2023S04103-计算机图形学实验-2023版人才培养方案课程教学大纲.docxVIP

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ADDINCNKISM.UserStyle《计算机图形学实验》课程教学大纲

（实验课程·2023版）

一、课程基本信息

课程号

2023S04103

开课单位

网络空间安全与计算机学院

课程名称

（中文）计算机图形学实验

（英文）ComputerGraphicExperiments

课程性质

选修

考核类型

考查

课程学分

1

课程学时

34

课程类别

专业发展课程（专业拓展课）

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：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2：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3：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

2-3：能认识到解决问题有多种方案可选择，会通过文献研究寻求可替代的解决方案

课程目标1

3-2：能够针对计算机科学与技术领域工程的特定需求，完成硬件单元和软件模块的设计

课程目标2

4-2：能够根据计算机科学与技术领域复杂工程中特定对象特征，选择研究路线，设计实验方案

课程目标3

4-4：能对实验结果进行分析和解释，并通过信息综合得到合理有效的结论

课程目标1

课程目标2

课程目标3

四、教学方式与方法

教学方式：上机实验等。

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、实验内容、基本要求与学时分配

序号

实验项目名称

实验内容与要求

学时

类型

对应课程目标

0

编程工具介绍

熟练python基本的操作，掌握基本的命令等。基本了解图形制作工具PyOpenGL工具集。

2

演示性

1

直线画法和圆画法

掌握并实现DDA直线画法；

掌握并实现中点画线法；

掌握并实现Bresenham画线法；

掌握并实现中点圆画法；

掌握并实现Breshenham画圆法；

6

验证性

课程目标1

2

区域填充算法

掌握并实现种子点填充算法

实现多边形扫描转换算法

2

设计性

课程目标1

3

二维图形变换

利用齐次坐标方法，对二维图形进行平移、旋转、尺度变换。

2

验证性

课程目标1

4

投影边缘

实现平行投影；

实现透视投影；

4

设计性

课程目标1

5

裁剪算法

实现C-S算法过程

4

验证性

课程目标2

6

Language插值

实现固定点下的Language插值

2

验证性

课程目标2

7

Hermite插值

实现规范化三次Hermite插值

4

验证性

课程目标2

8

贝塞尔曲线绘制

实现贝塞尔曲线绘制

4

验证性

课程目标3

9

四阶均匀B样条

实现四阶均匀B样条曲线绘制

4

验证性

课程目标3

合计

34

注：实验要求包括必修、选修；实验类型包括“验证性”、“设计性”、“……”等。

七、学业评价和课程考核

（一）考核类型：?考试t考查

（二）考核方式：t实验报告?实验作品

?其它：（填写