头歌实践教学平台:投影变换v2.0

2024-05-03 12:20

本文主要是介绍头歌实践教学平台:投影变换v2.0,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

第1关:一点透视

一. 任务描述

1. 本关任务

(1) 理解透视投影变换的方法; (2) 将projection函数和main函数中的空白部分补充完整。

2. 输入

(1) 代码将自动输入一个边长为1的obj正方体模型,具体模型如下图:

test

(2) 代码自动将模型投影到二维平面中心生成一个边长为1的立方体,经过模型变换和投影变换后生成三个绿色的方体,三个立方体的投影变换eye的坐标均为(0,0,5),具体图片如下所示:

test

(3) 参考已有代码,将中心立绿色方体的顶点分别向y轴负方向平移1.2个单位,绘制一个红色立方体。再将红色立方体顶点分别向x轴正,负两个方向平移1.2个单位,绘制两个红色立方体。三个立方体的投影变换eye的坐标均为(0,0,4); (4) 将中心绿色立方体的顶点分别向y轴正方向平移1.2个单位,绘制一个黄色立方体。再将黄色立方体顶点分别向x轴正,负两个方向平移1.2个单位,绘制两个黄色立方体。三个立方体的投影变换eye的坐标均为(0,0,8);

3. 输出

具体结果如下图所示:

test

二. 相关知识

1. 透视投影

透视投影相关知识点,请参考教材与课件或有关资料。

三. 操作说明

(1) 按要求补全代码; (2) 点击窗口右下角"测评"按钮,等待测评结果,如果通过后可进行下一关任务。


开始你的任务吧,祝你成功!

