Компьютерная графика



Скачать 77.41 Kb.
Дата08.04.2013
Размер77.41 Kb.
ТипДокументы
Наименование дисциплины: Компьютерная графика

Направление подготовки: 010400 Прикладная математика и информатика

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная

Автор: ст. преподаватель, кафедры информационные сетевые технологии Легков Н.В.
1.Целями освоения дисциплины «Компьютерная графика» является: приобретение знаний и умений в соответствии с ФГОС ВПО, содействует формированию мировоззрения и развитию способности понимать и применять в исследовательской и прикладной деятельности современный математический аппарат. Кроме того, дисциплина должна обеспечивать развитие логического, эвристического и алгоритмического мышления и давать представление о месте и роли математики в современном мире, мировой культуре и истории. Цель дисциплины «Компьютерная графика» – изучение теоретических основ компьютерной графики и получение практических навыков работы с графическими пакетами.
2.Дисциплина «Компьютерная графика» относится к математическому и естественно-научному циклу (Б2.) вариативная часть. Это обязательный курс для студентов 3 курса, читается в 6 семестре.

Основу курса составляют растровые алгоритмы построения графических примитивов и параметрически заданных кривых, алгоритмы отсечения отрезков и многоугольников, дискретизация, фильтрация изображений, алгоритмы нахождения границ, выделения объектов на фоне, квантование полутоновых и цветных изображений, алгоритмы сжатия изображений. Приступая к изучению компьютерной графики, студент должен изучить курсы «Алгебра и геометрия», «Математический анализ», «Основы программирования». Вместе с тем, такие личностные характеристики как общая образованность, организованность и трудолюбие, самостоятельность, настойчивость в достижении цели необходимы при освоении дисциплины.

3.В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

Знать:

постановки задач компьютерной графики;

основные алгоритмы растеризации графических примитивов и параметрически заданных кривых, алгоритмы отсечения отрезков и многоугольников, алгоритмы дискретизации, алгоритмы фильтрации изображений, алгоритмы нахождения границ, алгоритмы выделения объектов на фоне, алгоритмы квантования полутоновых и цветных изображений, алгоритмы сжатия изображений;

Уметь:

применять полученные знания в области разработки и реализации алгоритмов компьютерной графики.



Владеть:

практическими навыками в использовании основных программных графических пакетов;.


4.Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108 часов.

5.
Содержание дисциплины:




п/п

Раздел дисциплины

1

Основные понятия. Представление цвета в машинной графике

Пояснение о записях алгоритмов. Растровая и векторная графика. Понятие растра. Представление цвета в машинной графике. Цветовая модель RGB. Цветовая система CIE XYZ и диаграмма цветности CIE. Преобразования между CIE XYZ и RGB. Цветовые модели: CIE L*u*v*, CIE L*a*b*, CMY, CMYK, HSV, HLS, Y**, YUV, YPbPr, YCbCr и YIQ

2

Современные аппаратные средства растровой графики

Основные понятия. Устройства ввода: сканеры, цифровые фотоаппараты и видеокамеры. Устройства вывода: дисплеи на ЭЛТ, жидкокристаллические дисплеи и другие типы дисплеев; Проекторы; Принтеры. Архитектура графической подсистемы ПК: архитектура, представление изображений, программный интерфейс.

3

Алгоритмы растеризации отрезков, окружностей и эллипсов

Введение в растеризацию кривых. Изображение отрезка с целочисленными координатами концов. Цифровой дифференциальный анализатор. Алгоритм Брезенхема. Алгоритм Кастла-Питвея. Изображение отрезка с нецелочисленными координатами концов. Изображение окружностей. Алгоритм Брезенхема. Изображение эллипсов. Построение по неявной функции. Построение путем сжатия окружности.

4

Параметрические кривые и их растеризация

Интерполяция сплайнами. Аппроксимация. Кривые Безье. Свойства кривых Безье. Растеризация кривых Безье. Сплайны, составленные из кривых Безье. B-сплайны.

5

Отсечение отрезков и многоугольников

Отсечение отрезков: алгоритм Сазерлэнда-Коэна, алгоритм средней точки, алгоритм Цируса-Бека, алгоритм Лианга-Барского. Отсечение многоугольников.

