张秀芬，内蒙古工业大学机械工程学院，副教授，2011年3月毕业于浙江大学机械设计及理论专业，获工学博士学位。现在内蒙古工业大学从事教学科研工作，主要研究方向为计算机辅助设计、产品绿色设计等。以首作者发表学术论文20余篇，其中SCI收录3篇，EI收录8篇。获实用新型1项，计算机软件著作权2项，主持和参与多项自然科学基金项目。
教学方面，培养硕士研究生3名，自2011年以来开设并主讲1门硕士研究生专业选修课程《产品绿色设计》，旨在培养学生绿色环保意识和了解绿色设计相关方法和技术。绿色设计是一种优选的设计理念，为了支持绿色设计，需要进行产品结构、材料、布局等方面的改变，绿色设计涉及面广，过程复杂，而且新方法、新理论、新技术层出不穷。

章  绪论 / 1
  1.1  计算机图形学概述 / 1
    1.1.1  基本概念 / 1
    1.1.2  计算机图形学的发展简史 / 2
    1.1.3  计算机图形学的基本研究内容 / 3
    1.1.4  计算机图形系统的功能 / 4
    1.1.5  计算机图形系统的组成 / 9
  1.2  数字化快速成型技术概述 / 11
    1.2.1  基本概念及特点 / 11
    1.2.2  三维数字化快速成型的发展 / 14
    1.2.3  三维数字化快速成型基本研究内容 / 17
  1.3  三维数字化快速成型与计算机图形学的关系 / 19
  本章习题 / 19
第2章  OpenGL编程基础 / 20
  2.1  OpenGL工作流程 / 20
  2.2  OpenGL函数库 / 22
  2.3  OpenGL的功能 / 23
  2.4  配置绘图环境 / 26
    2.4.1  VS环境配置 / 26
    2.4.2  基于MFC的编程环境配置 / 27
  本章习题 / 32
第3章  基本图形光栅化算法 / 33
  3.1  直线的光栅化 / 34
    3.1.1  数值微分法 / 34
    3.1.2  Bresenham画线算法 / 35
  3.2  圆的光栅化 / 38
    3.2.1  中点画圆算法 / 39
    3.2.2  Bresenham画圆算法 / 41
  3.3  多边形的填充 / 44
    3.3.1  扫描线填充算法 / 45
    3.3.2  边缘填充算法 / 53
    3.3.3  区域填充算法 / 54
  3.4  反走样 / 56
    3.4.1  提高显示器分辨率 / 56
    3.4.2  超采样 / 57
    3.4.3  区域采样 / 58
  3.5  上机实践 / 59
    3.5.1  个性化名字案例 / 60
    3.5.2  京东狗图案的设计 / 62
    3.5.3  人脸图案的设计 / 67
    3.5.4  猫头图案设计 / 70
    3.5.5  五星红旗设计 / 74
  本章习题 / 76
第4章  自由曲线曲面 / 78
  4.1  曲线和曲面表示的基础知识 / 78
    4.1.1  基本概念 / 78
    4.1.2  曲线和曲面的表示方式 / 79
    4.1.3  参数曲线的参数 / 80
    4.1.4  参数连续性和几何连续性 / 81
    4.1.5  参数曲线的代数和几何形式 / 82
    4.1.6  参数曲面的参数 / 83
  4.2  Bezier参数曲线曲面 / 84
    4.2.1  Bezier曲线的背景和基本定义 / 84
    4.2.2  Bezier曲线的性质 / 85
    4.2.3  Bezier曲线的生成 / 86
    4.2.4  Bezier参数曲面 / 87
  4.3  B样条曲线曲面 / 88
    4.3.1  B样条曲线 / 88
    4.3.2  B样条曲面 / 89
  4.4  多边形网格曲面 / 90
    4.4.1  多边形网格的定义 / 90
    4.4.2  多边形网格的性质 / 91
    4.4.3  网格简化 / 91
  4.5  细分曲面 / 93
    4.5.1  细分曲面的概念 / 93
    4.5.2  细分曲面的关键技术 / 93
    4.5.3  细分曲面的应用 / 95
  本章习题 / 98
第5章  仿射变换 / 99
  5.1  三维图形的显示流程 / 100
    5.1.1  基本原理 / 100
    5.1.2  OpenGL的视景转换 / 102
  5.2  窗口到视口的变换 / 104
    5.2.1  基本原理 / 104
    5.2.2  OpenGL中的视口变换 / 106
  5.3  物体的二维仿射变换 / 109
