計算機圖形學與圖形圖像處理技術

崔煜昆

摘 要：本文介紹了計算機圖形學的研究內容、發展歷史、圖形系統的組成和功能、應用領域以及真實感圖形的實現技術，對圖形學的基本內容進行了概括，為讀者展現了有關計算機圖形學與圖形圖像處理技術。

關鍵詞：計算機；圖形學；圖形圖像；處理技術

中圖分類號：TP391.41 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）10-0040-01

計算機圖形學的發展極大的方便了人們的生活，對社會的各個方面也發揮了巨大的作用，比如在導航、電力系統、飛機、船舶等的應用。因此掌握這一技術對生產生活具有現實意義。

1 計算機圖形系統的組成

計算機圖形系統由硬件設備和相應的圖形圖像軟件系統這兩部分組成。高質量的計算機圖形軟件與高性能計算機圖形硬件設備無法分離。圖形系統硬件通常由圖形處理器、圖形輸出設備和輸入設備組成。圖形處理器是圖形系統結構的重要組成部分，是計算機和顯示終端之間的連接器。圖形處理器具有存儲和操作圖形的能力，可以進行大部分的圖形功能計算，這也大大降低了CPU的負擔，從而提高了系統的顯示能力和速度。

最常用的圖形輸入設備是鍵盤和鼠標。人們一般通過一些圖形軟件用鍵盤和鼠標直接在屏幕上定位和輸入圖形。數據手套是通過傳感器和天線發送手指的位置和方向的信息。這些輸入設備在虛擬現實場景的構建和漫游中特別有用。光筆是檢測光的裝置，它直接在屏幕上操作，拾取位置。

圖形輸出設備是一種可以快速生成和處理圖形的顯示系統，以及將圖形永久存儲在介質上的圖形系統，包括顯示器、繪圖儀、打印機等。CAD和CAM是現代工業中最廣泛使用和流行的計算機圖形工具。電腦圖形廣泛應用于建筑設計、室內建筑設計、機械產品設計等，包括飛機、汽車、汽車、船舶。

隨著計算機系統、圖形輸入/輸出設備的發展，在電子工業設計中，計算機圖形技術在大型集成電路、印刷電路板、電子電路和網絡分析等方面的優勢非常明顯。

CAD是基于三維建模的工程圖。尺寸建模是從二維信息中提取三維信息，通過對這些信息的分類、綜合和一系列處理，在三維空間中重建對應于三維體的二維信息。

隨著計算機系統的發展，圖形輸入和輸出設備、計算機圖形學軟件也在不斷更新和改進，就出現了許多支持計算機圖形技術的軟件系統。如各種子程序、圖形庫、甚至專用圖形系統等。為了實現程序的可移植性，已經開發了面向用戶的設備驅動程序包和圖形生成管理包。

2 計算機圖形學概述

2.1 計算機圖形學研究的主要內容

計算機圖形學研究非常廣泛，如圖形硬件、圖形標準、圖形交互技術、光柵圖形算法、曲面建模、物理建模、逼真圖形顯示算法、科學計算可視化、計算機動畫、自然模擬、虛擬現實等等。圖形系統的設計與開發是計算機科學與工程的重要組成部分。作為圖形系統，至少具有計算、存儲、輸入、輸出對話等五個方面的基本功能。計算功能：實現計算、轉換、分析等所需的設計過程。

計算機圖形學的主要目的是使用電腦來表達真實的圖形感。為此，我們必須建立關于幾何表示場景的圖形描述，使用光模型計算光照下的假想光源、紋理、材質特性。所以計算機圖形學與計算機輔助幾何設計密切相關。圖形也可將曲面建模技術和物理建模技術的幾何場景作為其主要研究內容。同時，以數字圖像的形式提供現實圖形的結果，并且和計算機圖形和圖形圖像處理密切相關。

2.2 計算機圖形圖像處理的基本概念

計算機圖形圖像處理是指通過使用由概念或數學描述表示的對象的幾何數據或幾何模型來顯示存儲、修改、改進和執行相關操作的過程。圖像處理包括主要內容有：（1）幾何變換，如平移、旋轉、縮放、透視和投影。（2）圖像數字化、圖像編碼、圖像增強、圖像恢復、圖像分割和圖像分析。（3）曲線和曲面擬合。（4）建?；蚪ＴO計。（5）隱藏線，隱藏表面消除。（6）陰影。（7）紋理。（8）顏色設計。

3 計算機圖形系統的組成與功能

3.1 行人-- 機器通信

用戶通過顯示屏觀察設計結果和圖形，并選擇拾取裝置修改不令人滿意的部分。系統還追溯到以前的工作步驟，并在用戶進行操作時給出必要提示和修改意見。

3.2 計算機圖形化的用戶接口

一個良好的圖形用戶界面可以大大提高軟件的易用性，隨著蘋果圖形界面操作系統的引入，特別是微軟Windows應用操作系統的普及，標志著圖形已經在各個領域被整合到了電腦中。

3.3 地形地貌和自然資源圖

陸地信息資源是國家經濟體系的重要組成部分。使用這些存儲的信息繪制技術，可以生成三維地形圖，進行高層次土地整治、預測和提供決策綜合管理和資源利用研究與開發，為軍隊提供科學依據，這都體現了其重要的價值。

4 結語

計算機的不斷發展徹底改變了人們的生活方式，各個方面都能用到這一技術，而圖形技術則在很多方面發揮了無可取代的技術，而在未來圖像處理技術有著更大的用途。本文對計算機圖像處理技術做了一些介紹，希望能增加人們對該技術的認識。

參考文獻

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