《计算机图形学》教学大纲.docx

计算机图形学教学大纲适用楚困：202X版本科人才培养方案课程代码：22150281课程性质：专业选修课学分：2学分学时：32学晡（理论22学时，实验10学时）先修课程：规性代数、C程序设计B,数据结构B等后续课程：机器视觉及图像处理等适用专业：机器人工程专业开课单位：智能工程学院一、课程说明学计算机图形学是机器人工程专业的一门专业选强课,本课程旨在介绍计算机图形学的基本概含、理论'方法和系统.重视基本方法和经典理论的学习,确保学生能对计算机图形学行一个全面的了解.培养学生严谨的治学态度.启迪学生的创新思路和意识,为以后从事机器人工程或相关领域的工作、深造、研究打下基础.二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标；课程口标I：了解计算机图形学的研究内容、图形标准与图形显示原理以及计算机图形学的应用领域：掌握计宛机图形学中的基本概念和基本理论.邨程目标2：通过本课程学习,掌娓计算机图形编程的技能能进行基本的端程和算法验证。包括常见的画线修法、裁剪算法、图形几何变换的基本原理,常用的参数曲找生成算法等内容。课程H标3：能使学生具备运用计豫机图形系统和应用软件解决实际问胭的能力，具;运刖图形学的研究思想,解决机器人工程做域相关向Sfi的能力邨程目标4：通过投课使学生具备基本的查问国内外文献和数据库的能力：具备实5金数据的采集、分析和处理的能力,培养学生的实践动手能力.课程目标5：通过授课向学生充分展示中国的现代科技成果，使学生了解我国在图形学领域的突出贡献，进一步增强学牛的爱国主义精神，三、课程目标与毕业要求计灯机图形学3课程教学目标对机密人工程专业毕业要求的支掠见我U表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑2.问题分析，能够应用数学、自然科学和工程聪础的范本原理，针对机器人工程领域的杂工程向越.通过查阅文献资料进行识别、发达和研究分析，掌握对象特性，以获得有效结论。2.1应用数学、物理、计算机、机电控制等地本原理，正确识别表述机器人工程领域的复架工程问题.课程目标1；了解计算机图形学的研究内容、图形标准与图形显示原理以及计算机图形学的应用彼域：掌捏计算机图形学中的基本概念和范本理论，课程目标2：通过本课程学习，掌握计算机图形端程的技能,能进行基本的嫔程利算法验证.包括常见的同设算法、裁剪算法、图形几何变换的基本原理、常用的参数曲线生成算法等内容.M3.设计/开发解决方案,能修针对机器人工程领域夏杂工程向遨设计解决方案,设计满足特定需求的硬件部件、智旎算法、系统集成商用，并能够在设计环节中体现创新意识，并考虑社会、环境、健康、安全、法律'文化等因素.3.1能够针时机器人工程领域的复杂工程何题提出网络化、智能解决方案。课程目标3：能使学生具备运用计算机图形系统和应用软件解决实际问题的能力,具备运用图形学的研究思想，解决机器人工程2或相关问题的能力课程目标5：通过授课向学生充分展示中国的现代科技成果，使学生了解我国在图形学领域的突出贡帆,进一步增强学生的爱国主义精神.M4.研/，能够基于机器人机械、电子电路、计算机、控制等科学原理,并采用数学建模、系统仿真等科学方法,对机器人工程领域的夏柴工程问题进行研究，包括设计实5金、建模.分析与解称数据、并通过信息淙合得到合理有效的结论.4.3能够采用计算机仿算、实物或半实物仿真等方法，设计实验方案，搭建实骁系统，进行实脸.课程目标3：能使学生具备运用计算机图形系统和应用软件斛决实际问起的能力,具备运用图形学的研咒思想,解决机潺人工程彼域相关问时的能力课程目标4；通过授课使学生具备基本的查阅国内外文献和数据库的能力：具备实验数搦的采集、分析和处理的能力。H注，表中-HM（中尸表示课程与相关毕业要求的关联度.四、教学内容、基本要求与学时分配I.理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。衰2帙学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，做学点球点理论学时实殴（实a）（±机）学时对应的般目标1 .计算机图形学据述1.1 计算机图形学的研究内教学要求：了解计算机图形学的历史发展与研究前沿：掌握计除机图21、5容与历史回顾1.2计算机图形学的应用及研究前沿思政h弓I入中国计算机图形学的发展情况，引发学生共鸣，激发学生量国情怀形学的研究内容与应用。点：计比机图形学概念、研究内容点:计匏机图形学的应用及研究前沿2.计算机图形系统2.1 计算机图形系统的81成、功能及分类2,2计算机图形设备2.3计算机图形软件被学要求t了解计算机图形系统的班成、功能及分类：理解计算机图形设备的分类与工作原理：熟悉计。机图形软件及应用.点:计算机图形设备工作原理膜点:计算机图形软件的应用21.3.4.S3.基本图形的生成3.I宜线的生成算法3. 2圆与椭圆的生成算法3.3区域填充3.4字符3.5就剪思政1：将直规、椭圆等对比分析，思辨思想引入，树立学生正确的价值观和世界观教学量求，掌握图形基本绘图元素,掌握直线段、网的生成以法：了解椭圆、规则曲线的生成算法:理解区域、区域填充的概念.掌握把边形区域填充、边填充、种子加充的算法：掌握线宽处理与字符生成的一些基本概念：了解走样、反走样、区域采样算法的基本思想：理解窗口区、视图区的概念，掌握巴城段、多边形裁剪算法，了解字符战剪技术.