計算機(jī)圖形學(xué)課程教學(xué)大綱

1、計算機(jī)圖形學(xué)課程教學(xué)大綱課程名稱：計算機(jī)圖形學(xué)英文名稱：Computer Graphics課程編號：x4141901學(xué) 時 數(shù)：32 其中實踐學(xué)時數(shù)： 12 課外學(xué)時數(shù)：0學(xué) 分 數(shù)：2.0適用專業(yè)：測繪工程一、課程簡介計算機(jī)圖形學(xué)是測繪工程專業(yè)一門重要的專業(yè)選修課，課程內(nèi)容包括直線和圓弧的生成算法、光柵圖形的區(qū)域填充算法、曲線和曲面的生成算法、二維和三維的幾何變換方法、裁剪算法、幾何造型、線面消隱等相關(guān)知識。為后續(xù)測繪工程專業(yè)課的學(xué)習(xí)以及科學(xué)研究提供圖形學(xué)方面的基本知識和基本理論。通過計算機(jī)圖形學(xué)專業(yè)選修課程的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生了解圖形學(xué)的經(jīng)典方法和最新成果，培養(yǎng)學(xué)生通過計算機(jī)編程實現(xiàn)簡單光柵

2、算法及真實感繪制算法的能力。二、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系表課程目標(biāo)畢業(yè)要求1.掌握直線、曲線及曲面繪制的基本概念及原理。1-3 掌握用于解決復(fù)雜測繪工程問題的制圖與信息工具的知識，具有對復(fù)雜工程問題的建模和信息化處理的能力。2.培養(yǎng)學(xué)生主動思考及解決問題的能力，并能利用繪圖軟件進(jìn)行簡單圖形的繪制。2-3 具有運(yùn)用工程基礎(chǔ)與信息技術(shù)知識對復(fù)雜測繪工程問題進(jìn)行表達(dá)、分析的能力。三、課程教學(xué)內(nèi)容、基本要求、重點和難點(一) 緒論了解計算機(jī)圖形學(xué)課程的目的、意義及主要內(nèi)容。了解計算機(jī)圖形學(xué)發(fā)展歷史。了解計算機(jī)圖形學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域。理解計算機(jī)圖形學(xué)與圖象處理的關(guān)系；掌握下列概念：圖像、圖形、計算機(jī)輔助設(shè)計與制造

3、、可視化、圖形顯示和圖形繪制。了解計算機(jī)圖形系統(tǒng)的基本組成。了解各種顯示器的工作原理；重點掌握光柵顯示器的顯示原理。了解圖形系統(tǒng)的輸入輸出設(shè)備重點：計算機(jī)圖形學(xué)在測繪領(lǐng)域的應(yīng)用二維圖形基礎(chǔ)掌握光柵圖形學(xué)生成直線的算法：包括生成直線的DDA算法和Bresenham算法。掌握Bresenham算法生成圓弧的算法原理；了解正負(fù)法生成圓弧的算法原理。掌握多邊形填充的基本概念；掌握逐點判斷法、掃描線算法等多邊形掃描轉(zhuǎn)換算法的原理；了解邊緣填充算法、柵欄填充算法等多邊形掃描轉(zhuǎn)換算法的原理；理解區(qū)域以及區(qū)域連通性的概念；掌握種子填充的遞歸算法及掃描線算法；了解光柵圖形的走樣及反走樣的概念。重點：直線、圓弧、

4、多邊形填充及掃描繪制算法難點：反走樣、消隱等算法的原理自由曲線和曲面了解工程實踐中的曲線曲面及其數(shù)學(xué)描述；了解曲線曲面的表示要求及其參數(shù)表示形式；掌握插值和逼近樣條的概念；掌握連續(xù)性條件以及樣條的描述方法。掌握Bezier曲線的性質(zhì)、定義、生成以及Bezier曲面繪制（閉卷考核提供原始公式）。掌握B樣條曲線的性質(zhì)、定義、生成以及B樣條曲面繪制重點：參數(shù)曲線、曲面難點：Bezier曲線與曲面算法（四）真實感圖形學(xué)掌握顏色視覺、簡單光照明模型、局部光照明模型；了解光透射模型；了解整體光照明模型。掌握紋理及紋理映射。重點：簡單光照模型、局部光照模型、整體光照模型、紋理映射難點：光透射模型（五）圖形裁