6

Заполнение многоугольников и областей

Растеризация многоугольников: алгоритм со списком реберных точек, алгоритм со списком активных ребер, алгоритм с операцией XOR, исключительные случаи, алгоритм с операцией XOR с перегородкой. Заполнение с затравкой.

7

Дискретизация. Антиалиасинг. Геометрические преобразования растровых изображений

Дискретизация. Теорема Найквиста-Котельникова. Искажение сигнала и борьба с этим эффектом. Антиалиасинг. Растеризация с антиалиасингом. Алгоритм Гупты-Спрулла. Алгоритм Ву. Геометрические преобразования растровых изображений. Подход Веймана. Разложение преобразований в композицию более простых.

8

Фильтрация изображений

Линейные фильтры: определение, сглаживающие фильтры, контрастоповышающие фильтры, разностные фильтры. Нелинейные фильтры: примеры нелинейных фильтров, морфологические операторы .

9

Нахождение границ

Поиск границ на основе градиента: анализ длины градиента, учет направления градиента. Поиск границ на основе лапласиана.

10

Выделение объекта на фоне

Алгоритм "Волшебная палочка". Алгоритм "Умные ножницы". Сегментация при помощи разрезов на графах.

11

Алгоритмы повышения количества оттенков (псевдотонирования)

Актуальность задачи аппроксимации полутонового изображения двухуровневым. Простой алгоритм аппроксимации полутонов. Алгоритм упорядоченного размытия. Алгоритм рассеивания ошибок Флойда-Стейнберга.

12

Алгоритмы квантования для полутоновых и цветных изображений.

Алгоритм равномерного разбиения цветового пространства. Алгоритм разбиения по частоте вхождения: идея алгоритма, метод разбиения цветового куба - локально отсортированный поиск. Алгоритм медианного сечения. Методы кластеризации для квантования изображений: метод K-средних, метод связности графа, иерархический метод, обобщенный метод K-средних или метод динамических сгущений.

13

Алгоритмы сжатия изображений без потерь

Необходимость сжатия изображений. Несуществование идеального алгоритма. Алгоритмы кодирования длины повторения (RLE): RLE - битовый уровень, RLE - байтовый уровень. Словарные алгоритмы: алгоритм LZ77, алгоритм LZW. Алгоритмы статистического кодирования: Алгоритм Хаффмена. Арифметическое кодирование.

14

Сжатие изображений с потерями

Необходимость сжатия с потерями. Оценка потерь. Изображение как функция: дискретное Преобразование Фурье, дискретное косинусное преобразование. Алгоритм сжатия изображений JPEG. Вейвлет-преобразование. Фрактальное сжатие.


6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

а) основная литература:

1.Gonzalez R. C., Woods R. E
Digital Image Processing.- 3rd edition
Upper Saddle River, NJ, USA: Prentice-Hall, Inc., 2006

2.T. H. Cormen, C. E. Leiserson, R. L. Rivest, C. Stein
Introduction to Algorithms
The MIT Press and McGraw-Hill Book Company, 2001

3.Jain A. K., Murty M. N., Flynn P. J
Data clustering: a review

4.MacKay D. J. C
Information Theory, Inference, and Learning Algorithms

5.Mortensen E. N., Barrett W. A
Intelligent scissors for image composition
SIGGRAPH 95.- New York, NY, USA: ACM Press, 1995.- Pp. 191-198

6.W. H. Press, S. A. Teukolsky, W. T. Vetterling, B. P. Flannery
Numerical Recipes in C: The Art of Scientific Computing
Cambridge University Press, 1992

7.Oppenheim A. V., Schafer R. W., Buck J. R
Discrete-time signal processing.- 2nd edition
Upper Saddle River, NJ, USA: Prentice-Hall, Inc., 1999

8.Pratt W. K
Digital Image Processi ng: PIKS Inside
New York,NY, USA: John Wiley & Sons, Inc., 2001

9.Wallace G. K
The JPEG still picture compression standard
Commun. ACM.- 1991.- Vol. 34, no. 4.- Pp. 30-44

10.Weiman C. F. R
Continuous anti-aliased rotation and zoom of raster images
SIGGRAPH Comput. Graph. - 1980.- Vol. 14, no. 3.- Pp. 286-293

11.Welch T. A
A technique for high-performance data compression
IEEE Computer.- 1984.- Vol. 17, no. 6.- Pp. 8-19

