计算机图形学课程设计圆柱面图像纹理映射算法

1、计算机图形学课程学习报告 项目题目： 圆柱面图像纹理映射算法目录1、 项目描述.1 1.1圆柱面的建立和二维图像纹理的绑定.11.2坐标系的建立.1二、项目需求.12.1 几何构造的原理.12.2、动画的设计22.3 纹理的设计22.3.1 纹理映射的原理22.3.2 纹理定义2三、项目设计.33.1、窗口设计以及各项功能的实现33.1.1 窗口设计函数33.1.2 点表函数43.1.3 面表函数43.1.4 绘制圆柱函数63.1.5 透视变换函数83.1.6 读入纹理函数83.1.7 背景函数9 3.1.8 时间函数.9 3.1.9 动画控制函数.10四、项目效果.104.1构造图形分析以及

2、坐标系变换的效果.115、 项目总结.116、 参考文献.121、 项目描述                       1.1、圆柱的建立和二维图像纹理的绑定 以屏幕客户区中心为体心建立圆柱面的几何模型。读入二维位图图像纹理，将纹理绑定到圆柱上。使用材质慢反射率设置纹理颜色，光源颜色设置为白色。使用Phong明暗处理绘制光照纹理圆柱面动画 1.2、坐标系的建立1>、自定

3、义屏幕三维左手坐标，原点位于客户区中心，x轴水平向右为正，y轴垂直向上为正，z轴指向屏幕内部， 2>、建立三维用户右手坐标系O；x，y，z，原点O位于客户区中心，x轴水平向右，y垂直向上，z轴指向读者。2、 项目需求 2.1、几何构造的原理i,ji，j+1i-1,j+1i-1,ji-1,j-1i，j-1 圆柱面采用平面四边形小面逼近，需要根据周向相邻2个小面的法矢量计算平均法矢量。对于索引号（i，j）的顶点，其相邻顶点的索引号如图所示。图中箭头所示为每个小面的边矢量，俩个边矢量的叉积得到小面的法矢量Ni。小面的平均法矢量N的计算公式为N=圆柱面平均法矢量的计算2.2、动画的设计 实现动画

4、的函数 void CMy123054212View:OnPlay() / TODO: Add your command handler code here bPlay=bPlay?FALSE:TRUE; if(bPlay)/设置定时器 SetTimer(1,150,NULL); Else KillTimer(1);设定动画时间void CTestView:OnTimer(UINT nIDEvent)/动画时间函数 / TODO: Add your message handler code here and/or call defaultBeta=5;tran.RotateY(Beta);Inv

5、alidate(FALSE);CView:OnTimer(nIDEvent);2.3、纹理的设计 2.3.1 纹理映射的原理 使用MFC的资源标签页加载二维图像纹理，DDB位图的标识取为IDB_TEXTURE。将纹理读入二维数组中，将纹理图像绑定到圆柱面的侧面网格顶点上。将图像纹理的颜色值作为材质漫反射率和环境光反射率，镜面反射光设置为白光，使用Phong明暗处理绘制光照纹理圆柱面。 2.3.2 纹理的定义 在CTestView类内添加成员函数ReadVertex（），将纹理绑定到圆柱面侧面的顶点上，CT2类定义了纹理坐标的（u，v）。由于底面和顶面采用三角形网格逼近，所以使用CT2类定义了T

6、exture4和Texture3纹理数组。圆柱的侧面使用周向平均法矢量计算光照。填充底面顶面的三角形面片时，进行了特殊处理。然后添加ReadImage()读入纹理。3、 项目设计3.1、窗口设计以及各项功能的实现窗口设计函数BOOL CMy123054212App:InitInstance() / The one and only window has been initialized, so show and update it.m_pMainWnd->ShowWindow(SW_MAXIMIZE);m_pMainWnd->SetWindowText("12340542

7、12刘美艳");m_pMainWnd->UpdateWindow();return TRUE;、点表函数void CMy123054212View:ReadVertex()/点表 double r=144;/圆柱底面半径 h=500;/圆柱的高 cTheta=10;/周向夹角 cNum=10;/纵向间距 N1=360/cTheta;/N1周向网格数 N2=Round(h/cNum);/N2纵向网格数 V=new CP3N1*(N2+1)+2;/顶点动态数组 T=new CT2N1*(N2+1)+2;/纹理动态数组 N=new CVectorN1*(N2+1)+2;/法矢量动态数

8、组 double cTheta1,cNum1; V0.x=0;V0.y=0;V0.z=0;/底面中心 T0.u=0;T0.v=0;/闲置 for(int i=0;i<N2+1;i+)/纵向 cNum1=i*cNum; for(int j=0;j<N1;j+)/周向 cTheta1=j*cTheta*PI/180; Vi*N1+j+1.x=r*cos(cTheta1); Vi*N1+j+1.y=cNum1; Vi*N1+j+1.z=r*sin(cTheta1); Ti*N1+j+1.u=(2*PI-cTheta1)/(2*PI)*(bmp.bmWidth-1);/u(0->1)

9、 Ti*N1+j+1.v=Vi*N1+j+1.y/h*(bmp.bmHeight-1);/v(0->1)VN1*(N2+1)+1.x=0;VN1*(N2+1)+1.y=h;VN1*(N2+1)+1.z=0;/顶面中心TN1*(N2+1)+1.u=0;TN1*(N2+1)+1.v=0;/闲置、面表函数void CMy123054212View:ReadFace()/面表/设置二维动态数组F=new CFace *N2+2;/纵向for(int n=0;n<N2+2;n+)Fn=new CFaceN1;/周向for(int j=0;j<N1;j+)/构造底部三角形面片int te

