《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)》課程教學(xué)大綱

1、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程教學(xué)大綱一、基本信息課程編號(hào)20324004 課程中文名稱計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程英文名稱Computer Graphics課程類別通識(shí)教育（ ）大類基礎(chǔ)（ ）專業(yè)核心（ ）專業(yè)方向（）課程性質(zhì)必修（）任選（）適用專業(yè)測(cè)繪工程、地理信息科學(xué)總學(xué)時(shí)32（24學(xué)時(shí)講授， 8學(xué)時(shí)課外上機(jī)實(shí)驗(yàn)）學(xué)分2先修課程GIS基礎(chǔ)應(yīng)用技能、地圖學(xué)并修課程地理信息系統(tǒng)原理開(kāi)課單位測(cè)繪與城市空間信息學(xué)院 地理信息科學(xué)系本課程對(duì)畢業(yè)要求的貢獻(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)理論與工程業(yè)務(wù)素養(yǎng)，掌握并利用圖形軟件集成開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)圖形程序。二、教學(xué)目標(biāo)（對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求：1.1、1.3、5.1）計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是測(cè)

2、繪工程與地理信息科學(xué)本科專業(yè)的基礎(chǔ)課程之一，是一門理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的專業(yè)基礎(chǔ)課程。課程重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生圖形學(xué)基礎(chǔ)理論與工程業(yè)務(wù)素養(yǎng)，掌握基本圖形的生成方法和技術(shù)，使用計(jì)算機(jī)集成軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行圖形設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)相關(guān)程序。課程主要內(nèi)容有：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的基本概念與特點(diǎn)，VC+繪圖基礎(chǔ)，基本圖形的掃描轉(zhuǎn)換方法，多邊形掃描填充，圖形變換與裁剪，建模與消隱技術(shù)。課程目標(biāo)1:了解并掌握計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的概念與特點(diǎn)，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)基礎(chǔ)，基本圖形的掃描轉(zhuǎn)換， MFC基本繪圖函數(shù)和上機(jī)操作步驟。（對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求1.1，1.3，5.1）課程目標(biāo)2：了解并掌握多邊形掃描與區(qū)域填充等圖形學(xué)基礎(chǔ)概念與生

3、成方法和技術(shù)，掌握對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)步驟。（對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求1.1，1.3，5.1）課程目標(biāo)3：了解并掌握幾何變換，圖形裁剪，建模技術(shù)，消隱技術(shù)的基本概念和方法，掌握對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)步驟。（對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求1.1，1.3，5.1）課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對(duì)應(yīng)關(guān)系表畢業(yè)要求對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)備注1.工程知識(shí)1.1能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程科學(xué)的語(yǔ)言工具用于測(cè)繪工程問(wèn)題的表述。課程目標(biāo)1，2，31.3能夠?qū)⑾嚓P(guān)知識(shí)和數(shù)學(xué)模型方法用于推演、分析測(cè)繪專業(yè)復(fù)雜工程問(wèn)題。課程目標(biāo)1，2，35使用工具5.1 了解專業(yè)常用的現(xiàn)代測(cè)繪儀器、信息技術(shù)工具、測(cè)繪軟件的使用原理和方法，理解其局限性。 課程目標(biāo)1，2，3三、教學(xué)內(nèi)容

4、與要求教學(xué)內(nèi)容對(duì)學(xué)生的要求學(xué)時(shí)教學(xué)方式支持課程目 標(biāo)緒論1.1計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的概念與特點(diǎn)1.2計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用 1. 了解計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的特點(diǎn)；掌握計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)圖像學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的概念；2. 了解計(jì)算機(jī)圖形學(xué)硬件、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)軟件及算法的發(fā)展和應(yīng)用。重點(diǎn)為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的概念。4講授討論課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3二、 VC+繪圖基礎(chǔ) 2.1 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)基礎(chǔ)2.2 MFC上機(jī)操作步驟2.3 MFC基本繪圖函數(shù)1. 了解面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)類、對(duì)象、繼承、派生等基礎(chǔ)概念及編程知識(shí)；2. 掌握控制臺(tái)應(yīng)用程序以及調(diào)用MFC的圖形程序的上機(jī)操作步驟；3. 掌握MFC基本繪圖類及成員函