点：计兑机基本图形的生成算法魔点:区域玳充661、2、3、4、54.图形物4. 1齐次坐标-1.2图形的几何变换1.3形体的投影变换4.4窗n视区变换教学要求：r解齐次坐标：J裤窗口视区变换。理解图形的几何变换，抻解形体的投影变换，K点，图形的几何变换难点：形体的投影变换421、2、3、55.曲线与曲面的生成与算法5.1曲线与曲面的基础知识3.2常用的参数的我5.3常用的参数曲面通学祭求，r解参数曲线衣示的基本知识，掌握典型参数曲戏的定义、性质:了解参数曲面去示的耻本知识,掌旌典型参数曲线的定义、性质，点：典型多数曲襄的生成与算法MAt典型参数曲面的生成与算法621、2、3、1.56.真实感图形6.1.j色模型与光照模型6.2线消隐、面消隐6.3税理与投影假学要求：理解践消旗面消IS概念及算法：熟悉颜色模型与光照模型的知识：/解纹理与投影的概念与操作值点：践消除、面消除Jtjftt纹理与投影21.2.3.1.5*tf-22102.实验（实践）（上机）部分实验（实践）（上机）部分的教学内容、基本要求与学时分配见表3。表3实殴项目、实验内容与学时实段（实脍）（±）项目实题（实BD（上机）内容和要求实验（实«）（±机）学时对应的课程目标1,直线的生成实验内容1学习出战生成的算法实验要求，熟悉图形编程软件的使用21、2,32.圆的生成实验内容学习IiMI的生成算法实出要求：熟练掌握曲线和圆的生成的法2k2、33.图形裁剪算法的具体实现实舱内容：练习图形裁剪算法实险要求，掌握图形裁剪的原理及程序实现方法21、2、3、4、54：维图形几何变换与投影变换实验内容I三维图形生成和变换实题要求：掌提平移、比例.左转三种基本三雒几何变换矩阵生成，掌握正交投影图的生成和绘制方法21.2、3、4、55.绘制Bezier和B样条曲面实3内容：绘制计算机图形中的典型曲面实验要求I熟态数字图形中典型曲面程序实现方法21、2、3、4、510五、教学方法及手段课程教学以课堂讲授为主，结合实脸、作业、的课、雨课堂等资源，配合多媒体课件等共同课完成堂投i果内容采用00、微信等交流工具，加强和学牛.之间的交流和沟通，实险教学采用上机的方式来完成理论的验证：采用教Mi讲授和学生动手操作的方法进行，好完成一项实验，要认我完成一份实验报告.六、课程资源1 .推荐教材:（1）孔令德，康凤娥笔计算机图形学（微课版HM1.北京;清华大学出版社,2021.2 .参考书:（1）约曲F.休斯（JohnEHughes）等,计算机图形学原理及实践原书第3版进阶篇）M.北京:机械工业出版社，2021.（2）张彩明.计算机图形学简明教程M.北京：高等教，出版社,2008.（3）孙家广.胡事民.计算机图形学基础教程M.北京：清华大学出版社,2005.（4）张宁源.计算机图形学M.西安：西安电子科技大学出版社.2011.3 .期刊：(1) e计总机辅助设计与图形学学报B(2)中IS图像图形学报3(3)计算机学报4 .网络资源:(1) (2) h»ps:A'www.ic«unie163.org/IeanVCAU-45006?Iid=!001746004»，IeanV'announce(3) ht1.pwww.ecsc.rpi.edu'HonepagcsqjCVvisi>nC<>urses.htm1.七、课程考核对课程目标的支撑课程成缄由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见我4.表4课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/坪价如J1.1.谍程目标1235过程性考核课堂表现10<1)根据课堂出勤情况和课堂回答问题情况进行考.核满分100分.<2)以平时考核成领乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩.22222实验15< 1)根据每个实骆的实验完成情况和实脸报告筋量单独评分，满分100分：< 2)每次实验单独评分取各次实验成绩的平均值作为此环节的以终成绩，< 3)以实照成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩.31I1作业15< 1)主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌樨程度.满分100分;< 2)每次作业单独评分，取各次成绩的平均伯作为此环节的最终成缄，< 3)以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成机3561期末考核60<1>卷面成绩100分，以卷面成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成缄.<2)主要考核数字图形处理的法本概念、原理和实现方法、鹤本图形的生成、曲城与曲面的生成等内容.<3)考试时型为：填空遨、选择胭、判断即、名词解择即、简咨超JIO20255和综合分析题等。合计：100分183137122八、考核与成绩评定1 .考核方式及成飨坪定考核方式：本课程主要以课堂表现、实粉、作业、期末考试等方式对学生进行考核评价，考核范本要求：考核总成绩由期末试赛成绩和过程性考核成绩组成，其中：期末试卷成缄为100分（权重60）,试的类型为填空遨、选择应、判断SS、名词解糅题、简答应和综合分析国等类型，试卷中基本知识、基本埋论、基本技能的试Sfi分值不超过50%,综合应用遨'分析遨不低于50%：课堂表现、实验、作业