本文档聚焦于在计算机屏幕上生成三维CAD（计算机辅助设计）图像的过程，特别关注视图变换（Viewing Transformations）以及三维模型的投影生成。三维CAD软件在机械工程和工业设计课程中的传播和应用日益普及，但是学生通常由于缺乏空间视觉能力以及对软件内部构建三维模型过程的理解，因此在使用过程中感到困难。该研究的目标在于展示计算机屏幕上图像的生成过程，从而在心理层面上促使学生能够生成三维模型的投影，提高空间视觉能力，并加速解读正交视图和轴测视图的过程。
文献综述部分指出，目前工程和设计专业的学生在读图和可视化三维对象上遇到的困难可能与他们在CAD软件中计算过程的知识缺乏有关，而这一计算过程负责生成绘图视图。这一计算过程基于笛卡尔坐标系、描述几何学、三角学和代数过程。如果学生不了解这些过程，那么他们的技能发展会受到阻碍。空间视觉能力的技能可以通过对正交投影和轴测投影进行代数几何处理的过程来开发，从而有助于学生操纵三维CAD系统。
三维计算机辅助设计（CAD）的内部过程是文章探讨的核心。为了帮助学生更有效地使用三维建模工具，首先要发展或提高他们的空间视觉能力。这包括通过动态的缩放（zoom）和轨道（orbital）命令在三维CAD系统中重复执行视图变换，这些命令允许软件用户对对象进行全方位的动态可视化。
理解二维图像生成过程中涉及的代数几何过程对于开发三维CAD系统的操作技能至关重要。文档中提到了笛卡尔坐标系，这是三维空间中的一个参考系统，以数学方式定义了点的位置。描述几何学则关注在几何学中创建和解释图形的规则和方法，它包括了投影方法，这对于理解三维对象如何在二维平面上被表示至关重要。三角学是数学的一个分支，专注于三角形以及它们边和角度之间的关系，它在计算三维模型中的角度和距离时至关重要。代数过程则是关于数学运算，特别是涉及变量和方程式的部分，它在计算三维模型的变换时也是不可或缺的。
此外，文档还强调了对于正交投影和轴测投影的理解，这两种投影法都是三维CAD系统中创建和解读模型视图时常用的方法。正交投影通过使用垂直于投影面的线来表示三维对象，它是一种简化的表示方法，用于清晰地展示对象的长度和宽度，而不显示深度。而轴测投影则通过在单一视图中展示对象的三个维度来提供更全面的视图，虽然它仍然是一种透视效果的简化表示。
总体而言，本文件提供了有关三维CAD图像生成的专业知识，尤其关注于视图变换，以及三维模型投影的生成方法，目的是提高工程和设计领域学生对于三维CAD系统操作的技能和理解。此外，还讨论了理解三维图像生成过程对学生空间视觉技能的提升作用，以及帮助他们更快速地解读和操作三维CAD系统。通过对这些基本概念和过程的学习，学生可以更好地掌握三维CAD工具，并在他们的专业领域中有效地应用这些知识。
