具体描述
本书为国家“九五”部级重点规划教材《计算机绘图》的修订版。
本书突出计算机绘图“工具性”和“实用性”的特点，结合计算机绘图学科的发展，引入先进的AutoCAD 2002绘图软件进行教学，并采用较为简练的AutoLISP语言进行绘图程序设计。全书共分8章，主要内容包括-：计算机绘图系统舶组成、二维图形处理技术、绘图软件与交互技术及用户接口、AutoCAD的二维绘图、AutoLISP绘图程序设计、曲线与曲面及其绘制、三维图形处理技术、AutoCAD的三维作图等。各章均附有习题，附录中还提供了我们开发的AutoLISP源程序。
本书可作为大专院校工科专业本科生、专科生学习计算机绘图的教材，也可供研究和应用计算机绘图、计算机辅助设计和制造技术的工程技术人员学习参考。同时本书还可作为学习AutoCAD绘图软件的培训教材。
本书配有电子教案，需要者可与西安电子科技大学出版社联系，免费提供。
像素的诗篇：探索数字影像的奥秘 书籍名称：像素的诗篇：探索数字影像的奥秘 图书简介 本书将带领读者深入数字影像的广袤世界，这是一片由无数微小光点——像素——精心编织而成的奇妙领域。我们不再仅仅是图片的接收者，而是学习成为构建和理解这些视觉信息的架构师。本书的视角超越了简单的软件操作指南，旨在剖析数字图像背后的数学原理、物理学基础以及人类的感知机制，从而揭示如何将抽象的数据转化为引人入胜的视觉体验。 本书分为五个核心部分，每一部分都围绕一个关键的理论或实践支柱展开。 --- 第一部分：数字世界的基石——信号与离散化 在深入探讨图像之前，我们必须理解一切数字图像的起点：模拟信号的采样与量化。 1.1 连续世界的终结：从光到电的转化 本章从物理学基础出发，阐述光如何通过光学系统（如镜头）聚焦，并被感光元件（如CCD或CMOS传感器）捕捉。重点讨论光照强度、颜色光谱与电荷积累之间的关系。我们将详细解析光信号的连续性特征，并引入香农-奈奎斯特采样定理，这是数字化的核心理论基石。读者将理解为什么采样频率直接决定了最终图像的清晰度和信息保真度。 1.2 像素的诞生：离散化与量化误差 像素，这个数字图像的基本单元，并非凭空产生。本章聚焦于“离散化”的过程——如何将无限连续的模拟信息，切割成有限网格上的数值。我们深入研究量化过程中的“量化误差”，探讨不同的量化位数（如8位、10位、16位）对图像动态范围和色彩精度的影响。通过对直方图的分析，读者将学会如何识别和量化数据损失。 1.3 数据的结构：位深、色彩空间与文件格式 理解像素的数值代表的意义至关重要。本章详尽对比了RGB、CMYK、Lab等主流色彩空间，解释了它们各自的应用场景和转换过程中的陷阱。此外，我们将解析JPEG、PNG、TIFF等主流文件格式的内部结构，重点剖析无损压缩和有损压缩背后的数学算法（例如离散余弦变换DCT在JPEG中的应用），揭示存储效率与视觉质量之间的永恒博弈。 --- 第二部分：图像的本质——几何变换与空间域处理 掌握了像素的数据结构后，我们开始学习如何操作和重塑图像的“形态”。 2.1 像素间的邻域关系与滤波理论 图像处理的核心操作往往依赖于像素与其周围邻域的关系。本章引入卷积（Convolution）的概念，这是所有空间域滤波操作的数学引擎。我们将详细介绍均值滤波、高斯滤波（及其在降噪中的重要性）、拉普拉斯算子等线性滤波器。通过矩阵运算的视角，读者将清晰理解这些操作如何实现图像的平滑、锐化或边缘检测。 2.2 几何操作的数学基础 缩放、旋转、平移、错切——这些都是对图像坐标系进行的线性变换。本章使用齐次坐标系来统一处理所有仿射变换，并探讨了透视变换在模拟三维空间投射中的作用。重点在于插值算法：当图像尺寸改变时，如何精确地估计新位置的像素值？我们将对比最近邻插值、双线性插值和更复杂的双三次插值（Bicubic）在速度与质量上的权衡。 2.3 图像增强的艺术与科学 本章专注于提升图像的视觉表现力。我们不仅介绍直方图均衡化这一经典技术，还将探讨局部对比度增强技术（如限制对比度自适应直方图均衡化CLAHE）如何解决大范围光照不均的问题。