12.Wolberg G
Digital Image Warping
Los Alamitos, CA, USA: IEEE Computer Society Press, 1994

13.Wright W. D
A re-determination of the trichromatic coefficients of the spectral colors
Trans. Optical Soc. - 1928.- Vol. 30, no. 4.- Pp. 141-164

14.Wu X
An effcient antialiasing technique
SIGGRAPH 91.- New York, NY, USA: ACM Press, 1991.- Pp. 143-152

15.Ziv J., Lempel A
A universal algorithm for sequential data compression

16.Ziv J., Lempel A
Compression of individual sequences via variable-rate coding

б)дополнительная литература:

1.Бахвалов Н. С., Жидков Е. П., Кобельков Г. М
Численные методы. Учебное пособие. - 4-е издание
М.- СПб.: Физматлит, Невский диалект, Лаборатория базовых знаний, 2003

2.Ватолин Д. С
Алгоритмы сжатия изображений
Издательский отдел ВМиК МГУ им. М.В. Ломоносова, 1999

3.Колмогоров А. Н., Фомин С. В
Элементы теории функций и функционального анализа
М.: Наука, 1976

4.Кристофидес Н
Теория графов, алгоритмический подход
Мир, 1978

5.Липкин И. А
Основы статистической радиотехники, теория информации и кодирование
Сов.радио, 1978

6.Липский В
Комбинаторика для программистов
Мир, 1988

7.Препарата Ф., Шеймос М
Вычислительная геометрия. Введение
Мир, 1989

8.Роджерс Д., Адамс Д
Математические основы машинной графики
Мир, 2001

9.Ярославский Л. П
Введение в цифровую обработку изображений
М.: Сов. радио, 1979

10.Adams M. D
The JPEG-2000 still image compression standard

11.Adobe Systems Inc. PostScript language reference.- 3rd edition
Boston, MA, USA: Addison-Wesley Longman Publishing Co., Inc., 1999

12.Barnsley M. F., Sloan A. D
A better way to compress images
BYTE.- 1988.- January.- Pp. 215-223

13.Bayer B. E
An optimum method for two level rendition of continuous-tone pictures
IEEE International Conference on Communications, Conference Record.- Seattle,Washington, USA: 1973.- June 11-13.- Pp. 11-15

14.Bezier P. E
Emploi des machines a commande numerique
Masson et Cie., 1970

15.Boykov Y., Jolly M.P
Interactive graph cuts for optimal boundary and region segmentation of objects in n-d images
Proc. IEEE Int. Conf. on Computer Vision.- Vol. 1.- Vancouver, Canada: 2001.- Pp. 105-112

16.Bresenham J
Algorithm for computer control of a digital plotter
IBM Systems Journal. - 1965.- Vol. 4, no. 1.- Pp. 25-30

17.Bresenham J
A linear algorithm for incremental digital display of circular arcs
Commun. ACM.- 1977.- Vol. 20, no. 2.- Pp. 100-106

18.Canny J
A computational approach to edge detection
IEEE Trans. Pattern Anal. Mach. Intell.- 1986.- Vol. 8, no. 6.- Pp. 679-698

19.Castle C. M. A., Pitteway M. L
An effcient structural technique for encoding best-fit straight lines
Comput. J. - 1987.- Vol. 30, no. 2.- Pp. 168-175

20.Chui C. K
An introduction to wavelets
San Diego, CA, USA: Academic Press Professional, Inc., 1992

21.CIE. Colorimetry. official recommendation of the international commission on illumination: Tech. Rep. 15.2
Vienna, Austria: Bureau Central de la CIE, 1986

22.Cohen E., Lyche T., Riesenfeld R. F
Discrete B-splines and subdivision techniques in computer-aided geometric design and computer graphics
Computer Graphics and Image Processing.- 1980.-October.- Vol. 14, no. 2.- Pp. 87-111

23.M. de Berg, M. van Kreveld, M. Overmars, O. Schwartzkopf
Computational Geometry: Algorithms and Applications
Springer, 2000

24.J. Foley, A. van Dam, S. K. Feiner, J. F. Hughes
Computer Graphics. Principles and Practice. 2nd edition in C
Addison-Wesley, 1996

25.Cyrus M., Beck J
Generalized two- and three-dimensional clipping
Computers and Graphics.- 1978.- Vol. 3, no. 1.- Pp. 23-28

