Tìm hiểu các quan hệ hình học 2d, 3d và xây dựng ứng dụng (2014)

76 18 0
  • Loading ...
1/76 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 16/04/2018, 15:16

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN *** LÊ THỊ THU HƢƠNG TÌM HIỂU CÁC QUAN HỆ HÌNH HỌC 2D, 3D XÂY DỰNG ỨNG DỤNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Tin học Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS TRỊNH ĐÌNH VINH HÀ NỘI - 2014 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đƣợc khóa luận này, trƣớc hết em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS Trịnh Đình Vinh tận tình hƣớng dẫn, bảo, định hƣớng, đóng góp ý kiến quý báu cho em suốt trình thực Em xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo khoa Công nghệ Thông tin, trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội quan tâm giảng dạy giúp đỡ em suốt bốn năm học vừa qua nhƣ thời gian em làm khóa luận Là sinh viên khoa Cơng nghệ Thơng tin, em tự hào khoa học, thầy giáo Em xin kính chúc thầy, cô mạnh khỏe, hạnh phúc thành công Chúc khoa Công nghệ Thông tin ngày khang trang, vững mạnh, góp phần to lớn nghiệp đào tạo chuyên nghiệp trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội Lần đầu nghiên cứu khoa học, chắn đề tài em không tránh khỏi thiếu sót, hạn chế Vì vậy, em mong đóng góp ý kiến thầy giáo bạn để đề tài em đƣợc hoàn thiện Cuối cùng, em xin cảm ơn tới đại gia đình em, ln ln động viên, khích lệ tinh thần tạo điều kiện tốt cho em hồn thành khóa luận Hà Nội, tháng 05 năm 2014 Sinh viên Lê Thị Thu Hương LỜI CAM ĐOAN Tên em là: Lê Thị Thu Hƣơng Sinh viên: K36 – CNTT, trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội Em xin cam đoan: Đề tài “Tìm hiểu quan hệ hình học 2D, 3D xây dựng ứng dụng” kết tìm hiểu nghiên cứu riêng em, dƣới hƣớng dẫn TS Trịnh Đình Vinh Khóa luận hồn tồn khơng chép từ tài liệu có sẵn đƣợc cơng bố khác Kết không trùng với tác giả khác Nếu sai em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Hà Nội, tháng 05 năm 2014 Sinh viên Lê Thị Thu Hương MỤC LỤC MỞ ĐẦU.…………………………….……………….………………………1 CHƢƠNG 1: QUAN HỆ HÌNH HỌC TRONG KHÔNG GIAN 2D 1.1 Các đối tƣợng hình học 2D 1.2 Tƣơng quan quan hệ hình học 2D 1.2.1 Góc hai đƣờng thẳng 1.2.2 Giao điểm hai đoạn thẳng 1.2.3 Vẽ đa giác 1.2.4 Điểm bên / bên đa giác 1.2.5 Kiểm tra quan hệ đoạn thẳng đa giác 10 1.2.6 Kiểm tra quan hệ hai đa giác 13 1.2.7 Tính chu vi, diện tích đa giác 16 CHƢƠNG 2: QUAN HỆ HÌNH HỌC TRONG KHƠNG GIAN 3D 18 2.1 Các đối tƣợng hình học 3D 18 2.2 Tƣơng quan quan hệ hình học 3D 19 2.2.1 Các phép biến hình 3D 19 2.2.2 Biểu diễn đối tƣợng 3D 24 2.2.3 Quan sát vật thể 3D qua hệ tọa độ quan sát 25 2.2.4 Kiểm tra quan hệ Điểm - Đƣờng thẳng 27 2.2.5 Kiểm