四.实验代码

#include <vector>
#include <cmath>
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include "model.h"
#include "geometry.h"
#include "pngimage.h"using namespace std;
const double PI = acos(-1.0);void line(Vec3i p0, Vec3i p1, PNGImage  &image, PNGColor color)
{bool steep = false;if (std::abs(p0.x - p1.x) < std::abs(p0.y - p1.y)){std::swap(p0.x, p0.y);std::swap(p1.x, p1.y);steep = true;}if (p0.x > p1.x){std::swap(p0.x, p1.x);std::swap(p0.y, p1.y);}int dx = p1.x - p0.x;int dy = std::abs(p1.y - p0.y);int y = p0.y;int d = -dx;for (int x = p0.x; x <= p1.x; x++){if (steep)image.set(y, x, color);elseimage.set(x, y, color);d = d + 2 * dy;if (d > 0){y += (p1.y > p0.y ? 1 : -1);d = d - 2 * dx;}}
}Matrix projection(Vec3f eye, Vec3f center)
{Matrix m = Matrix::identity(4);// Please add the code here/********** Begin ********/m[3][2] = -1.f / (eye - center).norm();/********** End **********/return m;
}Matrix viewport(int x, int y, int w, int h, int depth) {Matrix m = Matrix::identity(4);m[0][3] = x + w / 2.f;m[1][3] = y + h / 2.f;m[2][3] = depth / 2.f;m[0][0] = w / 2.f;m[1][1] = h / 2.f;m[2][2] = depth / 2.f;return m;
}Matrix lookat(Vec3f eye, Vec3f center, Vec3f up) {Vec3f z = (eye - center).normalize();Vec3f x = (up^z).normalize();Vec3f y = (z^x).normalize();Matrix res = Matrix::identity(4);for (int i = 0; i < 3; i++) {res[0][i] = x[i];res[1][i] = y[i];res[2][i] = z[i];res[i][3] = -center[i];}return res;
}Matrix translation(Vec3f v) {Matrix Tr = Matrix::identity(4);Tr[0][3] = v.x;Tr[1][3] = v.y;Tr[2][3] = v.z;return Tr;
}Matrix scale(float factorX, float factorY, float factorZ)
{Matrix Z = Matrix::identity(4);Z[0][0] = factorX;Z[1][1] = factorY;Z[2][2] = factorZ;return Z;
}Matrix rotation_x(float angle)
{angle = angle * PI / 180;float sinangle = sin(angle);float cosangle = cos(angle);Matrix R = Matrix::identity(4);R[1][1] = R[2][2] = cosangle;R[1][2] = -sinangle;R[2][1] = sinangle;return R;
}Matrix rotation_y(float angle)
{angle = angle * PI / 180;float sinangle = sin(angle);float cosangle = cos(angle);Matrix R = Matrix::identity(4);R[0][0] = R[2][2] = cosangle;R[0][2] = sinangle;R[2][0] = -sinangle;return R;
}Matrix rotation_z(float angle) {angle = angle * PI / 180;float sinangle = sin(angle);float cosangle = cos(angle);Matrix R = Matrix::identity(4);R[0][0] = R[1][1] = cosangle;R[0][1] = -sinangle;R[1][0] = sinangle;return R;
}int main(int argc, char** argv)
{const PNGColor white = PNGColor(255, 255, 255, 255);const PNGColor black = PNGColor(0, 0, 0, 255);const PNGColor red = PNGColor(255, 0, 0, 255);const PNGColor green = PNGColor(0, 255, 0, 255);const PNGColor blue = PNGColor(0, 0, 255, 255);const PNGColor yellow = PNGColor(255, 255, 0, 255);Model *model = NULL;const int width = 800;const int height = 800;const int depth = 255;Vec3f center(0, 0, 0);Matrix ViewPort = viewport(width / 4, width / 4, width / 2, height / 2, depth);//generate some imagePNGImage image(width, height, PNGImage::RGBA); image.init(black);model = new Model("cube.obj");for (int i = 0; i < model->nfaces(); i++){std::vector<int> face = model->face(i);for (int j = 0; j < (int)face.size(); j++){Vec3f wp0 = model->vert(face[j]);Vec3f wp1 = model->vert(face[(j + 1) % face.size()]);Matrix S0 = scale(0.5, 0.5, 0.5);Vec3f swp0 = S0 * wp0;Vec3f swp1 = S0 * wp1;// 一点透视 float t[3] = { -1.2, 0, 1.2 };Matrix ModelView = Matrix::identity(4);PNGColor clr[3] = { red, green, yellow };Vec3f eye2(0, 0, 5);Matrix Projection2 = projection(eye2, center);for (int j = 0; j < 3; j++){ModelView = translation(Vec3f(t[j], t[1], 0));Vec3f op0 = ViewPort * Projection2 * ModelView * swp0;Vec3f op1 = ViewPort * Projection2 * ModelView *swp1;line(op0, op1, image, green);}// Please add the code here/********** Begin ********/float t33[3] = { 1.2, 0,-1.2 };Matrix ModelView33 = Matrix::identity(4);PNGColor clrRed[3] = { red, red, red };Vec3f eye33(0, 0, 4);Matrix Projection33 = projection(eye33, center);for (int j = 0; j < 3; j++){ModelView33 = translation(Vec3f(t33[j], t[0], 0));Vec3f op0 = ViewPort * Projection33 * ModelView33 * swp0;Vec3f op1 = ViewPort * Projection33 * ModelView33 * swp1;line(op0, op1, image, red);}float t44[3] = { 1.2, 0,-1.2 };Matrix ModelView44 = Matrix::identity(4);PNGColor clrYellow[3] = { yellow, yellow, yellow };Vec3f eye44(0, 0, 8);Matrix Projection44 = projection(eye44, center);for (int j = 0; j < 3; j++){ModelView44 = translation(Vec3f(t44[j], t[2], 0));Vec3f op0 = ViewPort * Projection44 * ModelView44 * swp0;Vec3f op1 = ViewPort * Projection44 * ModelView44 * swp1;line(op0, op1, image, yellow);}/********** End **********/}}image.flip_vertically(); // i want to have the origin at the left bottom corner of the imageimage.write_png_file("../img_step1/test.png");delete model;return 0;
}

这篇关于头歌实践教学平台:投影变换v2.0的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/956737