26.de Casteljau P
Outillages methodes calcul
Tech. rep. A. Citroen, Paris, 1959

27.Diday E
The dynamic clusters method in nonhierarchical clustering
International Journal of Computer and Information Sciences.- 1973.-March.- Vol. 2, no. 1.- Pp. 61-88

28.Farin G
Curves and surfaces for CAGD: a practical guide
San Francisco, CA, USA: Morgan Kaufmann Publishers Inc., 2002

29.Feibush E. A., Levoy M., Cook R. L
Synthetic texturing using digital filters
SIGGRAPH 80.- New York, NY, USA: ACM Press, 1980.- Pp. 294-301

30.Floyd R. W., Steinberg L
An adaptive algorithm for spatial gray-scale
Proceedings Society Information Display. - 1976.- Vol. 17, no. 2.- Pp. 75-78

31Y. Fisher
Fractal Image Compression: Theory and Application
New York, NY, USA: Springer Verlag, 1995

32.Guild J
The colorimetric properties of the spectrum
Philosophical Trans. Royal Soc. London.- 1931.- Vol. A230.- Pp. 149-187

33.Gupta S., Sproull R. F
Filtering edges for gray-scale displays
SIGGRAPH 81.- New York, NY, USA: ACM Press, 1981.- Pp. 1-5

34.Heckbert P
Color image quantization for frame buffer display
SIGGRAPH 82.- New York, NY, USA: ACM Press, 1982.- Pp. 297-307

35.Huffman D
A method for the construction of minimum-redundancy codes

36.Liang Y.-D., Barsky B. A
A new concept and method for line clipping
ACM Trans. Graph. - 1984.- Vol. 3, no. 1.- Pp. 1- 22

37.Roetling P. G., Holladay T. M
Tone reproduction and screen design for pictorial electrophotographic printing
Journal of Applied Photographic Engineering.- 1979.- Vol. 15, no. 4.- Pp. 179-182

38.Rothstein J., Weiman C
Parallel and sequential specification of a context sensitive language for straight lines on grids
Computer Graphics and Image Processing.- 1976.-March.- Vol. 5, no. 1.- Pp. 106-124

39.Schroder P., Zorin D
Subdivision for modeling and animation

40.Sutherland I. E., Hodgman G. W
Reentrant polygon clipping
Commun. ACM.- 1974.- Vol. 17, no. 1.- Pp. 32-42

Похожие:

Компьютерная графика iconКомпьютерная графика 2 Whirlwind (1951) 2
Компьютерная графика (также машинная графика) — область деятельности, в которой компьютеры используются как для синтеза изображений,...
Компьютерная графика iconКомпьютерная графика
Дисциплина «Компьютерная графика» относится к вариативной части профессионального цикла. Это курс по выбору для студентов 3 курса,...
Компьютерная графика iconКомпьютерная графика
Дисциплина «Компьютерная графика» относится к базовой части профессионального цикла это обязательный курс для студентов 4 курса,...
Компьютерная графика iconПрограмма кружка «Компьютерная графика»
Кружок «Компьютерная графика» объединяет учащихся 8 – 9 классов, желающих углубленно освоить современные компьютерные технологии,...
Компьютерная графика iconГлоссарий «Компьютерная графика»
Компьютерная графика это способ представления информации об объектах, закономерностях и свойствах окружающего мира в виде графического...
Компьютерная графика iconРабочая программа по технологии курс «Компьютерная графика»
Залогова Л. А. Компьютерная графика. Элективный курс: Учебное пособие. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2005
Компьютерная графика iconКомпьютерная графика
Компьютерная графика сейчас стала основным средством связи между человеком и компьютером, постоянно расширяющим сферы своего применения,...
Компьютерная графика iconКомпьютерная графика и анимация Само понятие "компьютерная графика"
ПК, методы вычислительной математики и т п. Машина наглядно изображает такие сложные геометрические объекты, которые раньше математики...
Компьютерная графика iconПримерная программа дисциплины " компьютерная геометрия и графика"
В результате изучения дисциплины “Компьютерная геометрия и графика” студентом должны быть приобретены следующие знания, умения и...
Компьютерная графика iconА. А. Немеров Компьютерная графика Лабораторный практикум
В пособии приводится описание 4 лабораторных работ по дисциплине «Компьютерная графика», приводится порядок выполнения работ. Содержатся...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org