tra quan hệ Điểm - Mặt phẳng 29 2.2.6 Kiểm tra quan hệ Đƣờng thẳng - Đƣờng thẳng 31 2.2.7 Kiểm tra quan hệ Đƣờng thẳng - Mặt phẳng 34 2.2.8 Kiểm tra quan hệ Mặt phẳng - Mặt phẳng 37 2.2.9 Tính thể tích hình lăng trụ, hình chóp, hình nón 40 CHƢƠNG 3: XÂY DỰNG ỨNG DỤNG 42 3.1 Phát biểu toán 42 3.2 Cách tổ chức hàm 2D, 3D 42 3.3 Thiết kế giao diện 49 KẾT LUẬN HƢỚNG PHÁT TRIỂN 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1.1: Tam giác tạo vector a b Hình 1.2: Vị trí tƣơng đối đƣờng thẳng Hình 1.3: Đa giác 13 Hình 1.4: Tiến trình duyệt điểm giao cạnh đa giác 14 Hình 1.5: Đa giác đơn phẳng 16 Hình 2.1: Phép co dãn 21 Hình 2.2: Phép tịnh tiến 21 Hình 2.3: Phép quay quanh trục Oy 22 Hình 2.4: Phép quay quanh trục Ox 22 Hình 2.5: Phép quay quanh trục Oz 22 Hình 2.6: Xác định chiều quay dƣơng 23 Hình 2.7: Phép chiếu phối cảnh 25 Hình 2.8: Xác định hình chiếu mặt phẳng hình 27 Hình 3.1: Form giao diện 49 Hình 3.2: Form Điểm 50 Hình 3.3: Form nhập tọa độ điểm 50 Hình 3.4: Tƣơng quan điểm điểm 51 Hình 3.5: Tƣơng quan điểm đƣờng thẳng 51 Hình 3.6: Form đƣờng thẳng 52 Hình 3.7: Form nhập đƣờng thẳng (nhập điểm) 52 Hình 3.8: Form nhập đƣờng thẳng (nhập điểm vector pháp tuyến) 53 Hình 3.9: Tƣơng quan đƣờng thẳng đƣờng tròn 53 Hình 3.10: Tƣơng quan đƣờng thẳng đƣờng thẳng 53 Hình 3.11: Form Hình tam giác 54 Hình 3.12: Form nhập tam giác 54 Hình 3.13: Thơng tin tam giác đƣợc nhập 55 Hình 3.14: Tƣơng quan điểm tam giác 55 Hình 3.15: Form Hình tứ giác 56 Hình 3.16: Form nhập tứ giác 56 Hình 3.17: Form nhập hình tròn 57 Hình 3.18: Form đa giác 57 Hình 3.19: Đa giác đƣợc nhập 58 Hình 3.20: Form Mặt phẳng 58 Hình 3.21: Form nhập mặt phẳng 59 Hình 3.22: Mặt phẳng đƣợc nhập 59 Hình 3.23: Tƣơng quan điểm mặt phẳng 59 Hình 3.24: Tƣơng quan mặt phẳng đƣờng thẳng 60 Hình 3.25: Form Nhập hình lập phƣơng 60 Hình 3.26: Hình lập phƣơng đƣợc nhập 61 Hình 3.27: Form Nhập hình hộp chữ nhật 61 Hình 3.28: Hình hộp chữ nhật đƣợc nhập 62 Hình 3.29: Form nhập hình nón 62 Hình 3.30: Hình nón đƣợc nhập 63 Hình 3.31: Form nhập hình trụ 63 Hình 3.32: Hình trụ đƣợc nhập 64 Hình 3.33: Form nhập hình cầu 64 Hình 3.34: Hình cầu đƣợc nhập 65 Hình 3.35: Form Mô 3D 65 Hình 3.36: Mơ 3D hình lập phƣơng 66 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Hiện nay, công nghệ thơng tin lĩnh vực tiềm có bƣớc phát triển nhảy vọt, hỗ trợ đáng kể lĩnh vực sống xã hội Sản phẩm công nghệ thông tin biến đổi hàng ngày, hàng Trong lĩnh vực toán học, sản phẩm công nghệ thông tin hỗ trợ đắc lực cho việc học tập nghiên cứu Sự phát triển công nghệ thông tin ứng dụng công nghệ thông tin lĩnh vực đời sống, kinh tế, xã hội nhiều năm qua đồng nghĩa với việc nhu cầu ứng dụng công nghệ thông tin vào đời