КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА Кафедра информационных технологий, факультет физико-математических и есте- ственных наук

КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА
Кафедра информационных технологий, факультет физико-математических и естественных наук
Обязательная дисциплина, привязанная к семестру.
Трудоемкость – 3 кредита, 2 часа лекций и 2 часа лабораторных занятий в неделю
Цель курса
Курс должен дать представление об основных задачах из следующих базовых разделов компьютерной графики: построение изображений, обработка изображений и
распознавание образов. Использование математического аппарата описания и анализа изображений позволяет реализовывать соответствующие алгоритмы на персональных компьютерах.
Содержание курса
Лекции
Тема 1. Классификация задач машинной графики, обработки изображений и распознавания образов. Виды данных, представленных в форме изображения. Векторная и растровая графика.
Тема 2. Технические средства визуального отображения. Цветовые системы RGB,
CMYK и HSV. Видеоподсистема персонального компьютера.
Тема 3. Дискретизация тоновых изображений. Использование преобразования
Фурье для анализа изображений.
Тема 4. Гистограммы и их выравнивание. Матрицы совместной встречаемости
уровней серого тона.
Тема 5. Линейная и нелинейная фильтрации изображений.
Тема 6. Использование примитивов для воспроизведения графических образов.
Тема 7. Принципы построения изображений трехмерных объектов.
Тема 8. Каркасная модель поверхности трехмерного тела. Алгоритмы удаления
невидимых линий.
Тема 9. Построение реалистических изображений методом трассировки лучей и
методом излучательности. Построение тоновых изображений методами закраски.
Тема 10. Сегментация тоновых изображений разделением по порогу, методом обнаружения границ и выделением областей путем наращивания.
Тема 11. Методы восстановления изображений по проекциям.
Тема 12. Описание изображений при помощи тетрарного дерева.
Тема 13. Бинарные деревья изображений. Алгоритмы расщепления - слияния. Построчечное кодирование изображений и граф смежности строк.
Тема 14. Способы хранения и сжатия графической информации. Форматы графических файлов.
Тема 15. Обработка двухуровневых изображений. Дискретизация и топология.
Тема 16. Алгоритмы построения контура. Растровое описание кривых и линий.
Тема 17. Алгоритмы заполнения контура по критерию четности и по критерию
связности. Алгоритмы прореживания.
Тема 18. Алгебраические и геометрические фракталы. Алгоритмы построения
множества Жюлиа и множества Мандельброта.
Лабораторные занятия
Тема 1. Построение изображения каркасной модели трехмерного тела.
1
Тема 2. Построение тоновых изображений методами закраски.
Тема 3. Алгоритмы удаления невидимых частей изображения трехмерного тела.
Тема 4. Выравнивание гистограммы тонового изображения.
Тема 5. Линейная фильтрация тонового изображения.
Темы контрольных работ
Промежуточный контроль знаний
Контрольная работа № 1.
Теоретические вопросы. Темы 1-5.
Примеры вопросов.
1. В чем состоит различие цветовых систем RGB, CMYK и HSV?
2. Как можно использовать преобразования Фурье для определения частоты выборки?
3. В чем состоит принцип алгоритма выравнивания гистограммы?
Контрольная работа № 2.
Теоретические вопросы. Темы 6-14.
Примеры вопросов.
1. Каким набором данных описывается каркасная модель трехмерного тела?
2. Чем отличаются алгоритмы закраски Гуро и Фонга?
3. Как можно использовать тетрарное дерево для сжатия изображений?
Итоговый контроль знаний.
Контрольная работа № 3.
Теоретические вопросы. Темы 15-18 и остаточный контроль знаний по темам 4, 7,
9, 11, 12.
Примеры вопросов.
1. На каких основных принципах основываются алгоритмы заполнения контура?
2. Как можно построить множество Мандельброта?
Литература
Обязательная
1. Павлидис Т. Алгоритмы машинной графики и обработки изображений. - М.:
Радио и связь, 1983.
2. Роджерс Д., Адамс Дж. Математические основы машинной графики. - М.:
Мир, 2001.
Дополнительная
1. Роджерс Д. Алгоритмические основы машинной графики. - М.: Мир, 1989.
2. Шикин Е.В., Боресков А.В. Компьютерная графика. Динамика, реалистические изображения. - М.: Диалог-МИФИ, 1995.
3. Шикин Е.В., Боресков А.В. Компьютерная графика. Полигональные модели. М.: Диалог-МИФИ, 2001.
4. Баяковский Ю.М. Курс компьютерной графики.- http://graphics.cs.msu.su/
courses/cg01b/.
Программу составил:
Фомин Максим Борисович,
кандидат физико-математических наук, доцент,
кафедра информационных технологий,
факультет физико-математических и естественных наук
2