Grafika interaktywna i wizualizacja 3D

Politechnika Gdańska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”
KONSPEKT PRZEDMIOTU
DRUGIEGO POZIOMU STUDIÓW STACJONARNYCH
Nazwa przedmiotu Grafika interaktywna i wizualizacja 3D
Skrót:
Semestry:
Punkty ECTS:
I
Rodzaj przedmiotu:
Liczba godzin w semestrze:
Wykład
Semestr I
15
Strumień/profil:
chemia w medycynie
kierunkowy w strumieniu EWM
Ćwiczenia
Laboratorium
15
elektronika w medycynie
X
Osoba odpowiedzialna za przedmiot:
Imię:
Mariusz
E-mail: [email protected]
Projekt
fizyka w medycynie
Nazwisko:
Telefon:
GIWD
Seminarium
3
Łącznie
30
informatyka w medycynie
Kaczmarek
0583472678
Lokal:
106 AE WETI
Cele przedmiotu:
Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z wybranymi technikami i standardami używanymi w grafice komputerowej
oraz stosowanymi w wizualizacji danych wielowymiarowych uzyskiwanych np. z obrazowych metod diagnostycznych w
medycynie, badań nieniszczących w przemyśle, jak również rozwinięcie zdobytej do tej pory wiedzy z zakresu
programowania o metody wykorzystujących dedykowane biblioteki DirectX oraz OpenGL. Ważnym celem szczegółowym
jest ukazanie możliwości współczesnych komputerów i środowisk programowania. Zakłada się, że przedstawiane treści
kształcenia w zakresie tego przedmiotu powinny zachęcać do samodzielnego poszerzania wiedzy z wykorzystaniem
udostępnionych w ramach przedmiotu elementów edukacji na odległość jak i innych zasobów elektronicznych.
Spodziewane efekty kształcenia - umiejętności i kompetencje:
- zainstalowania i skonfigurowania środowiska programistycznego dla języka programowania (Java, C++, PHP, VRML),
- napisania programu definiującego scenę z elementami interakcji w języku VRML,
- rozwiązywanie prostych problemów obliczeniowych i przetwarzania danych z wykorzystaniem utworzonego
oprogramowania,
- napisania prostego programu w języku C++ z wykorzystaniem biblioteki DirectX lub OpenGL,
- wyszukiwania i wykorzystywania dostępnych bibliotek programistycznych (API, class libraries),
- rozwiązywanie prostych problemów obliczeniowych (transformacja sceny) i przetwarzania danych z wykorzystaniem
utworzonego oprogramowania,
- napisania prostego programu w ActionScript 3.0 Macromedia Flash, wykorzystującego interakcję z użytkownikiem.
Karta zajęć - wykład
Lp.
Zagadnienie
Poziom
wiedzy
A
B
C
1.
2.
3.
4.
5.
Wizualizacja naukowa a wizualizacja informacji - pojęcia
podstawowe
Pojęcia: grafika komputerowa a grafika interaktywna
Reprezentacja i modelowanie obiektów 3D w pamięci komputera –
podstawowe techniki
Manipulowanie przestrzenią 3D: transformacje współrzędnych
Modelowanie obiektów 3D w pamięci komputera, skanery 3D
obiektów rzeczywistych
X
6.
Materiał przygotowany w trakcie realizacji projektu
„Przygotowanie i realizacja kierunku inżynieria biomedyczna –
studia międzywydziałowe”, współfinansowanego przez Unię
Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.
umiejętności
D
E
Liczba
godzin
0,33
X
X
1
1
X
X
1
1
X
1
Politechnika Gdańska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
Techniki obrazowania 3D w medycynie - Volume Rendering
Wirtualna endoskopia, Image Guided Surgery
Obrazy wielomodalne – techniki pozyskiwania danych
Open GL - możliwości i ograniczenia
Programowanie Open GL i API, dostępne biblioteki
Języki prezentacji scen 3D
Języki prezentacji scen 3D - VRML - wprowadzenie do
programowania
VRML a interakcja z użytkownikiem
Programowanie Flash - wprowadzenie
Programowanie Flash – ActionScript 2.0, 3.0
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Karta zajęć - laboratorium
Zagadnienie
Lp.
2.
3.
4.
5.
1
1
0,67
Razem: 15
Poziom
wiedzy
A
B
C
1.
