真实感陶瓷贴花技术的研究及实现

论文摘要

真实感图形学作为一种图形生成技术,一直是计算机图形学研究的前沿领域。随着计算机软硬件技术近年来的迅速发展,三维图形的高度真实感目标日益接近,其应用愈来愈广。真实感图形的生成,使我们对图形进行艺术的加工和控制变得十分简单。同时伴随着计算机辅助几何设计的广泛应用,对现实世界对象进行建模渲染,再现现实世界已成为现实。在生产设计领域,提供给建筑师和艺术家们对其作品的直观效果,已经成为了图形真实感所应用的最为广泛的地方之一。这不但可以提前发现设计中的不足从而极大地节约成本,而且避免了工程的延期问题。在陶瓷的制作过程中,陶瓷贴花是陶瓷工艺流程中的一个重要步骤,其效果好坏直接影响到陶瓷的应用价值、欣赏价值及艺术价值。将陶瓷制作流程虚拟化,用三维图形来仿真陶瓷等艺术品的建模及贴花过程,从而向艺术创作者提供各个角度的直观设计效果,即是本文所研究的主要目标。本文首先对陶瓷贴花方面的相关理论技术进行了深入研究,着重研究了陶瓷建模、网格划分、光照、纹理映射这些方面,并对相关技术进行了优化改进。然后在VC环境下,通过调用OpenGL图形库具体实现了一个关于陶瓷贴花的三维模拟软件,取得了较好的效果。本文主要论述了以下几个方面的内容:1. Bezier样条、B样条、NURBS样条曲线是计算机辅助几何设计中最为重要的样条曲线。陶瓷模型的生成由轮廓线绕中轴线旋转生成,由样条曲线生成轮廓线。本文对样条曲线技术的发展做了全面的论述,重点介绍了Bezier样条、B样条、NURBS样条曲线,且分析比较了各自的优缺点。2.对曲面参数化技术进行了研究,重点探讨了曲线曲率、保长映射等重要理论,且将其引入到曲面网格化中。3.介绍了图形真实感（纹理映射、光照）的相关知识及最新技术,提出了一种动态实时纹理贴图的算法。将该算法应用到了陶瓷模拟贴花系统中,为寻找较完美的贴花位置提供了简单的操作和直观的效果。4.简单的论述了三维图形渲染的操作流程,介绍了OpenGL的使用机制。5.最后将理论成果及创新点进行了实践,本文以OpenGL和VC++6.0为开发工具实现了一个陶瓷贴花的模拟系统。该系统提供了用途广泛的B样条、Bezier样条、NURBS样条曲线来作为模型轮廓线,进而模型构建,然后选择图片贴花于模型上。且为用户提供了良好的交互操作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究的现状
• 1.3 课题研究的意义
• 1.4 本论文的组织结构
• 第二章 辅助几何造型技术
• 2.1 概述
• 2.2 Bezier 样条曲线
• 2.2.1 定义
• 2.2.2 Bernstein 基函数的性质
• 2.2.3 Bezier 曲线的性质
• 2.2.4 优缺点
• 2.3 B 样条曲线
• 2.3.1 定义
• 2.3.2 性质
• 2.3.3 三次均匀B 样条曲线
• 2.3.4 优缺点
• 2.4 NURBS 样条曲线
• 2.4.1 定义
• 2.4.2 曲线性质
• 2.4.3 优缺点
• 2.5 曲线正求与反求
• 2.6 曲面构造
• 2.6.1 概述
• 2.6.2 四边形网格化
• 2.6.3 曲线曲率
• 2.6.4 保长映射
• 第三章 真实感图形渲染技术
• 3.1 概述
• 3.2 计算机图形学
• 3.3 真实感图形技术
• 3.4 光照明模型
• 3.4.1 简单光照明模型
• 3.4.2 整体光照模型
• 3.5 纹理映射技术
• 3.5.1 参数曲面的纹理映射
• 3.5.2 两步法纹理映射
• 3.5.3 环境纹理映射
• 3.5.4 纹理映射的滤波方法
• 3.5.5 alpha 机制
• 第四章 OpenGL 技术
• 4.1 OpenGL 的功能与特点
• 4.2 OpenGL 的工作方式及其特点
• 4.3 OpenGL 用于纹理映射的有关函数
• 第五章 陶瓷贴花模拟系统设计与实现
• 5.1 概述
• 5.2 使用技术及开发平台
• 5.2.1 OpenGL 技术
• 5.2.2 开发平台
• 5.3 系统总体设计
• 5.3.1 系统设计实现的目标
• 5.3.2 系统的组织结构
• 5.3.3 系统界面规划
• 5.4 轮廓线设计
• 5.5 模型生成
• 5.6 纹理选取及映射
• 5.6.1 纹理初始化及区域选择
• 5.6.2 参数化计算
• 5.6.3 网格纹理边界截取
• 5.6.4 去除纹理背景色
• 5.6.5 纹理移动
• 5.7 光照
• 5.8 存储读取功能
• 5.9 交互功能
• 5.10 小结
• 第六章 结论和展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：攻读硕士学位期间发表的论文