10、mpj=j+1;if(N1=tempj) tempj=0;/面片的首尾连接int BottomIndex3;/底部三角形面片索引号数组BottomIndex0=0;BottomIndex1=j+1;BottomIndex2=tempj+1;F0j.SetNum(3);for(int k=0;k<F0j.vN;k+)/面片中顶点索引号F0j.vIk=BottomIndexk;for(int i=1;i<N2+1;i+)/构造圆柱体四边形面片for(int j=0;j<N1;j+)int tempi=i+1;int tempj=j+1;if(N1=tempj) tempj=0;i

11、nt BodyIndex4;/圆柱体四边形面片索引号数组BodyIndex0=(i-1)*N1+j+1;BodyIndex1=(tempi-1)*N1+j+1;BodyIndex2=(tempi-1)*N1+tempj+1;BodyIndex3=(i-1)*N1+tempj+1;Fij.SetNum(4);for(int k=0;k<Fij.vN;k+)Fij.vIk=BodyIndexk; for(j=0;j<N1;j+)/构造顶部三角形面片int tempj=j+1;if(N1=tempj) tempj=0;int TopIndex3;/顶部三角形面片索引号数组TopIndex

12、0=N1*i+1;TopIndex1=N1*(i-1)+tempj+1;TopIndex2=N1*(i-1)+j+1;FN2+1j.SetNum(3);for(int k=0;k<FN2+1j.vN;k+)FN2+1j.vIk=TopIndexk;、绘制圆柱函数void CMy123054212View:DrawObject(CDC *pDC)/绘制圆柱面CalNormal();CZBuffer *zbuf=new CZBuffer;/申请内存zbuf->InitDeepBuffer(800,800,1000);/初始化深度缓冲器CPi3 Point33;/底面与顶面三角形顶点数组

13、CT2 Texture33;/底面与顶面三角形纹理数组CVector Normal33;/底面与顶面三角形法矢量数组CPi3 Point44;/侧面四边形顶点数组CT2 Texture44;/侧面四边形纹理数组CVector Normal44;/侧面四边形法矢量数组for(int i=0;i<N2+2;i+)for(int j=0;j<N1;j+)CVector ViewVector(VFij.vI0,ViewPoint);/面的视矢量ViewVector=ViewVector.Normalize();/单位化视矢量Fij.SetFaceNormal(VFij.vI0,VFij.v

14、I1,VFij.vI2);/计算小面片法矢量Fij.fNormal.Normalize();/单位化法矢量if(Dot(ViewVector,Fij.fNormal)>=0)if(3=Fij.vN)/处理三角形面片for(int m=0;m<Fij.vN;m+)PerProject(VFij.vIm);Point3m=ScreenP;Normal3m=Fij.fNormal;double tempj=j+1;/对三角形面片进行特殊处理Texture30.u=cTheta*(j+0.5)/360.0;Texture30.v=0.0; Texture31.u=cTheta*(j+0.5

15、)/360.0;Texture31.v=0.0;Texture32.u=cTheta*tempj/360.0; Texture32.v=0.0;zbuf->SetPoint(Point3,Normal3,Texture3,3);/初始化zbuf->CreateBucket();/创建桶表zbuf->CreateEdge();/创建边表zbuf->Phong(pDC,ViewPoint,pLight,pMaterial,Image);/填充三角形zbuf->ClearMemory();else/处理四边形面片for(int m=0;m<Fij.vN;m+)Pe

16、rProject(VFij.vIm);Point4m=ScreenP;Normal4m=NFij.vIm;Texture4m=TFij.vIm;if(N1-1=j)/消除图像纹理的接缝Texture42.u=0.0;Texture43.u=0.0;zbuf->SetPoint(Point4,Normal4,Texture4,4);/初始化zbuf->CreateBucket();/创建桶表zbuf->CreateEdge();/创建边表zbuf->Phong(pDC,ViewPoint,pLight,pMaterial,Image);/填充四边形zbuf->Cle

17、arMemory();delete zbuf;、透视变换函数void CMy123054212View:PerProject(CP3 P)/透视变换CP3 ViewP;ViewP.x=P.x*k3-P.z*k1;/观察坐标系三维坐标ViewP.y=-P.x*k8+P.y*k2-P.z*k7;ViewP.z=-P.x*k6-P.y*k4-P.z*k5+R;ViewP.c=P.c;ScreenP.x=d*ViewP.x/ViewP.z;/屏幕坐标系三维坐标ScreenP.y=Round(d*ViewP.y/ViewP.z);ScreenP.z=Far*(1-Near/ViewP.z)/(Far-N

18、ear);ScreenP.c=ViewP.c;、读入纹理void CMy123054212View:ReadImage()/读入纹理CBitmap NewBitmap;NewBitmap.LoadBitmap(IDB_TEXTURE);/调入DDB位图NewBitmap.GetBitmap(&bmp);/将CBitmap的信息保存到Bitmap结构体中int nbytesize=bmp.bmWidthBytes*bmp.bmHeight;im=new BYTEnbytesize;NewBitmap.GetBitmapBits(nbytesize,(LPVOID)im);Image=ne

19、w COLORREF*bmp.bmHeight;for(int n1=0;n1<bmp.bmHeight;n1+)Imagen1=new COLORREFbmp.bmWidth;for(n1=0;n1<bmp.bmHeight;n1+)for(int n2=0;n2<bmp.bmWidth;n2+)int pos=n1*bmp.bmWidthBytes+4*n2;/颜色分量位置n1=bmp.bmHeight-1-n1;/位图从左下角向右上角Imagen1n2=RGB(impos+2,impos+1,impos); delete im;、背景函数BOOL CMy123054212View:OnEraseBkgnd(CDC* pDC) / TODO: Add your message handler code here and/or call defaultreturn TRUE;、时间函数void CMy123054212View:OnTimer(UINT nIDEvent) / TODO: Add you