TeachingWs08CPP

Chair for Computer Aided Medical Procedures & Augmented Reality
Lehrstuhl für Informatikanwendungen in der Medizin & Augmented Reality

Projekt Systementwicklung: Bildverarbeitung und Computer-Graphik mit C++

von Prof. Dr. Nassir Navab, Christoph Bichlmeier, Tobias Blum, Oliver Kutter

Typ: Projekt Systementwicklung MODUL IN0012
Generelle Studienplaneinordnung: BS-INF PF ab 5
Anmeldung bei
Für die Anmeldung benötigen wir folgende Daten: Vorname, Name, Geburtsdatum, Matrikelnummer, Studiengang.
Vorbesprechung ist am 18.7.08 im Raum MI 03.13.010 um 14:15
Bei freien Plätzen ist auch eine spätere Anmeldung noch möglich


ECTS: 10 Credits
SWS: 6
Wöchentliches Treffen: dienstags, 16:00-18:00 Uhr im Raum MI 03.13.010
Computer pool: MI 03.13.008
Programmierberatung: freitags 14:15 - 15:15 Uhr im Raum MI 03.13.008 (hier stehen wir für Fragen zur Verfügung)

anatomyPuzzle game

weitere Beispiele vorheriger Semester

Inhalt

C++: Programmer's Weapon of Choice.
Insbesondere auf dem Gebiet der Computer Graphik (Game Programming, Medizinische Bildverarbeitung etc.) wird die Programmiersprache C++ der Alternative Java in jedem Fall vorgezogen. In diesem Systementwicklungsprojekt wird Wissen zur Programmierung mit C++ in den Bereichen Bildverarbeitung, 3D Computergraphik und die Schnittstelle zur Shaderprogrammierung (GPU) mit GLSL vermittelt. Für die Bearbeitung und Implementierungen werden Teams zu je zwei Personen gebildet. Die Aufgaben werden unter Windows mit Visual Studio bearbeitet.
Das Systementwicklungsprojekt ist in zwei Abschnitte unterteilt.
Im ersten Abschnitt werden im Rahmen einer Vorlesung folgende Themen behandelt
  1. Versionskontrolle mit SVN, IDE (Visual Studio),
  2. C++ Compiler, Linker/Einbinden von Bibliotheken, Debuggen, Standard Template Library, Präprozessor, Objektorientierung, Pointer, Felder und Strukturen
  3. Grundlagen der Bildverarbeitung: Effektfilter, Kantenfilter
  4. Grundlagen von OpenGL (3D Computer Grafik), OpenAL, OpenInventor, GUIs mit QT
  5. Shaderprogrammierung GLSL: Vertex Animation, Beleuchtung, Multipass-Rendering für Image Post Processing, GPU Raycasting
Zusätzlich bereitet jede Gruppe einen kurzen Vortrag zu einem Thema ihrer Wahl vor.

Im zweiten Abschnitt des Systementwicklungsprojekts wird sukzessive eine komplexere Aufgabenstellung (kleines interaktives Spiel) erarbeitet. Die hierfür benötigten Programmiertechniken bauen auf den in Abschnitt eins des Systementwicklungsprojekts erarbeitet Techniken auf.

Wöchentlicher Ablauf

  • Montag 12:00 – Abgabe der Aufgaben (SVN commit)
  • Dienstag 16:00-18:00 – Wöchentliches Treffen
  • Dienstag-Montag – Implementierung der Aufgaben in Teams
  • Dienstag Abend - Neues Aufgabenblatt ist online

Aufgaben (vorläufig)

Datum Thema Folien Aufgabe Merkblatt/Lösungshinweise
14.10.2008 14:00 - 15:00, Vorbesprechung      
21.10.2008 Hello World, Einführung in Visual Studio, Versionskontrolle SVN, Coding Guidelines C++ Einführung, SVN Blatt 1 Merkblatt, Merkblatt VS, Organisatorisches
28.10.2008 Bibliotheken, Standard Template Library STL, Bildverarbeitung Bibliotheken, Bildverarbeitung Blatt 2 Templates
04.11.2008 Qt, Videoverarbeitung Qt, OpenCV Blatt 3 Template, Video
11.11.2008 OpenGL Teil 1 3D Transformationen, OpenGL Intro, Licht Blatt 4  
18.11.2008 OpenGL Teil 2 Texturen, Blending, Nebel, Heightmaps Blatt 5 Texturen
25.11.2008 einfällt      
02.12.2008 OpenGL Teil 3 Function Pointer, Texture Mapping, Buffers, Partikel Blatt 6 Schwan
09.12.2008 GLSL GLSL Blatt 7 Template
16.12.2008 Präsentation des Konzepts für die studentischen Abschlussarbeit Szenegrapen    
         
