计算机图形学基础与CAD开发 第1章 绪论
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可视化（Visualization）：是利用计算机图形学和图像 处理技术，将数据转换成图形或图像在屏幕上显示出来，并 进行交互处理的理论、方法和技术。比如：
科学计算可视化（温度场、应力应变可视化）； 海量数据可视化（将借助航天航空、遥感、加速器、CT （计算机断层扫描）、MRI（核磁共振）、计算机模拟（如核 爆炸）等手段获取的数据可视化。
• 自由曲线与曲面—概述、三次参数样条曲线、 Bézier 曲线、B样条曲线、自由曲线曲面在AutoCAD的应用
• 三维形体建模与图形处理—重点三维形体建模基础、三 维图形基本变换
• 三维CAD软件的二次开发技术—Pro/TOOLKIT开发技术、 Pro/E交互界面设计
课程概述
• 本课程的教学目标？ • 为什么要学习该课程？ • 如何学习该课程？
1.1.1 计算机图形学的发展
智能化设计与制造阶段--智能化设计与制造是由智能机器和人类专家共同组成的人机一体
化智能系统，在设计制造过程中能开展分析、推理、判断、构思和决 策一系列智能活动。通过人与智能机器的合作共事，去扩大、延伸和 部分地取代人类专家在设计制造过程中的脑力劳动，使得设计制造扩 展到柔性化、智能化和高度集成化。
② 特征造型理论和技术得到较快的发展，CAD/CAM 系统的集成化程度提高。（PRO/E、 I-DEAS、UG、 CATIA)；
③ 动画技术和自然景物模拟技术的研究更深入， 动画软件走俏。(3DS MAX、Flash )
景物模拟—分形法
自 然 景 物 模 拟 粒 子 系 统
—
④ 可视化技术、虚拟现实技术（环境模拟）的研究与应用 更加广泛。
图形理论和软
件系统(曲线曲 面、真实感生 成等）
博士论文：一个人 机通信的图学系统
20世纪90年代计算机图形学的研究和发展主要特点: ① 图形、 图像的研究日益结合。 许多商品化的
图形处理系统同时具有图形、 图像处理功能， 这样 的系统适应性、实用性更强。( AutoCAD、SolidEdge 、 Richno）
课程概述
• 本课程的教学目标？ • 为什么要学习该课程？ • 如何学习该课程？
如何学习该课程？
课堂教学 课后作业和上机实践 平时关注计算机图形学及CAD的发展。
课程考核方式：
评价环节
考核/评价细则
课 堂 情 况 （ 10 分 ）主要考核学生的纪律、学习态度等。
平时成绩
（6来自百度文库分）
平时作业（25分）
• 图形输入、输出设备—重点光栅显示器组成与工作原理 • 二维图形生成与图形处理—重点直线生成算法、二维图
形基本变换、裁剪算法、填充算法等 • AutoCAD的参数化绘图技术— AutoLISP参数化绘图技
术、 AutoLISP参数化绘图应用
学习目 录
• AutoCAD图形库管理系统设计与开发—图形库管理系统 的组成、 AutoCAD交互工作界面、对话框设计与驱动、 AutoCAD图形数据库开发
学理论、计算机技术、网络技术与管理科学的基础上，实 现制造企业、制造系统的全面数字化，其内涵包括三个层 面：以设计为中心的数字化制造技术、以控制为中心的数 字化制造技术、以管理为中心的数字化制造技术。
数字化设计制造是未来产品设计制造的必然趋势。 复杂度越高的产品，使用数字化设计制造的意义愈加重 大，但是实现设计制造全数字化、建立数字化企业是一 个相当复杂的系统工程。
计算机图形学基础与CAD开发
课程概述
• 本课程的教学目标？ • 为什么要学习该课程？ • 如何学习该课程？
本课程的教学目标
本课程使学生了解计算机图形学系统的组成和软硬件技术，了解 计算机图形学的发展、应用及当前的研究热点；掌握计算机处理二、三 维图形的基本理论与算法；培养学生计算机绘图的操作实践能力、计算 机图形处理及软件的二次开发能力，为今后从事计算机辅助设计、计算 机图形处理等方面的工作奠定必要的基础。
的综合掌握程度。学生根据任课教师提出的题目要求编写课程学习大 作业，最后评定课程大作业成绩。
