2023S04102-计算机图形学-2023版人才培养方案课程教学大纲.docxVIP

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ADDINCNKISM.UserStyle《计算机图形学》课程教学大纲

（理论课程·2023版）

一、课程基本信息

课程号

2023S04102

开课单位

网络空间安全与计算机学院

课程名称

（中文）计算机图形学

（英文）ComputerGraphic

课程性质

选修

考核类型

考试

课程学分

2

课程学时

34

课程类别

专业发展课程（专业拓展课）

先修课程

数据结构、程序设计、高等数学、线性代数

适用专业（类）

人工智能

二、课程描述及目标

（一）课程简介

计算机图形学是关于计算机图形技术的科学，它是研究用计算机生成、处理和输出图形的一门新兴学科，是CAD/CAM技术以及信息化设计、制造及图像处理的重要技术基础。本课程着重研究怎样将工程技术人员获得的数据、几何模型等信息或设计思想用计算机数字化模型和图形表达，是工程技术人员表达和交流设计思想和信息的一门现代化工具课程。

本课程是计算机科学与技术专业本科学生素质拓展选修课程，目的是为学生的课程的主要任务是学习计算机图形学的基本原理和基础知识；学习应用高级语言编制图形程序的基本方法和技能；学习各种基本图形生成算法；学习常用的图形变换和图形处理算法；培养开发图形程序的基本能力。课程将为后续课程的学习以及相关课程设计、毕业设计等奠定重要的基础。

（二）教学目标

通过本课程，学生将掌握图形学基础内容，包括基础图形绘制、图形的变换、三维图形向二维图形的转化、图形裁剪、基本插值方法以及基本曲线绘制等内容，了解基本曲面绘制、图形的运算等内容。课程内容目标包括以下几方面：

课程目标1：了解计算机图形学基本概念，历史发展以及与相关学课之间的联系。

课程目标2：掌握直线扫描转换算法，并且能够根据直线与圆方程的关系，能够做出圆的扫描转换算法，最后能够利用两种转换扫描算法做出具有一定意义的图形。

课程目标3：掌握图形变换基本理论，能够根据图像变换理论对图像进行变换。

课程目标4：掌握曲线、曲线基础知识，能够绘制曲线。

三、课程目标对毕业要求的支撑关系

毕业要求指标点

课程目标

权重

2-1：能运用相关科学原理，识别和判断计算机科学与技术领域中复杂工程问题的关键环节

课程目标2

0.3

4-1：能够基于计算机科学与技术相关科学原理，通过文献研究或相关方法，调研和分析计算机科学与技术领域中复杂工程问题的解决方案

课程目标3

0.2

5-1：了解计算机科学与技术领域复杂工程中常用的技术、资源、现代工程工具、现代信息技术工具和相关辅助软件的使用原理和方法，并理解其局限性

课程目标4

0.2

12-1：能在最广泛的技术变革背景下，认识到自主和终身学习的必要性

课程目标1

0.3

四、教学方式与方法

教学方式：课堂讲授、课堂讨论、实验等。

教学方法：理论与实践相结合的任务和目标驱动教学方式。在基本原理和基本方法的指导下，以实现计算机图形学的基本功能为教学任务和目标，用一个阶段性的任务和目标来引导学习，使其贯穿整个教学过程。通过完成阶段性的任务，使学生逐步掌握计算机图形学的基本概念、基本原理和基本方法，培养学生利用数字图像处理解决实际问题的能力。

五、教学重点与难点

（一）教学重点

本课程教学的重点为基本图形基元的绘制、区域填充方法、图形变换、图形投影、投影理论、曲线表示、多项式插值、贝塞尔曲线以及B样条曲线绘制等。

（二）教学难点

本课程教学的难点为基本图形基元绘制、图形变换、图形投影理论、曲线表示、多项式插值、贝塞尔曲线和B样条曲线绘制。

六、教学内容、基本要求与学时分配

序号

教学内容

基本要求

学时

教学

方式

对应课程目标

1

第1章绪论及图形学的基础：图形学概念、研究内容、起源、与模式识别、数字图像处理等学课之间的关系；

掌握图形学概念、研究内容；了解图形学的起源，发展方向。了解与其他相关学课之间的关系。

2

讲授

课程目标1

2

第2章图形基元的绘制DDA直线画法；中点直线画法，Breshenham直线画法；中点圆画法，Breshenham圆画法；椭圆画法。线型的处理方法；区域填充方法：多边形扫描转换算法，种子点填充方法以及其他填充算法。

掌握直线扫描转换算法：DDA直线扫描算法，中点直线算法以及Breshenham直线画法。

掌握直线圆画法、Breshenham圆画法；了解椭圆的画法；解线型的类型以及处理方法。掌握区域填充方法：区域增长方法，多边形扫描转换算法

8

讲授

演示

课程目标1

3

第3章图形变换：

变换的数学基础：向量、矩阵运算，齐次坐标表示方法。

二维图像的变换：平移、尺度以及旋转变换。

三维图像的变换：平移、尺度以及旋转变换，并说明三维图形变换和二维图像变换的异同；

投影变换：投影的分类：平行投影概念、分类以及实现过程；透视投影的相关概念，分类