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《计算机图形学课程教学大纲》适用专业：计算机科学与技术（专升本）总学分：3总学时：54计算机图形学是研究计算机生成、处理和显示图形的学科，其基本任务是使学生通过学习本课程，掌握计算机图形学的基本原理和基本方法，为今后从事计算机辅助设计和制造、科学计算可视化、计算机图形处理等方面的工作打下良好的基础。本课程的特点是必须通过编程实践进行理论和算法的学习，在讲授课程时需要将理论和实践进行结合，并适当地安排编程作业实现相关的功能。本课程需要学生有一定的数学基础，具备数据结构与算法设计知识，有高级语言程序设计能力。理论授课学时：38实验实训学时：16先修课程：高等数学、线性代数、程序设计基础、数字图像处理考核方式：考查一、教学内容序号章讲授实验（训）合计1图形设备、系统和应用3362基本光栅图形生成算法66123变换66124人机交互绘图技术3365曲线126126曲面336合计381654第一章：图形设备、系统和应用学时数：61、本章教学目标：本章将介绍计算机图形学的产生和发展、计算机图形学的应用、图形输入、显示及绘制设备，目的使学生对所要介绍的计算机图形学的有关内容有个概括性的了解。2、本章教学基本要求：了解：计算机图形学的发展史、应用领域；理解：计算机图形系统及硬件基础；掌握：图形显示原理。3、本章教学重点：图形显示原理。4、本章教学难点：图形显示原理。5、本章实验（训）项目统计序号实验（训）项目名称实验（训）学时实验（训）类型实验分组每组人数1OPENGL基本操作3综合型16、教学内容安排第一节：计算机图形学概述（一）图形概念及图形学的研究内容（二）图形学发展史第二节：计算机图形系统概述第三节：图形显示原理（一）显示器（二）显卡（三）打印机（四）图形输入设备第四节：OPENGEL简介第二章：基本光栅图形生成算法学时数：121、本章教学目标：通过本章学习使学生掌握几种常见图元生成算法，能初步使用OPENGL绘图。2、本章教学基本要求：理解：光栅图形的反走样算法。掌握：几种常见图元生成算法。3、本章教学重点：直线、圆弧的生成算法，多边形的填充，区域填充。4、本章教学难点：区域填充。5、本章实验（训）项目统计序号实验（训）项目名称实验（训）学时实验（训）类型实验分组每组人数1直线生成算法2综合型12圆弧生成算法2综合型13多边形填充2综合型16、教学内容安排第一节：如何在计算机上绘图（一）计算机上绘图的一般（二）OPENGL绘图第二节：直线生成算法（一）DDA方法（二）正负法（三）BRESENHAM算法第三节：圆弧生成算法（一）正负法（二）BRESENHAM算法（三）圆弧的离散生成（四）椭圆的生成第四节：多边形填充（一）多边形的表示（二）扫描线算法（三）边缘填充算法第五节区域填充（一）区域的基本概念（二）种子填充算法第六节光栅图形的反走样算法第三章：变换学时数：121、本章教学目标：通过本章的学习使学生掌握图元的变换规则和裁剪算法，具有实际操作的能力。2、本章教学基本要求：了解：一般图形的显示流程。理解：视口变换。掌握：几何、投影变换，裁剪方法。3、本章教学重点：齐次变换与坐标的矩阵表示，各种投影类型，常用裁剪算法。4、本章教学难点：视口变换。5、本章实验（训）项目统计序号实验（训）项目名称实验（训）学时实验（训）类型实验分组每组人数1OPENGL图形变换3综合型12裁剪算法的实现3综合型16、教学内容安排第一节：一般图形的显示流程第二节：几何变换（一）基本变换（二）齐次坐标与变换的矩阵表示（三）变换的模式第三节：投影变换（一）透视投影（二）平行投影第四节：裁剪（一）Sutherland-Cohen算法（二）多边形裁剪（三）三维裁剪第五节：视口变换第六节：GKS-3D图形显示流程（一）连续变换的处理（二）图形显示流程的进一步讨论（三）至规范化坐标空间的变换（四）视见体至三维视口的变换第四章：人机交互绘图技术学时数：61、本章教学目标：通过本章的学习使学生掌握基本的人机交互模式，具有简单的人机交互操作能力。2、本章教学基本要求：了解：基本交互任务。理解：人机交互的输入模式。掌握：几种常见的辅助交互技术。3、本章教学重点：人机交互中的几何约束、拖拽、三维输入。4、本章教学难点：在三视图上进行三维输入。5、本章实验（训）项目统计序号实验（训）项目名称实验（训）学时实验（训）类型实验分组每组人数1OPENGL中的交互绘图技术3综合16、教学内容安排第一节：基本图形输入设备和基本交互任务第二节：人机交互输入模式（一）请求模式（二）样本模式（三）事件模式（四）混合模式第三节：常见的辅助交互技术（一）几何约束（二）拖拽（三）在三视图上进行三维输入第四节：人机交互的发展第五章：曲线学时数：121、本章教学目标：通过本章的学习使学生理解参数曲线的相关知识，具备曲线造型的基本能力。2、本章教学基本要求：了解：圆锥曲线、等值线理解：曲线参数表示的基础知识。掌握：Bezier曲线造型3、本章教学重点：曲线造型的基本定义，参数曲线的表示形式，有理参数多项式曲线，Bezier曲线。4、本章教学难点：曲线的参数化。5、本章实验（训）项目统计序号实验（训）项目名称实验（训）学时实验（训）类型实验分组每组人数1常用参数曲线的绘制3综合12Bezier曲线3综合16、教学内容安排第一节：曲线参数表示的基础知识（一）显式、隐式和参数表示（二）参数曲线的定义及其切矢、法矢、曲率和挠率（三）插值、逼近、拟合和光顺（四）参数曲线的代数表示和几何表示（五）曲线段连续性定义（六）四点式曲线（七）有理参数多项式曲线第二节：常用的参数曲线（一）Bezier曲线（二）圆锥曲线（三）等值线第六章：曲面学时数：61、本章教学目标：通过本章的学习使学生参数曲面的构造方式，具备基本的曲面造型的能力。2、本章教学基本要求：了解：圆锥曲线、等距面理解：参数曲面的定义。掌握：Bezier曲面。3、本章教学重点：Bezier曲面。4、本章教学难点：Bezier曲面。5、本章实验（训）项目统计序号实验（训）项目名称实验（训）学时实验（训）类型实验分组每组人数1Bezier曲面的绘制3综合16、教学内容安排第一节：参数曲面的定义第二节：参数曲面的重新参数化第三节：平面、二次曲面和直纹面第四节：Bezier曲面第五节：等距面二、教学参考资料：孙家厂著，《计算机图形学》（第三版），清华大学出版社，2003；张彩明，杨兴强等著，《计算机图形学简明教程》，高等教育出版社，2007.三、课外自主学习要求：阅读各个章节相关领域内的最新文献，跟踪最新算法，自觉编程实现实验课之外的新算法，养成思考的习惯，初步培养科研能力。