計算機圖形學——幾何體數據結構 ( 簡體 字) |
| 作者：[美]埃爾馬·拉格迪普（Elmar Langetepe ） [美] 加布里埃爾·扎克曼（Gabriel Zachmann） 著 黃剛 譯 | 類別：1. -> 教材 -> 數位影像處理 |
| 譯者： |
| 出版社：清華大學出版社 |  3dWoo書號： 51886
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NT售價： 545 元 |
| 出版日：8/1/2019 |
| 頁數：310 |
| 光碟數：0 |
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站長推薦：   |
| 印刷：黑白印刷 | 語系： ( 簡體 版 ) |
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| ISBN：9787302527930 |
| 作者序 | 譯者序 | 前言 | 內容簡介 | 目錄 | 序 |
| (簡體書上所述之下載連結耗時費功, 恕不適用在台灣, 若讀者需要請自行嘗試, 恕不保證) |
| 作者序： |
| 譯者序： |
前言：近年來，來自計算幾何（Computational Geometry）的方法已被計算機圖形社區廣泛采用，從而產生了許多精致而有效的算法。本書旨在幫助計算機圖形藝術領域的開發人員深入學習計算幾何的各種幾何數據結構，使讀者能夠識別幾何問題，并在開發計算機圖形算法時選擇最合適的數據結構。
本書將重點介紹已被證明具有通用性、高效性、基礎性和易于實現的算法和數據結構。因此，開發人員和研究人員可以立即在日常工作中體會到本書的好處。
本書的目標是讓計算機圖形藝術的開發人員和研究人員熟悉一些非常通用和無處不在的幾何數據結構，使他們能夠在工作中輕松識別幾何問題，有能力根據需要修改算法，并希望能激發讀者對計算幾何領域的探索興趣，進一步發掘出功能更強大的寶藏。
為了以引人入勝但又比較合理的方式實現這些目標，全書將貫徹通俗易懂的指導思想，按以下方式呈現每個幾何數據結構：首先，詳細定義和描述數據結構；其次，突出顯示數據結構的一些基本屬性；然后，呈現基于數據結構的一個或多個計算幾何算法；最后，詳細描述來自計算機圖形的許多最新的、有代表性的，以及在實踐上高度相關的算法，以創造性和啟發性的方式顯示數據結構的應用方案。
本書不會試圖對該領域所涉及的主題進行面面俱到的闡述，這遠遠超出了本書的范圍。此外，本書也不追求為給定問題提供所謂最新和最好的算法，這樣說是出于以下兩個理由：首先，本書的重點是幾何數據結構，我們不希望用復雜的算法來轉移讀者的 視線；其次，我們認為，從實用主義的角度出發，掌握簡單和效率之間的良好平衡非常重要。
本書的目標受眾是三維計算機圖形學（虛擬現實、計算機輔助設計/計算機輔助制造、娛樂、動畫等）的從業人員，以及計算機圖形學和計算幾何學的學生。讀者應熟悉計算機圖形學的基本原理和該領域問題的類型。
本書已經從易到難對章節內容進行了大致的安排。分層數據結構將按靈活性的增加來排序，而非分層數據結構則可以相互構建。此外，最后3章還介紹了使幾何數據結構變得更加活躍、健壯和動態的通用技巧。
上圖提供了將在本書章節中討論的一些數據結構的概覽。第1章介紹了四叉樹和八叉樹，它們可以說是計算機圖形學中最流行的數據結構。接下來解除了其中一個限制，使得數據結構更加靈活，這就是在第2章中介紹的kd樹；而到了第3章，又出現了BSP樹，這同樣可以使數據結構更加靈活；從kd樹出發，還可以推導出包圍體分層結構，而這正是第4章的內容；從四叉樹（甚至是網格）開始，可以存儲有關對象的更多信息，從而引入第5章將要介紹的距離場概念；在某種意義上，距離場是Voronoi圖的離散化版本，所以，在第6章中更詳細地介紹了Voronoi圖；在第7章中，討論了幾何接近圖形的一般分類，其中一種是德洛內圖，這已經在第6章中介紹過；第8章介紹了運動對象專用空間數據結構的一般性概念，并通過實例進行了討論；在第9章中，考慮了幾何計算中的退化和魯棒性問題；最后，在第10章中介紹了一個簡單的動態化通用方案。
致謝
我們要感謝Reinhard Klein教授和Rolf Klein教授在本書寫作期間給予的鼓勵和建議。還要感謝AnsgarGrune、Tom Kamphans、Adalbert Prokop、Manuel Wedemeier和Michael Bazanski，他們辛苦校閱了本書的部分手稿。此外，還要感謝Jan Klein的精彩合作。我們感謝Alice和Klaus Peters策劃了本書的創作，也感謝Kevin Jackson-Mead管理該項目以及他的耐心。Zachmann的部分工作由DFG的基金ZA292/1資助。 |
