542010图形学与机交互设计.doc

图形学与人机交互设计（542010）教学大纲 01．教学单位：软件学院 02．课程编号：542010 03．课程名称：图形学与人机交互设计 04．课程英文名称：Computer Graphics Interactive Technology 05．课程学时：48学时，其中含实验 20 学时 06．课程学分：2.5学分 07．课程类别：学科基础课 08．课程性质：选修 09．开课学期：第 5 学期 10．面向专业：软件工程 11．选用教材，徐长青、许志闻、郭晓新，《计算机图形学》，机械出版社，2010年。 12．主要参考书 1. （美）赫恩 著，（美）巴克 著，蔡士杰，宋继强，蔡敏 译《计算机图形学》第三版，电子工业出版社 2010 2.孙家广，胡事民 计算机图形学基础教程 清华大学出版社 2009. 13．课程教学目的与任务 图形学与人机交互设计是一门计算机专业基础课，是计算机专业本科生必修的专业基础课。本课程介绍图形显示及图形表示的方法和原理。通过本课程的学习，使学生了解计算机在图形应用方面的基础原理，了解图形应用中的特殊性处理方法，掌握人机交互程序设计，进而懂得计算机在数值领域深入应用的方法，为问题的解决提供适宜的模型和办法。 14．课程教学基本要求 第一章 计算机图形学简介 课堂讲授。 第二章 图形基元的显示 教学环节：课堂讲授、作业、实验。作业题见书后5道习题。通过作业使学生更好的理解掌握本章讲授的内容。通过编程实现书中算法，具体实验内容见实验教学大纲。 第三章 图形变换 教学环节：课堂讲授、作业、实验。作业题见书后5道习题。通过作业使学生更好的理解掌握本章讲授的内容。通过编程实现书中算法，具体实验内容见实验教学大纲。 第四章 曲线和曲面 教学环节：课堂讲授、作业、实验。作业题见书后5道习题。通过作业使学生更好的理解掌握本章讲授的内容。通过编程实现书中算法，具体实验内容见实验教学大纲。 第七章 消除隐藏线和隐藏面算法 教学环节：课堂讲授、作业、实验。作业题见书后5道习题。通过作业使学生更好的理解掌握本章讲授的内容。通过编程实现书中算法，具体实验内容见实验教学大纲。 第八章 真实感图形的绘制 课堂讲授。 15．预备知识或先修课程要求 高等数学、计算方法、C++程序设计。 16．课程教学内容、要求及学时分配 计算机图形学简介（4学时） 要求学生了解计算机图形学目前的发展、应用领域及计算机绘图的设备、绘图软件、交互方式和交互技术。 第一节 计算机图形学及相关学科 1、图形学概念 2、图形学、图象处理与模式识别的关系 3、交互式计算机图形学 第二节 计算机图形学的起源 1、“Sketchpad:人-机图形通信系统”-Ivan E.Sutherland 2、 国内的发展 第三节 计算机图形学应用及发展动向 计算机图形学应用 计算机图形学的研究内容与发展动向 第四节 图形系统硬件 图形系统硬件的构成 图形显示器的工作方式 光栅扫描显示的原理、结构 第五节 计算机图形标准 计算机图形标准的定义 常用的几种图形标准 第二章 图形基元的显示（4学时） 要求学生掌握基本的图形基元的显示方法和绘制直线、圆的基本算法，封闭多边形的填充算法和扫描转换算法。难点：多边形扫描转换算法的数据结构。 第一节 直线扫描转换算法 DDA扫描转换算法 中点扫描转换算法 Breshenham扫描转换算法 第二节 圆的扫描转换算法 中点画圆法 Bresenham画圆法 第三节 种子填充算法 内定义四连通填充算法 边界定义四连通填充算法 扫描线种子填充算法 第四节 多边形扫描转换算法 扫描前的预处理 有序边表和活跃边表 多边形扫描转换算法 第三章 图形变换（6学时） 要求学生掌握图形的各种变换矩阵、图形的裁剪伏算法。难点：三维图形变换和投影变换、裁剪。 第一节 变换的数学基础 向量和向量运算 矩阵和矩阵运算 齐次坐标 第二节 二维图形变换 基本几何变换的种类与计算公式 组合变换 第三节 二维视见变换 窗口、视区的概念 视见变换与视见变换的计算 第四节 三维图形变换 基本几何变换的种类与计算公式 组合变换 第五节 投影 投影的形成和种类 平行投影的种类与计算 透视投影的种类与计算 第六节 裁剪 裁剪的定义 Cohen-Sutherland直线段裁剪算法 中点分割算法 梁友栋-Barsky算法 Sutheland-Hodgman多边形裁剪算法 凸多边形为裁剪区域的直线段裁剪算法 第四章 曲线和曲面（6学时） 要求学生掌握Hermite曲线、Bezier曲线、B样条曲线基本定义、绘制方法。重点：各种曲线的区别和绘制条件。难点：B样条曲线的基函数。 第一节 曲线