sống nhiều lên Hơn nữa, công nghệ đồ họa, mô phát triển cách nhanh chóng khiến việc sáng tạo hệ thống mô đồ họa ngày quan trọng Mặt khác, mơi trƣờng cạnh tranh, ngƣời ta cần có nhiều hệ thống mơ đơn giản, hữu ích để giúp ngƣời dễ dàng hình dung vật, đối tƣợng đa dạng phong phú Với lý nhƣ vậy, mơ hình truyền thống khơng đáp ứng đƣợc thực tế mà cần đến hệ thống áp dụng kiến thức đồ họa máy tính để thiết kế xây dựng Kỹ thuật đồ họa máy tính đƣợc nghiên cứu, ứng dụng nhiều lĩnh vực khác nƣớc giới Tại Việt Nam, kỹ thuật tƣơng đối mẻ Tuy nhiên, đƣợc nghiên cứu dần đƣa vào ứng dụng năm gần Sự phát triển khoa học, kĩ thuật, nghệ thuật, kinh doanh, công nghệ luôn phụ thuộc vào khả truyền đạt thông tin Câu châm ngơn từ xa xƣa “một hình ảnh có giá trị vạn lời" hay "trăm nghe không thấy" cho thấy ý nghĩa lớn hình ảnh việc truyền tải thơng tin Hình ảnh đƣợc cảm nhận nhanh dễ dàng hơn, đặc biệt trƣờng hợp bất đồng ngơn ngữ Do đó, khơng có ngạc nhiên mà từ lúc xuất máy tính, nhà nghiên cứu cố gắng sử dụng để phát sinh ảnh hình Trong suốt gần 50 năm phát triển máy tính, khả phát sinh hình ảnh máy tính đạt tới mức mà hầu nhƣ tất máy tính có khả đồ họa Đồ họa máy tính lĩnh vực lí thú phát triển nhanh tin học Ngay từ xuất hiện, đồ họa máy tính có sức lơi mãnh liệt, hút nhiều ngƣời nhiều lĩnh vực khác nhƣ khoa học, nghệ thuật, kinh doanh, quản lí, Tính hấp dẫn đa dạng đồ họa máy tính đƣợc minh họa trực quan thông qua việc khảo sát ứng dụng Từ ý tƣởng muốn áp dụng nhiều công nghệ thông tin vào giảng dạy mơn hình học trƣờng phổ thơng, em chọn đề tài “TÌ M HIỂU CÁC QUAN HỆ HÌNH HỌC 2D, 3D VÀ XÂY DỰNG ỨNG DỤNG” làm khóa luận tốt nghiệp Mục đích nghiên cứu - Tìm hiểu đối tƣợng hình học khơng gian 2D, 3D - Tìm hiểu quan hệ tƣơng quan đối tƣợng hình học 2D, 3D Phạm vi nghiên cứu Các quan hệ hình học 2D, 3D đồ họa máy tính vấn đề rộng tƣơng đối phức tạp Vì vậy, khóa luận này, em tìm hiểu đối tƣợng hình học bản, sở tốn học quan hệ hình học 2D, 3D, tƣơng quan đối tƣợng hình học xây dựng hệ thống mơ đối tƣợng hình học 2D, 3D máy tính Ý nghĩa khoa học thực tiễn Khóa luận “TÌM HIỂU CÁC QUAN HỆ HÌNH HỌC 2D, 3D VÀ XÂY DỰNG ỨNG DỤNG” đƣợc nghiên cứu có ý nghĩa lĩnh vực đồ họa máy tính với hƣớng mô đối tƣợng Đề tài đƣợc nghiên cứu đạt hiệu vấn đề mô đối tƣợng hình học nhanh hơn, giảm thời gian, công sức thực mô giấy mà không thật chuẩn xác Phƣơng pháp nghiên cứu a Phương pháp nghiên cứu lý luận Nghiên cứu qua việc đọc sách, báo tài liệu liên quan nhằm xây dựng sở lý thuyết khóa luận biện pháp cần thiết để giải vấn đề đề tài b Phương pháp thực nghiệm Thông qua quan sát thực tế, yêu cầu sở, lý luận đƣợc nghiên cứu kết đạt đƣợc qua phƣơng pháp c Phương pháp chuyên gia Tham khảo ý