同时，我们将涉猎非线性点处理，例如伽马校正（Gamma Correction），以精确匹配人眼的非线性亮度感知曲线。 --- 第三部分：频率的视角——傅里叶变换与图像分析 要真正理解图像的细节、纹理和周期性结构，必须跳出空间域，进入频率域。 3.1 信号的分解：从时域到频域 本章引入傅里叶分析（Fourier Analysis）在二维图像处理中的应用——二维离散傅里叶变换（2D DFT）。读者将学习如何将一张复杂的空间图像分解为不同频率的正弦波的叠加。频率域的中心代表低频信息（整体结构和亮度），而远离中心的部分则代表高频信息（细节和噪声）。 3.2 滤波的革新：在频率域中操作 在频率域中进行滤波，其效率和精确性往往优于空间域。我们将探讨理想低通滤波器（ILPF）、巴特沃斯低通滤波器（BLPF）和高通滤波器（如高斯高通滤波器）的构建方法。理解这些滤波器如何精确地移除或保留特定频率成分，是实现高级去噪和周期性图案消除的关键。 3.3 小波变换的崛起：多分辨率分析 傅里叶变换的局限性在于它不具备局部信息。本章介绍小波变换（Wavelet Transform）作为一种更先进的分析工具，它能够在分析频率信息的同时，保留其在空间中的位置信息。我们将讨论小波变换在图像压缩（如JPEG 2000）和细节增强中的应用。 --- 第四部分：图像的合成——渲染管线与三维投影 本部分将视角从二维平面拓展至三维世界的数字重建与描绘。 4.1 虚拟世界的坐标系与视图变换 本书将详细解析一个标准的3D渲染管线（Pipeline）。我们将学习世界坐标系、观察坐标系（或称相机坐标系）以及屏幕坐标系之间的坐标转换过程。重点讲解投影矩阵（Perspective Projection Matrix）是如何模拟人眼透视效果，将三维空间中的点映射到二维的投影面上。 4.2 表面材质与光照模型 逼真的图像合成依赖于精确的光照计算。本章将深入研究经典的光照模型，如环境光、漫反射（Lambertian Model）和镜面反射（Phong或Blinn-Phong模型）。读者将理解如何通过调整材质的属性（如反照率、高光指数）来模拟不同物体的质感，如金属、塑料或皮肤。 4.3 阴影、纹理与Z缓冲 介绍如何通过“阴影贴图”（Shadow Mapping）等技术在数字世界中实现真实世界的遮挡效果。纹理映射（Texture Mapping）的原理——如何将二维图片精确地“贴”在三维模型表面上——也将被详尽剖析。最后，讲解Z缓冲（Depth Buffer）在解决可见性问题中的核心作用。 --- 第五部分：数字影像的前沿——色彩管理与感知质量 成功的数字影像不仅要求技术正确，更要求视觉上令人信服。 5.1 颜色科学与设备无关的色彩 色彩管理是专业数字工作流的命脉。本章聚焦于色彩空间之间的准确转换，解释ICC配置文件的作用。我们将探讨色彩空间中“设备无关”的意义，以及如何确保在不同设备（显示器、打印机）上看到的颜色尽可能一致。 5.2 人眼视觉模型与感知质量评估 数字影像的最终目标是取悦人眼。我们探讨人眼对亮度、对比度和色彩的非线性响应。引入感知质量评估指标（如PSNR和SSIM），这些指标试图模仿人类视觉系统（HVS）对图像失真的敏感程度，从而为优化压缩或处理算法提供更科学的依据。 5.3 计算摄影学的兴起 最后，本书展望了现代计算摄影学的趋势。从高动态范围成像（HDR）的合成技术（如曝光融合），到基于深度学习的图像超分辨率重建，展示了算法如何突破传统传感器和光学系统的物理限制，重新定义“什么是图像”。 结语：构建视觉的未来 《像素的诗篇》不仅仅是一本理论汇编，它更是一把钥匙，旨在解锁读者对数字世界背后机制的深刻理解。通过严谨的数学基础和前沿的实践案例相结合，我们希望培养出不仅会使用工具，更能创造工具的数字影像专家。
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