相关文章

在 Spring Boot 中实现异常处理最佳实践

《在SpringBoot中实现异常处理最佳实践》本文介绍如何在SpringBoot中实现异常处理,涵盖核心概念、实现方法、与先前查询的集成、性能分析、常见问题和最佳实践,感兴趣的朋友一起看看吧... 目录一、Spring Boot 异常处理的背景与核心概念1.1 为什么需要异常处理?1.2 Spring B

Spring Boot 整合 SSE的高级实践(Server-Sent Events)

《SpringBoot整合SSE的高级实践(Server-SentEvents)》SSE(Server-SentEvents)是一种基于HTTP协议的单向通信机制,允许服务器向浏览器持续发送实... 目录1、简述2、Spring Boot 中的SSE实现2.1 添加依赖2.2 实现后端接口2.3 配置超时时

Python使用getopt处理命令行参数示例解析(最佳实践)

《Python使用getopt处理命令行参数示例解析(最佳实践)》getopt模块是Python标准库中一个简单但强大的命令行参数处理工具,它特别适合那些需要快速实现基本命令行参数解析的场景,或者需要... 目录为什么需要处理命令行参数?getopt模块基础实际应用示例与其他参数处理方式的比较常见问http

Java Optional的使用技巧与最佳实践

《JavaOptional的使用技巧与最佳实践》在Java中,Optional是用于优雅处理null的容器类,其核心目标是显式提醒开发者处理空值场景,避免NullPointerExce... 目录一、Optional 的核心用途二、使用技巧与最佳实践三、常见误区与反模式四、替代方案与扩展五、总结在 Java

Spring Boot循环依赖原理、解决方案与最佳实践(全解析)

《SpringBoot循环依赖原理、解决方案与最佳实践(全解析)》循环依赖指两个或多个Bean相互直接或间接引用,形成闭环依赖关系,:本文主要介绍SpringBoot循环依赖原理、解决方案与最... 目录一、循环依赖的本质与危害1.1 什么是循环依赖?1.2 核心危害二、Spring的三级缓存机制2.1 三

深入理解Apache Kafka(分布式流处理平台)

《深入理解ApacheKafka(分布式流处理平台)》ApacheKafka作为现代分布式系统中的核心中间件,为构建高吞吐量、低延迟的数据管道提供了强大支持,本文将深入探讨Kafka的核心概念、架构... 目录引言一、Apache Kafka概述1.1 什么是Kafka?1.2 Kafka的核心概念二、Ka

Python 中的 with open文件操作的最佳实践

《Python中的withopen文件操作的最佳实践》在Python中,withopen()提供了一个简洁而安全的方式来处理文件操作,它不仅能确保文件在操作完成后自动关闭,还能处理文件操作中的异... 目录什么是 with open()?为什么使用 with open()?使用 with open() 进行

在Android平台上实现消息推送功能

《在Android平台上实现消息推送功能》随着移动互联网应用的飞速发展,消息推送已成为移动应用中不可或缺的功能,在Android平台上,实现消息推送涉及到服务端的消息发送、客户端的消息接收、通知渠道(... 目录一、项目概述二、相关知识介绍2.1 消息推送的基本原理2.2 Firebase Cloud Me

Spring Boot 配置文件之类型、加载顺序与最佳实践记录

《SpringBoot配置文件之类型、加载顺序与最佳实践记录》SpringBoot的配置文件是灵活且强大的工具,通过合理的配置管理,可以让应用开发和部署更加高效,无论是简单的属性配置,还是复杂... 目录Spring Boot 配置文件详解一、Spring Boot 配置文件类型1.1 applicatio

tomcat多实例部署的项目实践

《tomcat多实例部署的项目实践》Tomcat多实例是指在一台设备上运行多个Tomcat服务,这些Tomcat相互独立,本文主要介绍了tomcat多实例部署的项目实践,具有一定的参考价值,感兴趣的可... 目录1.创建项目目录,测试文China编程件2js.创建实例的安装目录3.准备实例的配置文件4.编辑实例的