kiến chuyên gia để thiết kế chƣơng trình phù hợp với yêu cầu thực tiễn, nội dung xử lý nhanh đáp ứng yêu cầu ngày cao ngƣời sử dụng Cấu trúc khóa luận Ngồi phần mở đầu, kết luận hƣớng phát triển khóa luận gồm ba chƣơng: Chƣơng 1: Quan hệ hình học khơng gian 2D Chƣơng 2: Quan hệ hình học khơng gian 3D Chƣơng 3: Xây dựng ứng dụng Hình 3.13: Thơng tin tam giác nhập Hình 3.14: Tương quan điểm tam giác 55 Form hình tứ giác Hình 3.15: Form Hình tứ giác Form hình tứ giác gồm chức nhập hình tứ giác, tƣơng quan điểm hình tứ giác, tƣơng quan hình tam giác hình tứ giác, tƣơng quan hình tròn hình tứ giác Hình 3.16: Form nhập tứ giác Form nhập hình tròn Form nhập hình tròn cách nhập tọa độ tâm bán kính hình tròn 56 Hình 3.17: Form nhập hình tròn Form đa giác Hình 3.18: Form đa giác Form đa giác có chức mô đa giác cách nhập số cạnh đa giác, thay đổi kích thƣớc cạnh với hệ số biến hình tùy chọn quay đa giác theo hệ số góc quay tùy chọn 57 Hình 3.19: Đa giác nhập Về hình học 3D Form Mặt phẳng Form mặt phẳng có chức mơ mặt phẳng cách nhập phƣơng trình mặt phẳng, tƣơng quan mặt phẳng điểm, tƣơng quan mặt phẳng đƣờng thẳng Hình 3.20: Form Mặt phẳng 58 Hình 3.21: Form nhập mặt phẳng Hình 3.22: Mặt phẳng nhập Hình 3.23: Tương quan điểm mặt phẳng 59 Hình 3.24: Tương quan mặt phẳng đường thẳng Form mô hình lập phƣơng Hình 3.25: Form Nhập hình lập phương Nhập hình lập phƣơng cách nhập tọa độ đỉnh gốc hình lập phƣơng độ dài cạnh hình lập phƣơng 60 Hình 3.26: Hình lập phương nhập Form mơ hình hộp chữ nhật Nhập hình hộp chữ nhật cách nhập tọa độ đỉnh gốc, chiều dài, chiều rộng chiều sâu hình lập phƣơng Hình 3.27: Form Nhập hình hộp chữ nhật 61 Hình 3.28: Hình hộp chữ nhật nhập Form mơ hình nón Nhập hình nón cách nhập tọa độ tâm đáy hình nón, nhập bán kính đáy, chiều cao hình nón Hình 3.29: Form nhập hình nón 62 Hình 3.30: Hình nón nhập Form mơ hình trụ Nhập hình trụ cách nhập tọa độ tâm đáy hình trụ, nhập bán kính chiều cao hình trụ Hình 3.31: Form nhập hình trụ 63 Hình 3.32: Hình trụ nhập Form mơ hình cầu Nhập hình cầu cách nhập tọa độ tâm bán kính hình cầu Hình 3.33: Form nhập hình cầu 64 Hình 3.34: Hình cầu nhập Form mơ hình học 3D Hình 3.35: Form Mơ 3D 65 Hình 3.36: Mơ 3D hình lập phương Mơ hình học 3D gồm chức nhập thơng tin hình lập phƣơng, hình hộp chữ nhật, đổ màu cạnh xoay hình quay quanh trục X, Y, Z 66 KẾT LUẬN HƯỚNG PHÁT TRIỂN Kết luận Đồ họa máy tính lĩnh vực nghiên cứu mới, nhƣng đồng thời xu hƣớng nghiên cứu ngày phổ biến Do nhu cầu thực tế, với phát triển cơng nghệ máy tính, lĩnh vực kinh tế - xã hội nhu cầu mô giới quan ngày tăng Do đó, việc đọc, nghiên cứu phát triển hệ thống mơ hình học 2D, 3D đóng vai trò quan trọng hoạt động khoa học cơng nghệ máy