5、剪了解世界坐標(biāo)系、規(guī)范化坐標(biāo)系、設(shè)備坐標(biāo)系概念；掌握窗口到視口的變換公式。掌握Sutherland-Cohen、liang-Barsky等線裁剪算法的原理；了解采用中點分割法進(jìn)行的線裁剪。掌握Sutherlan-Hodgman多邊形裁剪算法、理解雙邊裁剪算法的原理。了解三維編碼裁剪算法的原理。重點：Sutherland-Cohen、liang-Barsky等線裁剪算法的原理難點：Sutherlan-Hodgman多邊形裁剪算法（六）幾何造型熟悉三維幾何造型、實體等的相關(guān)概念；掌握正則集合運(yùn)算方法，了解其在CAD系統(tǒng)中的應(yīng)用；了解特征表示法、空間分割表示法、推移表示法等實體的表示方法。了解消隱的

6、必要性以及消隱的分類；理解線消隱的原理；掌握畫家算法的原理和方法；了解Z緩沖器算法的原理和方法。重點：維幾何造型、實體難點：畫家算法的原理和方法。（七）分形幾何初步了解分形幾何的發(fā)展歷史，研究對象，應(yīng)用；掌握分形相似維數(shù)的計算方法。掌握Koch曲線的算法。重點：分型幾何概念難點：Koch曲線的算法。四、教學(xué)方式及學(xué)時分配序號主要內(nèi)容主要教學(xué)方式學(xué)時分配輔導(dǎo)答疑比例一第一章 緒論1.1計算機(jī)圖形學(xué)的研究內(nèi)容1.2計算機(jī)圖形學(xué)發(fā)展歷史1.3計算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用1.4計算機(jī)圖形學(xué)與圖象處理的關(guān)系1.5計算機(jī)圖形系統(tǒng)講授22：1二第二章 二維圖形基礎(chǔ)2.1 直線生成算法2.2 二次曲線繪制算法2.3線的

7、屬性、區(qū)域填充 講授+實驗4+22：1三第三章 自由曲線和曲面3.1曲線曲面的參數(shù)表示及連續(xù)性3.2三次樣條插值曲線3.3 Bezier曲線和曲面3.4 B樣條曲線和曲面講授+實驗4+42：1四第四章 真實感圖形學(xué)4.1 顏色視覺4.2 簡單光照明模型4.3局部光照明模型4.4 光透射模型4.5 紋理及紋理映射4.6整體光照明模型講授22：1五第五章 圖形裁剪5.1 窗口區(qū)與繪圖區(qū)5.2 直線段裁剪5.3多邊形裁剪5.4三維裁剪講授+實驗4+42：1六第六章 幾何造型6.1幾何造型方法6.2隱藏線和隱藏面講授+實驗2+22：1七第七章 分形幾何初步7.1分形幾何概念7.2典型的分形曲線講授22

8、：1五、課程其他教學(xué)環(huán)節(jié)要求序號實驗（實踐、上機(jī)）項目名稱項目目的及基本要求學(xué)時實訓(xùn)類型實訓(xùn)性質(zhì)實訓(xùn)者類別備注一LISP語言認(rèn)識+LISP函數(shù)實訓(xùn)熟悉LISP語言，包括各種變量及其表達(dá)式2驗證性必修本科生二LISP函數(shù)實訓(xùn)熟悉LISP語言中的各種函數(shù)4設(shè)計性必修本科生三LISP流程控制實訓(xùn)熟悉條件流程控制、循環(huán)流程控制、子程序流程控制2綜合性必修本科生四LISP程序的對話框設(shè)計實訓(xùn)熟悉對話框的控件、對話框的語言及進(jìn)行對話框設(shè)計2綜合性必修本科生五地形測量LISP程序設(shè)計實訓(xùn)利用LISP語言繪制各種地形2綜合性必修本科生六、本課程與其它課程的聯(lián)系先修課程：工程制圖、地圖制圖、高等數(shù)學(xué)。七、建議教材及教學(xué)參考書目建議教材：計算機(jī)圖形學(xué)，吳慶標(biāo)等，浙江大學(xué)出版社，2006。參考資料：1計算機(jī)圖形學(xué)，滕瑋等，西安電子科技大學(xué)出版社出版社，2009。2計算機(jī)圖形學(xué)（第三版），孫家廣，清華大學(xué)出版社，1998。八、課程考核方式與成績評定辦法 課堂教學(xué)注重理論聯(lián)系實際，做到基本概念、基本理論講授清楚、重點突出，針對需掌握的內(nèi)容布置作業(yè)，以加強(qiáng)學(xué)生對基本概念、基本理論的理解、掌握及應(yīng)用。每周安排一次輔導(dǎo)答疑，對于普遍存在的共性問題在課堂教學(xué)中集中講授。本課程考核采用考試（考查）、上機(jī)實驗相結(jié)合的形式?？己顺煽冇善綍r成績與期末考試（上機(jī)考試成績）成績組成，平時成績*10%