1
1
1
1
1
1
1
Modelowanie 3D w środowisku Amapi 3.0 z wykorzystaniem skanera
3D Microscribe
Modelowanie 3D w środowisku VRML, definiowanie sceny 3D
Modelowanie 3D w środowisku VRML, definiowanie interakcji z
użytkownikiem
Metody modelowania numerycznego procesów cieplnych w
środowisku SDRC IDEAS 9.0
Projektowanie scen 3D przy użyciu oprogramowania BLENDER –
sceny statyczne
Liczba
godzin
umiejętności
D
E
X
3
X
X
3
3
X
3
X
3
Razem: 15
Próg zaliczenia:
Semestr: I
z wykładu
Egzamin
z ćwiczeń
Warunki zaliczenia przedmiotu
z laboratorium z projektu
31/60
z seminarium
Z CAŁOŚCI
51/100
Opis form zaliczenia
Wykład (semestr I)
Id
Termin
1
Egzamin
Laboratorium (semestr I)
Id
Termin
1
Ćwiczenie 1
2
Ćwiczenie 2
3
Ćwiczenie 3
4
Ćwiczenie 4
5
Ćwiczenie 5
Punkty
40
Razem: 40
Zakres
Test z zakresu zagadnień 1-16, według planu wykładu
Punkty
12
12
12
12
12
Razem: 60
Zakres
Zrealizowane zadania wg programu ćwiczenia laboratoryjnego nr 1
Zrealizowane zadania wg programu ćwiczenia laboratoryjnego nr 2
Zrealizowane zadania wg programu ćwiczenia laboratoryjnego nr 3
Zrealizowane zadania wg programu ćwiczenia laboratoryjnego nr 4
Zrealizowane zadania wg programu ćwiczenia laboratoryjnego nr 5
Uwagi dotyczące kryteriów zaliczenia:
Student musi zaliczyć egzamin z zagadnień teoretycznych z wykładów. Z części praktycznej (laboratorium) musi uzyskać co
najmniej 31 punktów na 60 możliwych. W ramach tego przedmiotu najbardziej istotne jest zdobycie umiejętności opisu
scen i obiektów 3D. Poznanie możliwości ich przekształcania i modyfikacji. Do tego celu potrzebna jest praktyczna
Materiał przygotowany w trakcie realizacji projektu
„Przygotowanie i realizacja kierunku inżynieria biomedyczna –
studia międzywydziałowe”, współfinansowanego przez Unię
Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.
Politechnika Gdańska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”
znajomość algorytmów i zdolność ich implementacji w językach prezentacji scen 3D np. vrml. Na ocenę będzie miała
wpływ kreatywność i zaangażowanie studenta podczas realizacji zadań w ramach danego ćwiczenia laboratoryjnego.
Lp.
1.
Przedmiot
Technologie
informacyjne
2.
Metody i techniki
programowania
3.
Metody
przetwarzania
obrazów
Przedmioty wyprzedzające wraz z wymaganiami wstępnymi
Zakres
1. Uruchamianie aplikacji
1.1. Uruchamianie aplikacji z linii poleceń (terminal)
1.2. Uruchamianie aplikacji z poziomu interfejsu graficznego systemu operacyjnego
2. Konfiguracja komputera
2.1. Instalowanie oprogramowania
2.2. Ustawianie zmiennych środowiska
1. Budowa programu w programowaniu strukturalnym
1.1. Zmienne, typy danych, funkcje
1.2. Instrukcje sterujące
1.3. Kompilacja i wykonywanie programów
1.4. Podstawowe struktury danych
1.5. Umiejętność przejścia od pomysły, przez algorytm do programu
2. Budowa programu w programowaniu obiektowym
2.1. Projektowanie i zapis klas
2.2. Tworzenie i wykorzystywanie obiektów
2.3. Elementy paradygmatu obiektowego (abstrakcja, hermetyzacja, dziedziczenie,
polimorfizm)
2.4. Wykorzystywanie bibliotek klas
1. Znajomość formatów plików graficznych
2. Przekształcenia geometryczne, filtracja metody kompresji obrazów
Metody dydaktyczne:
Wykład prowadzony będzie z wykorzystaniem projektora, za pomocą którego, nauczyciel zaprezentuje slajdy, ukazujące
treści przedmiotu. Ważniejsze problemy ilustrowane będą pokazami tworzonych i uruchamianych programów.
Praktyczną ilustracją materiału przedstawianego w czasie wykładów są zajęcia laboratoryjne. Każdy student będzie miał do
dyspozycji komputer, na którym zainstaluje oprogramowanie wskazane przez prowadzącego laboratorium. Następnie
realizował będzie, zgodnie z ustalonymi terminami spotkać, kolejne ćwiczenia laboratoryjne. Do każdego ćwiczenia
laboratoryjnego udostępniona zostanie (na platformie edukacji na odległość) szczegółowa instrukcja z przykładami. Po
zapoznaniu się z instrukcją student wykona w sali laboratoryjnej kolejne zadania danego ćwiczenia (pod opieką i z pomocą
prowadzącego). Ocenie podlegać będzie przygotowanie studenta do zajęć i realizacja zadań wyznaczonych do
samodzielnego wykonania w czasie ćwiczenia. Zajęcia laboratoryjne rozpoczną się w trzecim tygodniu wykładów.
Wykaz literatury podstawowej:
1. Materiały do przedmiotu opracowane w formie edukacji na odległość, dostęp: http://uno.biomed.gda.pl
2. A. Watt, 3D Computer Graphics, 3nd edition, Addison-Wesley, 2000.
3. J. Zabrodzki (red.), Grafika Komputerowa, metody i narzędzia, WNT 1994.
4. D. Vogeleer: Makromedia Flash 8 Professional. Księga Experta, Wydawnictwo Helion, 2006
Wykaz literatury uzupełniającej:
1. http://www.opengl.org/documentation/specs/version2.0/glspec20.pdf
2. http://www.glprogramming.com/red/
3. K. Dabkowski: VRML 97. Trzeci wymiar sieci., MIKOM, 1998
4. T. Roosendaal, S. Selleri, Blender 2.3. Oficjalny podręcznik, Helion, 2005
Materiał przygotowany w trakcie realizacji projektu
„Przygotowanie i realizacja kierunku inżynieria biomedyczna –
studia międzywydziałowe”, współfinansowanego przez Unię
Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.