《计算机图形学》教学大纲

1、计算机图形学教学大纲课程名称：计算机图形学课程英文名称：Computer Graphics课程编码：1302ZY034 课程类别/性质：专业/选修学分：2.0总学时/理论/上机：32 /22/10开课单位：地球科学学院适用专业：地理信息科学先修课程：C语言程序设计、数据结构及其应用计算机图形学是地理信息科学专业一门专业选修课程，主要研究计算机生成、处理和显示图形的学科。图形用户界面已经成为一个软件的重要组成部分，以图形的方式来表示抽象的概念或数据已经成为信息领域的一个重要发展趋势。课程内容包括六部分：阐述计算机图形系统、基本图形生成技术、图形裁剪与几何变换、图形输入与交互技术、数字图像处理初步

2、。其中核心内容是基本图形生成技术、图形裁剪与几何变换、图形输入与交互技术。该课程综合性较强，必须全面地运用C语言程序设计、数据结构等多学科知识来阐述。要求学生学习该课程后，掌握计算机基本图形生成、变换、曲线和曲面及其几何造型的基本算法(毕业要求2.1) ；具备计算机图形软件开发能力（毕业要求3.2）；树立用科技力量振兴中华的正确价值观。保证学生达成专业的相应毕业要求。通过本课程的学习使学生掌握与计算机图形相关的基本概念和基本算法知识，在此基础上，结合专业特点，引导学生动手实践，完成图形程序设计培养学生具备基本图形软件开发的技能，为今后从事图形学领域的研究和设计打下坚实的理论基础。价值目标(育人

3、目标)引导学生树立用科技力量振兴中华的宏大志向，培养德、智、体、美、劳全面发展的社会主义新青年。2知识和能力目标：(1)掌握计算机基本图形生成、变换、曲线和曲面及其几何造型的基本概念、基本理论和基本方法（毕业要求2.1）；(2)掌握直线、圆、贝塞尔曲线、图形裁剪等设计过程并获得实验结果（毕业要求3.2）；(3)要求学生面对相关地理空间数据图形表达的问题，能够利用计算机图形学的知识应用到地理信息相关软件的设计与开发中，不断地将相关知识与其他交叉学科知识融合，具备独立解决实际问题的能力(毕业要求10.1、10.2)。课程教学包括课堂教学、课堂研讨、课堂及课后习题三部分，包括6章的理论教学、5次上机

4、内容。课内理论教学22学时、实验10学时（详见本大纲第四部分）。课堂理论教学内容、要求及学时分配如下：课程教学内容及学时分配支撑毕业要求指标点理解掌握分析与应用第一章：绪论第一节计算机图形学的概念、发展、应用计算机图形学的系统、标准、硬件的发展历史介绍，激发学生科技报国的爱国情怀高高中第二节计算机图形硬件介绍第二章：图形系统第一节图形系统的组成高高高22.1、10.1第二节图形标准高中低第三章：基本图形生成技术第一节直线生成算法用底层算法的学习，设计中国国旗、党旗的交互性绘制方法，用图形技术力量为祖国做贡献高高高8第二节圆的生成算法高高高第三节自由曲线的表示及实现高高高第四节光栅图形的扫描转换

5、与区域填充高中低第四章：图形裁剪及几何变换第一节窗口视图变换高中低6第二节二维图形的裁剪高中低第三节二维图形几何变换的一般表示和实现中高高第五章：图形输入与交互技术第一节逻辑输入设备高中低23.2、10.1、10.2第二节交互技术高中低第六章：数字图像初步处理第一节采样理论高中低2第二节图像空间变换中高低第三节反走样技术高中低注：在“要求”栏内以高、中、低来表示对学生学习程度的要求，高为最高要求。理解指能对所学的内容作归纳、分类、解释、总结、推断和一定程度的发挥。掌握指能理解学习材料的内涵和意义，包括具体分类、区别、流程、误区等的认知和学习。可以借助三种形式来表明对材料的领会，一是转换，即用自

6、己的话或用与原先表达方式不同的方式表达自己的思想；二是解释，即对一项信息加以说明或概述；三是推断，即估计将来的趋势（预期的后果）。分析指能将所学的内容分解并找出它们的相互关系和构成，或能计划、创造、建造或有改变的重构。应用指能将学习材料用于新的具体情境，包括原则、方法、技巧、规律的拓展， HYPERLINK /doc/6670661-6884501.html t _blank 代表较高水平的学习成果。应用需要建立对知识点掌握的基础上。1上机目的与任务实验是学习该课程的非常重要的教学环节，通过上机实验能够加深理解和巩固书本上所学的知识，能够提高动手操作的能力以及分析问题和解决问题的能力。在教材中

