

6.2.2油画风格化绘制119

6.2.3水彩画风格化绘制126

6.2.4素描风格化绘制126

6.3基于纹理合成的绘制127

6.3.1基于风格类比的纹理合成绘制方法128

6.3.2基于笔画的纹理合成绘制方法129

6.4基于图像滤波的绘制131

6.4.1基于流体场的双边滤波绘制131

6.4.2基于亮度的双边滤波绘制132

6.4.3基于纹理/结构分层的滤波绘制133

6.5视频非真实感绘制134

6.5.1基于帧间光流的笔画绘制135

6.5.2基于视频体的笔画绘制136

6.6基于深度学习的绘制137

6.6.1基于卷积神经网络的风格迁移137

6.6.2基于生成对抗网络的风格迁移139

6.7小结140

思考题140

第7章基于图形的影像处理/142

7.1影像抠图142

7.1.1蓝屏抠图144

7.1.2基于三色图的自然图像抠图145

7.1.3基于笔画的自然图像抠图147

7.1.4基于闪光的自然图像抠图149

7.1.5视频抠图149

7.2影像缩放150

7.2.1图像缝隙增删151

7.2.2图像网格变形153

7.2.3视频缩放方法154

7.3影像融合155

7.3.1泊松图像融合156

7.3.2基于均值坐标插值的图像融合156

7.3.3视频融合方法158

7.4影像拼接158

7.4.1尽可能单应变换的图像拼接159

7.4.2形状保持的半单应变换图像拼接160

7.4.3自适应混合变换图像拼接162

7.4.4视频拼接162

7.5影像编辑163

7.5.1颜色迁移164

7.5.2图像变形165

7.5.3编辑传播166

7.5.4视频去抖168

7.6小结170

思考题170

第8章计算摄像/171

8.1摄像学的发展171

8.1.1成像设备171

8.1.2成像原理174

8.1.3相机成像176

8.2数字摄像177

8.2.1去马赛克177

8.2.2白平衡179

8.2.3色调映射181

8.2.43A调整182

8.3计算摄像183

8.3.1计算成像编/解码184

8.3.2性能分析187

8.4计算光场成像187

8.4.1基于光场的重对焦成像188

8.4.2基于光圈编码的去散焦成像189

8.5计算光谱成像190

8.5.1传统光谱成像190

8.5.2基于掩膜分光镜的计算光谱成像191

8.5.3基于双相机压缩感知的计算光谱成像192

8.5.4基于成像机理的计算光谱复原194

8.6小结196

思考题196

第9章计算机动画/197

9.1动画制作197

9.1.1传统动画197

9.1.2计算机动画概述198

9.1.3动画制作流程199

9.2关键帧插值200

9.2.1形状保持的图像形变插值201

9.2.2形状保持的三维网格形变插值203

9.3物理模拟204

9.4运动捕捉206

9.4.1主动式运动捕捉207

9.4.2被动式运动捕捉208

9.4.3运动重定向208

9.5群体动画209

9.5.1FlockandBoid模型211

9.5.2社会力模型212

9.6小结213

思考题213

第10章基于GPU的图形计算/215

10.1GPU简介215

10.1.1组成结构215

10.1.2并行处理216

10.1.3GPU的发展217

10.2数值计算218

10.2.1计算模式218

10.2.2通用数值计算220

10.3GPU快速建模221

10.3.1GPU加速的NURBS建模221

10.3.2GPU加速的泊松三维重建223

10.4GPU快速绘制224

10.4.1GPU加速的光线跟踪绘制224

10.4.2GPU加速的辐射度绘制224

10.5GPU计算光谱成像226

10.6小结227

思考题228

参考文献/229