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研究生:林韋評
研究生(外文):Wei-Ping Lin
論文名稱:物件導向設計二次曲面實體模型表面塗彩明暗度之GUI系統設計及其於MFC內的實作
論文名稱(外文):Object-Oriented Design for a GUI system of Quadric Surface Solid Model Shading and Its Implementation in MFC
指導教授:嚴天聰
學位類別:碩士
校院名稱:國立雲林科技大學
系所名稱:機械工程系碩士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:79
中文關鍵詞:網格物件導向
外文關鍵詞:Object-OrientedMFC
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電腦輔助設計/電腦輔助製造(CAD/CAM)技術在工業界佔有相當程度的地位,而且在航太、機械工程等領域廣泛被應用。本研究為延續91級賴弘馨學長之成果,在其設計之程式架構下進行功能的擴充。本研究的主要目的為曲面實體模型表面塗彩的產生,雖然在91級賴弘馨學長的論文中,能將實體模型以圖彩的形式表現出來,但是並不能顯示曲面的部份,所以本研究將相關程式定義做修改以及增加實體模型曲面塗彩的演算法,使經由旋轉而得的3D實體,更具真實性和可看性。

本論文主要分為設計與實作兩大部分。在設計方面,利用現有的光學及色彩學相關之電腦繪圖理論,結合實體模型理論及物件導向的思維,透過[封裝]、[繼承]、以及[多型]來設計一套易於擴充的3D實體,能產生出具有圖彩效果的類別架構。在實作方面,以微軟的MFC結合前屆學長的程式內原有之類別架構,以及本研究所新增或修改之類別架構,來完成3D實體之二次曲面的塗彩效果。
Computer-aided design and manufacturing technology has held its position in the industrial world and been widely used in the field such as mechanical engineering and aeronautical engineering . This thesis extends the outcome of previous thesis - a 91 class graduate student hong-hisng Lai and has undergone the functional expansions based upon the framework of the original programming design .The main purpose of this is to study how to generate the quadric surface solid modeling rending and shading . Although Lai''s work can create a solid to rending and shading . but its can''t display quadric surface rending and shading Therefore , this thesis design and develops an algorithm to achieve the quadric surface solid modeling rending and shading with the relevant modification in the data representation . Thus , it becomes more realistic and comprehensible for 3D Solid
involving the revolution of arc edges.

This thesis can be divided into two major parts --- Design and Implementation .In the parts of design , referring to the existing theory of rending , shading and coloring surface along with the theory of solid modeling , we develop a basic , general , reusable , and expandable class architecture based on the concepts of abstraction , encapsulation , inheritance etc. the essential elements of the object model . In the part of implementation , this thesis adopts Microsoft''s MFC class foundation , modifies existing class diagrams.
and augments new classes to fulfill the rendering of quadric surface solid modeling rending and shading . Also, it improves the interface to satisfy the needs of expansion as well as the purpose of ergonomic consideration.
目錄
中文摘要 ------------------------------------------------------------------------------------- i
英文摘要 ------------------------------------------------------------------------------------- ii
致謝 ------------------------------------------------------------------------------------------ iii
目錄 ------------------------------------------------------------------------------------------ iv
表目錄 --------------------------------------------------------------------------------------- vi
圖目錄 ------------------------------------------------------------------------------------- vii
符號說明 -------------------------------------------------------------------------------- viii
第一章 緒論 ---------------------------------------------------------------------------- 1
1.1研究動機與目的 --------------------------------------------------------- 1
1.2文獻回顧----------------------------------------------------------------- 3
1.3 論文大綱 ---------------------------------------------------------------- 3
第二章 系統功能需求分析及架構設計--------------------------------------------- 5
2.1簡述開發物件導向系統的辦法 ---------------------------------------- 5
2.1.1 Booch方法論-------------------------------------------------------- 5
2.1.2 Rumbaugh方法論---------------------------------------------------- 6
2.1.2 Jacobson方法論---------------------------------------------------- 6
2.2 分析階段----------------------------------------------------------------- 7
2.2.1功能需求--------------------------------------------------------- 7
2.2.2 建立使用案例(Use Case)-------------------------------------- 8
2.2.3 建立類別 --------------------------------------------------- 8
2.3 設計階段 ------------------------------------------------------------------- 11
2.3.1精緻化使用案例------------------------------------------ 13
2.3.2設計階段類別架構------------------------------------------ 14
2.3.3 物件互動關係 --------------------------------------------------- 16
第三章 建構明暗實體模型的理論基礎與方法------------------------------------ 18

3.1 實體模型理論介紹 ------------------------------------------------------- 18
3.1.1實體模型的基礎---------------------------------------------------- 18
3.1.2 實體模型表示法--------------------------------------------------- 19
3.1.2.1 CSG 法 --------------------------------------------------- 19
3.1.2.1邊界法 --------------------------------------------------- 19
3.2簡介明暗模型-------------------------------------------------------------- 21
3.2.1何謂明暗模型------------------------------------------------ 21
3.2.2判定反射光的幾何要素--------------------------------------- 22
3.2.3推斷漫射成份------------------------------------------------ 22
3.2.4鏡反射------------------------------------------------ 23
3.2.5周遭光線的作用------------------------------------------------ 25
3.2.6計算各像點的總亮度值------------------------------------------ 26
3.3簡述多邊形均一描繪與光滑描繪 --------------------------------- 27
3.3.1均一描繪----------------------------------------------------------- 27
3.3.2光滑描繪----------------------------------------------------------- 27
3.3.2.1數值補差法------------------------------------------------ 27
第四章 曲面塗彩的產生與實作------------------------------------------------- 29
4.1 碎面演算法的簡介----------------------------------------- 30
4.1.1描述關鍵問題-------------------------------------31
4.1.2 四種旋轉面網格產生判斷------------------------ 31
4.1.2.1 Edge and Edge------------------------------------------------ 31
4.1.2.2 Edge and Arc--------------------------------------------------- 32
4.1.2.3 Edge and Arc--------------------------------------------------- 33
4.1.2.4 Arc and Arc--------------------------------------------- 34
4.2網格(mesh)資料結構及類別說明------------------------------------ 34
4.2.1碎面相關類別函式和方法-------------------------------- 35
4.2.2 碎面法線向量演算法--------------------------------------------- 39
4.3程式演算法設計流程---------------------------------------------- 42
4.3.1建立網格---------------- -------------------------------- 42
4.3.2建立曲面塗彩可視場景------------------------------------------ 45
第五章 結論------------------------------------------------------------------------------- 49
5.1研究成果-------------------------------------------------------------- 49
5.2未來展望--------------------------------------------------------------- 63
參考文獻 ---------------------------------------------------------------------------------- 65
學經歷 -------------------------------------------------------------------------------------- 67
自傳 -------------------------------------------------------------------------------------- 67
參考文獻
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