教材：高等学校十三五规划教材《计算机图形学基础与CAD开发》,杜淑 幸主编，西安电子科技大学出版社，2018年9月。
第1章 绪论
1.1 计算机图形学与CAD的发展 1.2 计算机图形学与CAD系统的组成 1.3 计算机图形学与CAD的研究内容 1.4 其他相关技术
为什么要学习该课程？
设计制造数字化、智能化是产品设计发展的大趋势。 其理论基础就是传统图学、计算机图形学、应用数学、计 算机科学、网络技术、通信技术。
CAD是当前产品设计的主要技术和手段 计算机辅助绘图、计算机辅助设计、计算机辅助管理
在当前机械专业课程设置中，本科阶段少数几门相关CAD的 课程。
课程完成后，学生将具备以下知识和能力： 1. 掌握二、三维图形的计算机生成和处理的基本理论与知识； 2. 熟悉和掌握具备二、三绘图软件的二次开发能力； 3. 了解计算机图形学的发展和应用，具有不断学习新技术、新方法 的意识。
学习目 录
• 绪论—计算机图形学与CAD的发展、组成、研究内容以 及相关技术
1.1.1 计算机图形学与CAD的发展
1950年
1952年
1959年
显示器 数控铣床 平台式绘图机 滚筒式绘图机
被动式
80年代后
AutoCAD、PD、 I-DEAS Pro/E
90年代
硬件设备（光栅 1970～ 扫描显示器、数 1980 字化仪、绘图机)
1962年 交互式
(CAD）
Computer Graphics
主要考核学生对每堂课知识点的理解和掌握程度，计算全部作业的 平均成绩再按25%计入总成绩。
上机实践（25分）
主要考核学生对CAD二次开发内容的掌握程度，以及学生的动手实 践能力、知识的应用能力。
期末大作 业成绩 （40分）
课程大作业（40 分）
综合考核学生对计算机图形学基础理论知识以及CAD软件二次开发
虚拟现实技术：以图形、图像的可视化技术为依托的一 门技术。如虚拟装配与检测；虚拟城市规划；军事的虚拟训 练；虚拟手术；虚拟设计等
全球温度分布图
数据可视化
核医学成像
合成的螺旋星 云可见光
虚拟现实 技术
1.1.1 计算机图形学的发展
数字化设计制造阶段--数字化设计制造就是在交叉、融和、应用计算机图形
科学计算可视化（温度场、应力应变可视化）； 海量数据可视化（将借助航天航空、遥感、加速器、CT （计算机断层扫描）、MRI（核磁共振）、计算机模拟（如核 爆炸）等手段获取的数据可视化。
• 自由曲线与曲面—概述、三次参数样条曲线、 Bézier 曲线、B样条曲线、自由曲线曲面在AutoCAD的应用
• 三维形体建模与图形处理—重点三维形体建模基础、三 维图形基本变换
• 三维CAD软件的二次开发技术—Pro/TOOLKIT开发技术、 Pro/E交互界面设计
课程概述
• 本课程的教学目标？ • 为什么要学习该课程？ • 如何学习该课程？
1.1.1 计算机图形学的发展
智能化设计与制造阶段--智能化设计与制造是由智能机器和人类专家共同组成的人机一体
化智能系统，在设计制造过程中能开展分析、推理、判断、构思和决 策一系列智能活动。通过人与智能机器的合作共事，去扩大、延伸和 部分地取代人类专家在设计制造过程中的脑力劳动，使得设计制造扩 展到柔性化、智能化和高度集成化。
② 特征造型理论和技术得到较快的发展，CAD/CAM 系统的集成化程度提高。（PRO/E、 I-DEAS、UG、 CATIA)；
③ 动画技术和自然景物模拟技术的研究更深入， 动画软件走俏。(3DS MAX、Flash )
景物模拟—分形法
自 然 景 物 模 拟 粒 子 系 统
—
④ 可视化技术、虚拟现实技术（环境模拟）的研究与应用 更加广泛。
图形理论和软
件系统(曲线曲 面、真实感生 成等）
博士论文：一个人 机通信的图学系统
20世纪90年代计算机图形学的研究和发展主要特点: ① 图形、 图像的研究日益结合。 许多商品化的
图形处理系统同时具有图形、 图像处理功能， 这样 的系统适应性、实用性更强。( AutoCAD、SolidEdge 、 Richno）
课程概述