內容簡介：本書詳細闡述了與計算機圖形學中幾何體數據結構相關的基本解決方案，主要包括四叉樹和八叉樹、正交截窗和穿刺查詢、BSP樹、包圍體分層結構、距離場、Voronoi圖、幾何接近圖形、運動數據結構、退化和魯棒性，以及幾何數據結構的動態化等內容。此外，本書還提供了相應的示例，以幫助讀者進一步理解相關方案的實現過程。
本書適合作為高等院校計算機及相關專業的教材和教學參考書，也可作為相關開發人員的自學教材和參考手冊。 |
目錄：第1章四叉樹和八叉樹1
1.1定義1
1.2復雜性與構造2
1.3高度場可視化3
1.4等值面生成7
1.5光線發射10
1.63D八叉樹11
1.75D八叉樹14
第2章正交截窗和穿刺查詢19
2.1區間樹20
2.2線段樹23
2.3多層線段樹28
2.4kd樹32
2.5范圍樹36
2.6（軸平行框/軸平行框）截窗問題40
2.7紋理合成43
2.8形狀匹配45
第3章BSP樹47
3.1沒有Z緩沖區的渲染48
3.2使用BSP表示對象50
3.3布爾運算50
3.4構造啟發式算法54
3.4.1凸面對象55
3.4.2成本驅動的啟發式算法55
3.4.3非均勻查詢56
3.4.4推遲的自組織性BSP57
第4章包圍體分層結構59
4.1BVH的構造63
4.1.1構造標準65
4.1.2用于碰撞檢測的標準67
4.1.3構造算法68
4.2更新漸變對象70
4.3碰撞檢測72
第5章距離場79
5.1距離場的計算和表示81
5.1.1傳播方法82
5.1.2距離函數的投影83
5.2距離場的應用84
5.2.1漸變變形85
5.2.2造型86
第6章Voronoi圖89
6.1定義和屬性89
6.1.1二維中的Voronoi圖89
6.1.2二維中的德洛內三角剖分91
6.2計算94
6.3Voronoi圖的推廣應用102
6.3.1在3D中的Voronoi圖和德洛內三角剖分102
6.3.2受約束的Voronoi圖107
6.3.3一般化的類型109
6.4Voronoi圖的應用113
6.4.1最近鄰或郵局問題113
6.4.2Voronoi圖在2D和3D中的其他應用120
6.5計算機圖形學中的Voronoi圖123
6.5.1馬賽克123
6.5.2自然鄰居插值130
第7章幾何接近圖形135
7.1一個很小的接近圖形集合136
7.1.1初步定義136
7.1.2一些接近圖的定義137
7.1.3包含屬性141
7.1.4構造算法143
7.2分類146
7.2.1問題描述146
7.2.2編輯和簡化集合148
7.2.3用于編輯的接近圖形149
7.2.4清除訓練集合151
7.3由點云定義的表面152
7.3.1隱式表面建模153
7.3.2歐幾里得內核155
7.3.3測地距離近似155
7.3.4自動帶寬計算156
7.3.5自動邊界檢測158
7.3.6函數復雜度評估158
7.4點云之間的交叉檢測159
7.4.1根劃界160
7.4.2鄰居的大小161
7.4.3完成劃界162
7.4.4插值搜索163
7.4.5帶邊界的模型164
7.4.6精確的交點165
7.4.7運行時間166
第8章運動數據結構169
8.1通用術語表170
8.2靜態分段樹171
8.3運動分段樹172
8.4平面中的運動BSP174
第9章退化和魯棒性181
9.1幾何算法中的不穩定性示例183
9.1.1線段的交點183
9.1.2用超平面切割多面體187
9.2魯棒性和穩定性的正式定義189
9.3幾何計算與算術191
9.3.1浮點運算191
9.3.2精確算術201
9.3.3魯棒而高效的運算206
9.3.4精確幾何計算（EGC）223
9.4魯棒的表達式和謂詞224
9.4.1公式重排的示例225
9.4.2魯棒表達式綜述228
9.4.3對行列式的有效評估238
9.5退化239
9.5.1退化的形式定義239
9.5.2符號擾動240
9.5.3直接擾動248
9.6不精確的算術方法250
9.6.1Epsilon算術和近似謂詞250
9.6.2計算凸包252
9.7實用建議和現有軟件包256
9.7.1不精確算術和精確算術256
9.7.2對于EGC的支持256
9.7.3軟件包和庫257
第10章幾何數據結構的動態化261
10.1動態化示例262
10.1.1隨著時間的推移分攤kd樹插入操作263
10.1.2靜態kd樹的二元分解264
10.1.3在kd樹二進制表示中的查詢操作266
10.1.4通過半大小規則對kd樹執行通用刪除操作266
10.1.5kd樹的半大小規則和二進制分解267
10.2動態化的模型269
10.3分攤插入和刪除271
10.3.1分攤插入：二進制結構271
10.3.2分攤刪除：半大小規則276
10.3.3分攤插入和分攤刪除277
10.4最壞情況下的動態化279
10.5搜索查詢數據結構的應用283
參考文獻287 |
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