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计算机光栅图形反走样基础算法研究

作　者: 牛玉静
导　师: 唐棣
学　校: 辽宁师范大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 光栅图形反走样半球形滤波双步圆灰度级椭圆
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 107次
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内容摘要

光栅显示器上显示的图形,称之为光栅图形。它可以看作是一个象素矩阵,在光栅显示器上显示的任何一个图形,实际上都是一些具有一种或多种颜色和灰度象素的集合。对于一个具体的光栅显示器来说,象素的个数是有限的,象素的大小是有限的,象素的颜色和灰度等级也是有限的,所以光栅图形只是近似的实际图形。在光栅显示器上绘制非水平或非垂直的直线或多边形图形的边界时,或多或少的会呈现锯齿状或台阶状走样现象。那么如何使光栅图形最真实地逼近实际图形,便是本文所研究的主要内容。基于查阅大量中英文文献的基础上,论文从现有的反走样技术入手,如提高分辨率、普通区域取样、加权区域取样,对反走样的理论基础进行了深入的分析,实现现有的经典反走样技术算法,并对时间与空间的计量代价、反走样效果进行了分析研究。本文的研究重点在直线反走样、曲线反走样和图像处理速度方面进行了研究和改进。对于直线反走样,笔者基于Bresenham算法的基础上,提出了Hemisphere-filter反走样算法,将Hemisphere-filter算法与直线的对称快速生成算法相结合,不仅克服了Gupta & Proull圆锥滤波及Gauss滤波在应用时的积分运算,这样会消耗大量的时间;而且反走样效果比Wu反走样算法的效果更佳。对于曲线反走样,笔者提出了双步圆的反走样算法,并引入及细化了灰度级的概念,不仅克服了Kuzmin单点生成圆算法速度慢的问题,而且反走样的效果比Wu & Rokne双步算法效果更佳。并根据椭圆的任意一点的横坐标与其外切圆的横坐标相同,而纵坐标与其内切圆的纵坐标相同,即部分圆的几何属性,提出了椭圆的双步反走样。反走样技术是提高光栅图形显示质量的重要技术之一。研究如何消除或减缓走样现象,给人视觉上产生更舒适光滑的图形,在图形界面已成为人机交互主流方式的今天,比如虚拟仪器中的虚拟仪表、数字化数字仪表、飞机座舱的导航系统及各类仿真模拟系统等领域,具有一定的应用价值。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
引言  8
１走样及反走样  8-15
  1.1 走样及反走样的基本概念  8-10
    1.1.1 走样与反走样概念诠释  8-9
    1.1.2 走样现象的分类  9-10
  1.2 反走样技术的发展及研究现状  10-12
    1.2.1 反走样的发展历程  10-11
    1.2.2 反走样的研究现状  11-12
  1.3 反走样技术的应用领域  12-13
  1.4 本文主要研究内容及章节结构  13-15
2 直线的反走样算法研究  15-23
  2.1 传统画线算法  15-17
    2.1.1 提高分辨率  15-16
    2.1.2 未加权区域取样  16-17
    2.1.3 加权区域取样  17
  2.2 直线反走样方法的发展  17-18
  2.3 基于 Bresenham 算法的新反走样快速画线算法  18-21
    2.3.1 Bresenham 直线算法  18
    2.3.2 以Bresenham 算法为基础的直线对称生成  18-19
    2.3.3 Hemisphere-filter 求像素灰度值  19-20
    2.3.4 新反走样的算法分析  20-21
  2.4 本章小结  21-23
3 双步圆反走样画线算法研究  23-31
  3.1 圆的传统生成算法  23-24
    3.1.1 圆的对称生成算法的引入  23
    3.1.2 圆的单步与双步生成算法  23-24
  3.2 细化灰度级的双步圆反走样算法  24-30
    3.2.1 双步圆算法改进  24-25
    3.2.2 新双步圆反走样生成算法  25-29
    3.2.3 算法的复杂度分析及比较  29-30
  3.3 本章小结  30-31
4 椭圆的双步反走样算法研究  31-38
  4.1 传统基本图形算法的不足  31
  4.2 椭圆曲线的离散模式及分域  31-33
    4.2.1 椭圆曲线的离散模式  31-32
    4.2.2 椭圆的分域  32-33
  4.3 引入双步走法的椭圆反走样算法  33-35
    4.3.1 判别式的构造  33-34
    4.3.2 反走样原理  34-35
    4.3.3 区域Ⅱ转向区域Ⅰ的终止条件  35
  4.4 算法步骤描述  35-36
  4.5 算法分析及计量比较  36-38
5 应用领域的分析与展望  38-41
  5.1 汉字或矢量图形中的应用  38
  5.2 地图出版符号中的应用  38-39
  5.3 虚拟仪器虚拟仪表中的应用  39-41
6 总结与展望  41-44
  6.1 本文工作总结  41
  6.2 未来研究工作展望  41-42
  6.3 结束语  42-44
参考文献  44-49
致谢  49-48
攻读硕士学位期间发表论文  48-49

计算机光栅图形反走样基础算法研究

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