tính nhƣ hoạt động thực tiễn Với phát triển ngày lớn nhƣ vũ bão Công nghệ thông tin, yêu cầu nghiên cứu hồn thiện, áp dụng phƣơng pháp, kỹ thuật mơ cần thiết có ý nghĩa to lớn Khóa luận tổng hợp, nghiên cứu nét sở lý thuyết hình học 2D, 3D Khóa luận sâu tìm hiểu quan hệ hình học khơng gian 2D, 3D, đối tƣợng hình học 2D, 3D tƣơng quan đối tƣợng hình học đó, xây dựng ứng dụng với hệ thống mơ hình học 2D, 3D dựa sở lý thuyết trình bày Định hƣớng phát triển Ngoài kết dã đạt đƣợc, khóa luận nhƣợc điểm cần khắc phục Do vậy, hƣớng phát triển khóa luận sâu nghiên cứu thêm lý thuyết đồ họa, xây dựng, phát triển thêm kỹ thuật, ứng dụng đồ họa máy tính Tạo thêm chức kích hoạt lại đối tƣợng hình học đƣợc thể vùng Client nhƣ: Mô lúc nhiều đối tƣợng, dịch chuyển đối tƣợng tới vị trí tuỳ ý, cập nhật lại liệu cho vị trí mới, mơ mặt phẳng chân thực chuẩn xác 67 Trong trình nghiên cứu, thực khóa luận cố gắng tập trung nghiên cứu tham khảo nhiều tài liệu, báo cáo, tạp chí khoa học, nhƣng trình độ nhiều hạn chế nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em mong đƣợc bảo đóng góp nhiều thầy, cô giáo bạn Một lần nữa, em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới thầy, cô giáo khoa Công nghệ Thông tin, đặc biệt TS Trịnh Đình Vinh giúp đỡ em trình làm khóa luận tốt nghiệp 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Anh Quang, Phan Hoang, Giáo trình tự học lập trình C#, Nhà xuất Văn hóa Thơng tin, 2007 [2] Lê Tấn Hùng, Huỳnh Quyết Thắng, Kỹ thuật đồ họa, Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật, 2000 [3] Phạm Hữu Khang, C# 2005, Nhà xuất Lao động Xã hội, 2006 [4] Trịnh Thị Vân Anh Giáo trình Kỹ thuật đồ họa, Học viện Cơng nghệ Bƣu Viễn Thơng, Nhà xuất Thơng tin Truyền thơng, 2010 [5] Giáo trình Lý thuyết đồ họa, Đại học công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội 69 ... quan đối tƣợng hình học xây dựng hệ thống mơ đối tƣợng hình học 2D, 3D máy tính Ý nghĩa khoa học thực tiễn Khóa luận “TÌM HIỂU CÁC QUAN HỆ HÌNH HỌC 2D, 3D VÀ XÂY DỰNG ỨNG DỤNG” đƣợc nghiên cứu... VÀ XÂY DỰNG ỨNG DỤNG” làm khóa luận tốt nghiệp Mục đích nghiên cứu - Tìm hiểu đối tƣợng hình học khơng gian 2D, 3D - Tìm hiểu quan hệ tƣơng quan đối tƣợng hình học 2D, 3D Phạm vi nghiên cứu Các. .. Các quan hệ hình học 2D, 3D đồ họa máy tính vấn đề rộng tƣơng đối phức tạp Vì vậy, khóa luận này, em tìm hiểu đối tƣợng hình học bản, sở toán học quan hệ hình học 2D, 3D, tƣơng quan đối tƣợng hình
- Xem thêm -

Xem thêm: Tìm hiểu các quan hệ hình học 2d, 3d và xây dựng ứng dụng (2014) , Tìm hiểu các quan hệ hình học 2d, 3d và xây dựng ứng dụng (2014)

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nhận lời giải ngay chưa đến 10 phút Đăng bài tập ngay