7、的每章都将给出具体的实验练习题，以及必要的操作步骤2上机教学基本要求通过实验教学，加深对基础理论知识的理解，培养学生实验动手能力。通过实验课学生应掌握下列基本技能：利用C+开发环境和程序编写规则，完成直线、圆、曲线等图形的绘制方法，通过调试能够发现并解决问题。上机教学内容及学时分配序号实验项目实验类型学时支撑毕业要求指标点演示验证综合设计1二维图形直线、圆、自由曲线的生成42.12图形的裁剪、填充、几何变换43交互式图形系统的初步实现23.2上机一二维图形直线、圆、自由曲线的生成4学时目的要求通过本章学习要求学生掌握直线的生成、圆的生成、自由曲线等二维线段图形的生成算法。方法原理采用直线绘制方

8、法、圆绘制方法、贝塞尔曲线生成原理，分别利用C+编程算法设计直线、圆、自由曲线的生成与显示。主要上机软硬件环境Visual studio2017以上版本，内存不低于8G，硬盘空间不低于50G。掌握要点直线、圆、贝塞尔曲线的绘制算法。上机内容通过第三章的学习内容，编写三个函数，绘制直线、圆、贝塞尔曲线。上机二图形的裁剪、填充、几何变换4学时目的要求通过本章学习要求学生掌握图形的填充、裁剪及几何变换等原理及实现方法。方法原理采用多边形填充原理、图形裁剪原理、几何变换原理，分别利用C+编程算法设计多边形填充、图形裁剪、图形几何变换的方法与交互操作。主要上机软硬件环境Visual studio2017

9、以上版本，内存不低于8G，硬盘空间不低于50G。掌握要点多边形填充、图形裁剪、图形几何变换的实现算法。上机内容通过第三、四章的学习内容，编写三个功能，分别可以实现多边形的绘制与填充、图形的裁剪、图形的几何变换三项功能。上机三交互式图形系统的初步实现4学时目的要求通过本章学习要求学生掌握用户交互与图形反馈之间的完整系统。方法原理通过设置消息响应函数，设计交互系统能根据用户的鼠标指令进行反馈显示，增强图形系统的交互感。主要上机软硬件环境Visual studio2017以上版本，内存不低于8G，硬盘空间不低于50G。掌握要点鼠标消息响应函数的应用。上机内容综合前4次上机内容，增加消息响应功能，使人

10、机交互系统更加具体。本课程以“开阔思维，探索新技术”为教学理念，注重学生的自我探索和学习新知识的意识，培养学生自主学习能力。主要教学环节包括课堂教学、课堂讨论、课后习题练习-自学。1课堂教学课堂教学应力求使学生弄清基本概念，熟练掌握基本内容。在了解基本概念的基础上，应当结合专业特点，理论联系实践。通过课堂演示及多媒体幻灯等各种途径加深学生的印象，提高教学效果。2课后习题和自学布置适当习题，使学生进一步理解和巩固课程所学的教学内容。提供学生丰富的课外阅读资料，以便学生更深入的了解课堂内容，同时也方便学生自学。3课堂研讨在课堂教学的同时，适度安排课外相关知识点和资料查阅，让学生通过收集资料对有关问

11、题分组编制ppt、答辩，并鼓励学生对答辩进行评议、分析和讨论，对答辩结果进行打分，发挥学生的主观能动性。4.实验教学本课堂设置了10学时的上机教学，旨在通过编程实践锻炼，使同学们更深刻地掌握课堂中学习的基本图形的生成算法，让学生感受到自己设计算法所带来的乐趣，激发学生的学习兴趣和成就感。本大纲适用于地理信息系统本科专业。教学总时数为32学时，其中课堂讲授22学时，上机10学时。课堂教学以教学参考书为参考材料，按照本大纲的内容进行教学，注意培养学生算法编程能力。1考核内容课程考核包括随堂测验、课堂研讨、上机成果演示与汇报答辩三种方式考核学生的学习效果。随堂测验：20%。主要考核学生对基本图形生成等重难点知识的理解和掌握情况(毕业要求2.1)。课堂研讨：30%。学生分组以多媒体形式研讨，根据多媒体制作质量和内容情况评定成绩，主要内容是比较容易理解的图形标准等内容，考查学生自学能力(毕业要求2.1)。上机成果演示与汇报答辩：40%。学生通过对上机的成果进行汇报与展示，根据代码质量和答辩情况评定成绩(毕业条件3.2)。考勤与回答问题：10%。主要考核学生对基本概念的理解和掌握情况(毕业条件10.1，10.2)。1孙家广计算机图形学基础教程（第二版）M北京：清华大学出版社，2009年2 HYPE