13.01.2009 Zwischenpräsentation      
         
03.02.2009 Testat und Präsentation der Abschlussarbeit      

Voraussetzungen

Es wird grundlegendes C/C++ Wissen vorausgesetzt. Das Projekt Systementwicklung beinhaltet jedoch zu Beginn eine kurze Einführung in die C++ Programmiersprache. Konzepte der Programmierung und der Objektorientierung, soweit in "Einführung in die Informatik I & II" behandelt, werden vorausgesetzt.

Voraussetzungen für den Erhalt der ECTS-Punkte

  • Einreichung der Aufgaben in Teamarbeit von zwei Teilnehmern bis spätestens Montag 12:00 Uhr
  • Aktive Mitarbeit bei den wöchentlichen Treffen
  • Abgabe der Projektaufgabe
  • Teamarbeit
  • Bestehen eines 5min Testats
  • Es besteht die Möglichkeit bis 10 Wochen nach dem Vorbesprechungstermin zurückzutreten, um zu vermeiden mit "Nicht bestanden (nicht erschienen)" benotet zu werden.

Wichtige Literatur und Tutorials

C++ Tutorial

C++ Referenzen

OpenGL

  • Dave Shreiner, Mason Woo, Jackie Neider, OpenGL Programming Guide 'The Red Book' kann auch hier eingesehen werden (Achtung! Behandelt nicht die aktuellste OpenGL Revision). Grundlegendes Buch für die Open Graphics Library, einer Softwareschnittstelle zur Graphik Hardware. Behandelte Themen sind u.a. das Zeichnen geometrischer Objekte, Farben, der Einfluss auf Licht auf eine Szene, die Repräsentation von Kameras, mit der eine Szene betrachtet werden kann und auch Hardware-nähere Techniken wie Antialiasing, Texture Mapping, oder Framebuffer Control.
  • Randi J. Roost, John M. Kessenich, Barthold Lichtenbelt, OpenGL Shading Language 2nd ed.
  • http://www.opengl.org

QT

Weiterführende Literatur und Tutorials

C++ Tutorials

C++ Referenzen

Advanced Programming with C++

OpenGL

English Version

General content

The Systementwicklungsprojekt is intended to teach C++ for Image Processing, Computer Graphics and Harware based Shader programming (GPU). You will be confronted with a summary about the basics of C++ e.g. preprocessing, compiling, linking, the language itself, version control (SVN). Further topics will be GUIs with QT, 3D Computer Graphics with OpenGL/OpenInventor, Shader programming, Sound with OpenAL.

Prerequisites

The Projekt Systementwicklung requires basic knowledge in C++. The concepts of OO Programming and other concepts as conducted in the Introduction to CS lecture are assumed.

Schein requirements

Active participation in the weekly meeting, submission of the implementation of the weekly assignments of part I, teamwork, and the presentation of the final assigment.




TeachingForm
Title: Bildverarbeitung und Computer-Graphik mit C++
Professor: Prof. Dr. Nassir Navab
Tutors: Christoph Bichlmeier, Tobias Blum, Oliver Kutter
Type: Projekt Systementwicklung
Information: 10 ECTS credits
Term: 2008WiSe
Abstract: C++: Programmer's Weapon of Choice. Insbesondere auf dem Gebiet der Computer Graphik (Game Programming, etc.) wird die Programmiersprache C++ der Alternative Java in jedem Fall vorgezogen. In diesem Systementwicklungsprojekt wird Wissen zur Programmierung mit C++ in den Bereichen Bildverarbeitung, 3D Computergraphik und die Schnittstelle zur Shaderprogrammierung (GPU) vermittelt. Für die Bearbeitung und Implementierungen werden Teams zu je zwei Personen gebildet. Die Aufgaben werden unter Windows mit Visual Studio bearbeitet.


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