5、數(shù)的編程操作步驟。8講授討論實(shí)驗(yàn)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3三、基本圖形的掃描轉(zhuǎn)換3.1掃描轉(zhuǎn)化3.2反走樣技術(shù)1. 了解掃描轉(zhuǎn)換的基本概念，掌握繪制像素點(diǎn)函數(shù)的用法，熟練掌握直線的掃描轉(zhuǎn)換算法；2. 了解反走樣的基本概念，熟練掌握Wu反走樣算法。4講授討論課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3四、多邊形掃描填充 4.1多邊形掃描 4.2區(qū)域填充 1.了解多邊形掃描轉(zhuǎn)換的基本概念及實(shí)現(xiàn)方法，了解多邊形的定義、表示、存儲(chǔ)、著色原理。了解掃描線填充的一般步驟。2.熟練掌握多邊形有效邊表填充算法。掌握多邊形邊緣填充算法。熟練掌握區(qū)域四鄰接點(diǎn)和八鄰接點(diǎn)區(qū)域填充算法。掌握區(qū)域掃描線種子填充算法。4講授討論實(shí)驗(yàn)

6、課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3五、圖形變換與裁剪 5.1幾何變換 5.2圖形裁剪 1. 了解齊次坐標(biāo)和二維幾何變換矩陣的概念。理解圖形幾何變換中的數(shù)學(xué)方法，了解三維圖形的幾何變換算法。掌握二維圖形的幾何變換（平移變換、比例變換、旋轉(zhuǎn)變換、對(duì)稱變換）的算法及實(shí)現(xiàn)；2. 了解二維裁剪的基本原理、窗口與視區(qū)變化的基本概念。掌握線段裁剪的Cohen-SutherLand算法基本思想及算法的實(shí)現(xiàn)。了解Sutherland-Hodgman多邊形裁剪算法。6講授討論實(shí)驗(yàn)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3六、建模與消隱 1建模2消隱1. 了解三維物體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，了解多面體和光滑物體的數(shù)學(xué)模型建立方法，掌握根據(jù)頂點(diǎn)

7、表和面表繪制物體的三維模型；2. 了解消隱的概念與算法分類，理解消隱技術(shù)的基本原理，掌握隱線算法和隱面算法。6講授討論課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3四、學(xué)時(shí)分配表內(nèi) 容講授實(shí)驗(yàn)上機(jī)延續(xù)課外學(xué)時(shí)小計(jì)（一）緒論44（二）VC+繪圖基礎(chǔ)448（三）基本圖形的掃描轉(zhuǎn)換44（四）多邊形掃描填充224（五）圖形變換與裁剪426（六）建模與消隱66總 計(jì)24832五、主要教學(xué)方法本課程具有較強(qiáng)的理論和編程實(shí)踐的特點(diǎn)，理論教學(xué)主要采用課堂講授的形式。課堂講授利用板書、多媒體、教具等開(kāi)展教學(xué)，并結(jié)合例題講解圖形學(xué)的相關(guān)方法與技術(shù)。理論教學(xué)將綜合采用課堂討論、練習(xí)等教學(xué)方式；實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要進(jìn)行圖形學(xué)相關(guān)方法與算法的

8、計(jì)算機(jī)編程實(shí)驗(yàn)。1、知識(shí)傳授通過(guò)課堂講授、討論、答疑、練習(xí)等形式進(jìn)行教與學(xué)，傳授計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的基本理論知識(shí)。2、能力培養(yǎng)通過(guò)課堂教學(xué)與編程相結(jié)合，提高獲取知識(shí)的能力；通過(guò)啟發(fā)式教學(xué)和綜合訓(xùn)練提高知識(shí)的理解和綜合應(yīng)用能力；以實(shí)踐為驅(qū)動(dòng)力，促進(jìn)理論教學(xué)，強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)思維和創(chuàng)新思維的重要性，提高學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力；通過(guò)圖形學(xué)相關(guān)方法技術(shù)的講授，使學(xué)生了解國(guó)際上的研究進(jìn)展。3、素質(zhì)提升結(jié)合計(jì)算機(jī)圖形學(xué)專業(yè)知識(shí)的系統(tǒng)講解，在教學(xué)中潛移默化地滲入職業(yè)道德的教育，使學(xué)生在獲得專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，也受到專業(yè)品德的熏陶。培養(yǎng)學(xué)生尊重?cái)?shù)據(jù)、重視精度的職業(yè)精神和嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，提高學(xué)生的綜合能力，培養(yǎng)具有專業(yè)技術(shù)和創(chuàng)

9、新思維的人才。六、實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容與要求本課程課堂教學(xué)期間，結(jié)合教學(xué)進(jìn)度和內(nèi)容適時(shí)安排3次8學(xué)時(shí)的課外上機(jī)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括VC+繪圖基礎(chǔ)、多邊形的填充、幾何圖形裁剪，具體內(nèi)容如下表。教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求學(xué)時(shí)支持課程目標(biāo)（一）VC+繪圖基礎(chǔ)掌握控制臺(tái)應(yīng)用程序以及調(diào)用MFC的圖形程序的上機(jī)操作步驟；掌握MFC基本繪圖類及成員函數(shù)的編程操作步驟。4課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3（二）多邊形的填充熟練掌握區(qū)域四鄰接點(diǎn)或八鄰接點(diǎn)種子填充算法及編程實(shí)現(xiàn)。2課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3（三）幾何圖形裁剪掌握線段裁剪的Cohen-SutherLand算法及編程實(shí)現(xiàn)。2課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3（二）實(shí)驗(yàn)要求每