    5.3.1  点的变换 / 110
    5.3.2  二维图形的仿射变换 / 112
    5.3.3  仿射变换的逆变换 / 114
    5.3.4  仿射变换的复合变换 / 115
  5.4  三维仿射变换 / 117
    5.4.1  基本三维变换 / 118
    5.4.2  三维复合仿射变换 / 120
  本章习题 / 121
第6章  产品数字化造型基础 / 123
  6.1  基本定义 / 123
  6.2  三维物体的存储模型 / 124
    6.2.1  线框模型 / 124
    6.2.2  表面模型 / 125
    6.2.3  实体模型 / 126
  6.3  三维实体的表示方法 / 126
    6.3.1  构造实体几何表示法 / 127
    6.3.2  边界表示法 / 129
    6.3.3  分解表示法 / 134
    6.3.4  扫描表示法 / 136
    6.3.5  特征造型 / 136
  本章习题 / 138
第7章  数字化快速成型的前处理 / 139
  7.1  数字化快速成型概述 / 139
  7.2  三维数字化正向建模 / 140
    7.2.1  三维数字化造型发展历程 / 140
    7.2.2  参数化造型 / 143
    7.2.3  变量化造型 / 147
    7.2.4  两种造型技术的比较 / 149
    7.2.5  其他造型方法 / 151
    7.2.6  商业软件系统 / 151
  7.3  三维数字化逆向建模 / 155
    7.3.1  基本概念 / 155
    7.3.2  数据采集 / 157
    7.3.3  数据处理 / 158
    7.3.4  曲面重构 / 161
    7.3.5  坐标配准 / 162
    7.3.6  误差分析 / 162
  7.4  三维模型的近似处理 / 163
    7.4.1  STL文件格式 / 163
    7.4.2  STL文件的转换 / 165
    7.4.3  模型的检验与修补 / 165
  本章习题 / 167
第8章  三维数字化快速成型技术与实践 / 168
  8.1  概述 / 168
  8.2  熔融沉积成型技术 / 169
    8.2.1  FDM成型原理与系统组成 / 169
    8.2.2  FDM成型过程 / 171
    8.2.3  FDM的技术难点 / 172
  8.3  立体光刻 / 172
    8.3.1  SLA成型原理 / 172
    8.3.2  SLA成型过程 / 174
    8.3.3  SLA技术难点 / 175
  8.4  选择性激光烧结技术 / 175
    8.4.1  SLS成型原理 / 176
    8.4.2  SLS的成型过程 / 177
    8.4.3  SLS的技术难点 / 178
  8.5  分层实体制造 / 178
    8.5.1  LOM成型原理与系统组成 / 179
    8.5.2  LOM成型过程 / 180
    8.5.3  LOM的技术难点 / 180
  8.6  三维印刷技术 / 181
    8.6.1  3DP成型原理 / 181
    8.6.2  3DP成型过程 / 182
    8.6.3  3DP的技术难点 / 183
  8.7  直接金属激光烧结 / 183
    8.7.1  DMLS成型原理 / 184
    8.7.2  DMLS成型过程 / 187
    8.7.3  DMLS的技术难点 / 187
  8.8  桌面三维打印机组装实践 / 188
    8.8.1  机械部件及机体框架的安装 / 189
    8.8.2  步进电动机和电子系统 / 193
    8.8.3  软件安装与调试 / 196
  8.9  三维打印实践 / 200
    8.9.1  打印机调整 / 200
    8.9.2  打印步骤 / 200
  本章习题 / 203
附录  OpenGL常用函数一览表 / 204
参考文献 / 208

计算机图形学和数字化快速成型技术相结合,实现了计算机建模、CAD数据直接制造模型或零件,更加快速而精密地制造出任意复杂的模型和零件。本书讲解了计算机图形学和数字化快速成型技术的基本原理和方法,着重介绍了OpenGL编程、算法、曲线曲面、仿射变换,衔接计算机图形学和数字化快速成型的关键技术——数字化快速成型的前处理,以及三维数字化快速成型技术和实践案例。
本书可供高等学校机械制造、计算机图形学、数字化制造、材料成型、汽车等相关专业的师生和企*单位从事相关技术的专业人员使用。