• 本课程的教学目标？ • 为什么要学习该课程？ • 如何学习该课程？
如何学习该课程？
课堂教学 课后作业和上机实践 平时关注计算机图形学及CAD的发展。
课程考核方式：
评价环节
考核/评价细则
课 堂 情 况 （ 10 分 ）主要考核学生的纪律、学习态度等。
平时成绩
（6来自百度文库分）
平时作业（25分）
• 图形输入、输出设备—重点光栅显示器组成与工作原理 • 二维图形生成与图形处理—重点直线生成算法、二维图
形基本变换、裁剪算法、填充算法等 • AutoCAD的参数化绘图技术— AutoLISP参数化绘图技
术、 AutoLISP参数化绘图应用
学习目 录
• AutoCAD图形库管理系统设计与开发—图形库管理系统 的组成、 AutoCAD交互工作界面、对话框设计与驱动、 AutoCAD图形数据库开发
学理论、计算机技术、网络技术与管理科学的基础上，实 现制造企业、制造系统的全面数字化，其内涵包括三个层 面：以设计为中心的数字化制造技术、以控制为中心的数 字化制造技术、以管理为中心的数字化制造技术。
数字化设计制造是未来产品设计制造的必然趋势。 复杂度越高的产品，使用数字化设计制造的意义愈加重 大，但是实现设计制造全数字化、建立数字化企业是一 个相当复杂的系统工程。
计算机图形学基础与CAD开发
课程概述
• 本课程的教学目标？ • 为什么要学习该课程？ • 如何学习该课程？
本课程的教学目标
本课程使学生了解计算机图形学系统的组成和软硬件技术，了解 计算机图形学的发展、应用及当前的研究热点；掌握计算机处理二、三 维图形的基本理论与算法；培养学生计算机绘图的操作实践能力、计算 机图形处理及软件的二次开发能力，为今后从事计算机辅助设计、计算 机图形处理等方面的工作奠定必要的基础。
的综合掌握程度。学生根据任课教师提出的题目要求编写课程学习大 作业，最后评定课程大作业成绩。
教材：高等学校十三五规划教材《计算机图形学基础与CAD开发》,杜淑 幸主编，西安电子科技大学出版社，2018年9月。
第1章 绪论
1.1 计算机图形学与CAD的发展 1.2 计算机图形学与CAD系统的组成 1.3 计算机图形学与CAD的研究内容 1.4 其他相关技术
为什么要学习该课程？
设计制造数字化、智能化是产品设计发展的大趋势。 其理论基础就是传统图学、计算机图形学、应用数学、计 算机科学、网络技术、通信技术。
CAD是当前产品设计的主要技术和手段 计算机辅助绘图、计算机辅助设计、计算机辅助管理
在当前机械专业课程设置中，本科阶段少数几门相关CAD的 课程。
课程完成后，学生将具备以下知识和能力： 1. 掌握二、三维图形的计算机生成和处理的基本理论与知识； 2. 熟悉和掌握具备二、三绘图软件的二次开发能力； 3. 了解计算机图形学的发展和应用，具有不断学习新技术、新方法 的意识。
学习目 录
• 绪论—计算机图形学与CAD的发展、组成、研究内容以 及相关技术
1.1.1 计算机图形学与CAD的发展
1950年
1952年
1959年
显示器 数控铣床 平台式绘图机 滚筒式绘图机
被动式
80年代后
AutoCAD、PD、 I-DEAS Pro/E
90年代
硬件设备（光栅 1970～ 扫描显示器、数 1980 字化仪、绘图机)
1962年 交互式
(CAD）
Computer Graphics
主要考核学生对每堂课知识点的理解和掌握程度，计算全部作业的 平均成绩再按25%计入总成绩。
上机实践（25分）
主要考核学生对CAD二次开发内容的掌握程度，以及学生的动手实 践能力、知识的应用能力。
期末大作 业成绩 （40分）
课程大作业（40 分）
综合考核学生对计算机图形学基础理论知识以及CAD软件二次开发
虚拟现实技术：以图形、图像的可视化技术为依托的一 门技术。如虚拟装配与检测；虚拟城市规划；军事的虚拟训 练；虚拟手术；虚拟设计等
全球温度分布图
数据可视化
核医学成像
合成的螺旋星 云可见光
虚拟现实 技术
1.1.1 计算机图形学的发展
数字化设计制造阶段--数字化设计制造就是在交叉、融和、应用计算机图形