10、次實(shí)驗(yàn)按照實(shí)驗(yàn)要求提交相應(yīng)圖形繪制成果及相關(guān)計(jì)算機(jī)程序等文件。實(shí)驗(yàn)計(jì)入期末成績(jī)。七、考核與成績(jī)?cè)u(píng)定注重學(xué)習(xí)過(guò)程考核，課程考核成績(jī)按平時(shí)成績(jī)和期末成績(jī)相結(jié)合進(jìn)行綜合評(píng)定，總評(píng)成績(jī)采用百分制，綜合評(píng)定方法如下：總評(píng)成績(jī) = 平時(shí)成績(jī) + 期末成績(jī)1、平時(shí)成績(jī)：50分主要包括課后作業(yè)，重點(diǎn)考察學(xué)生對(duì)基本理論和方法的掌握情況，含平時(shí)上課表現(xiàn)、考勤、答質(zhì)疑情況。2、期末成績(jī)：50分主要包括編程作業(yè)，重點(diǎn)考查學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)及實(shí)際編程操作能力。課程目標(biāo)平時(shí)成績(jī)分?jǐn)?shù)比例期末成績(jī)分?jǐn)?shù)比例課程學(xué)分達(dá)成度評(píng)價(jià)方法課程目標(biāo)12020分目標(biāo)達(dá)成度=0.5*（分目標(biāo)試題平均分/分目標(biāo)試題總分）+0.5*（分

11、目標(biāo)平時(shí)成績(jī)）/分目標(biāo)平時(shí)成績(jī)總分課程目標(biāo)21515課程目標(biāo)315153、成績(jī)等級(jí)按照分?jǐn)?shù)分為優(yōu)秀、良好、中、及格、不及格5個(gè)等次，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為5個(gè)等級(jí)，各等級(jí)對(duì)應(yīng)分?jǐn)?shù)段如下表：成績(jī)等次優(yōu)秀良好中等及格不及格成績(jī)90100809079806070059八、課程目標(biāo)達(dá)成度評(píng)價(jià)課程目標(biāo)達(dá)成度評(píng)價(jià)包括兩個(gè)部分：對(duì)整個(gè)班級(jí)進(jìn)行分目標(biāo)和總目標(biāo)達(dá)成度評(píng)價(jià),對(duì)每個(gè)學(xué)生進(jìn)行分目標(biāo)和總目標(biāo)達(dá)成度評(píng)價(jià)。具體計(jì)算方法如下：對(duì)整個(gè)班級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)課程分目標(biāo)達(dá)成度=（分目標(biāo)試卷平均得分*試卷成績(jī)占比+平時(shí)成績(jī)平均分*平時(shí)成績(jī)占比）/100。課程總目標(biāo)達(dá)成度=該課程學(xué)生總評(píng)成績(jī)平均值 / 100對(duì)每個(gè)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)單個(gè)學(xué)生分目標(biāo)

12、達(dá)成度=(該學(xué)生的分目標(biāo)得分*試卷成績(jī)占比+該學(xué)生的平時(shí)成績(jī)得分*平時(shí)成績(jī)占比) /100單個(gè)學(xué)生課程總目標(biāo)達(dá)成度=該學(xué)生總評(píng)成績(jī) /100 九、大綱編制說(shuō)明本課程教學(xué)大綱編撰的依據(jù)：1、北京建筑大學(xué)測(cè)繪工程專業(yè)2016版培養(yǎng)方案；2、北京建筑大學(xué)教學(xué)大綱制定與管理辦法 北建大教發(fā)20167號(hào)；3、中國(guó)工程教育認(rèn)證協(xié)會(huì).工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn). 2015.7；4、2012年高等教育本科專業(yè)目錄. 高等教育出版社.2012.10。十、教材及參考書目（一）建議教材1、孔令德. 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)教程（Visual C+版）. 北京：清華大學(xué)出版社，2008.（二）參考書目1、和青芳編著，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)原理及算法教程（Visual C+版）（第二版），清華大學(xué)出版社，出版時(shí)間2010.2、（美）赫恩 著，（美）巴克 著，蔡士杰，宋繼強(qiáng)，蔡敏 譯，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)（第三版） 電子工業(yè)出