本文關鍵詞：淺談計算機圖形學與圖形圖像處理技術，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

淺談計算機圖形學與圖形圖像處理技術

［摘要］通過介紹計算機圖形學的研究內容、發(fā)展歷史、圖形系統(tǒng)的組成和功能、應用領域以及真實感圖形的實現(xiàn)技術，對圖形學的基本內容進行概括，從而更好地掌握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］TP911.73［作者簡介］

陳敏雅（1983

1.計算機圖形系統(tǒng)的組成

計算機圖形系統(tǒng)由硬件設備和相應的圖形圖像軟件系統(tǒng)兩部分組成。高質量的計算機圖形離不開高性能的計算機圖形硬件設備。圖形系統(tǒng)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(tǒng)結構的重要部件，是連接計算機和顯示終端的紐帶。圖形處理器具有存儲和處理圖形的功能，而且能完成大部分的圖形函數(shù)計算，這大大減輕了CPU負擔，提高了系統(tǒng)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由鍵盤和鼠標直接在屏幕上定位和輸入圖形，如CAD系統(tǒng)就是用鼠標和鍵盤命令制作各種工程圖的。此外還有跟蹤球、空間球、數(shù)據(jù)手套、光筆、觸摸屏等輸入設備。跟蹤球和空間球是根據(jù)球在不同方向受到的推或拉的壓力來實現(xiàn)定位和選擇。數(shù)據(jù)手套則是通過傳感器和天線來發(fā)送手指的位置和方向的信息。這幾種輸入設備在虛擬現(xiàn)實場景的構造和漫游中特別有用。光筆是一種檢測光的裝置，它直接在屏幕上操作，拾取位置。

圖形輸出設備是指可以快速生成和處理圖形的顯示系統(tǒng)以及輸出到某種介質上永久保存圖形的繪圖系統(tǒng)，主要包括顯示器、繪圖儀、打印機等。

隨著計算機系統(tǒng)、圖形輸入/輸出設備的發(fā)展，計算機圖形軟件也不斷地更新和完善，目前有許多支持計算機圖形技術的軟件系統(tǒng)。如各種子程序包、圖形函數(shù)庫、甚至是專用的圖形系統(tǒng)。隨著圖形系統(tǒng)的發(fā)展，提出了圖形軟件標準化的問題。為實現(xiàn)程序的可移植性，開發(fā)出了面向設備的驅動程序包或面向用戶的圖形生成及管理程序包。

2.圖形系統(tǒng)的功能

圖形系統(tǒng)的設計和研制是計算機科學和工程領域的重要內容。作為一個圖形系統(tǒng)，至少應具有計算、存儲、輸入、輸出、對話等五個方面的基本功能。

計算功能：實現(xiàn)設計過程中所需的計算、變換、分析等。如：圖元生成、坐標變換。

存儲功能：存放(形體的)幾何數(shù)據(jù)、形體間的關系，并可對數(shù)據(jù)實時檢索、維護。

輸入功能：輸入形體的幾何參數(shù)及各種命令。輸出功能：可顯示過程中的狀態(tài)，修改后的結果，并可硬拷貝及輸出。

對話功能：通過圖形顯示器及相應人-機交互設備直接進

［文獻標識碼］A

計算機圖形學(ComputerGraphics)是借住計算機來研究圖形表達、處理圖像、顯示生成的學科。歷經(jīng)30多年的發(fā)展，計算機圖形學成為現(xiàn)代應用科學中最活躍的分支之一，并得到廣泛的運用。

一、計算機圖形學概述

（一）計算機圖形學研究的主要內容

計算機圖形學的研究內容極為廣泛，如圖形硬件、圖形標準、圖形交互技術、光柵圖形算法、曲線曲面建模、實物造型、真實感圖形顯示算法，以及科學計算可視化、計算機動畫、自然仿真、虛擬現(xiàn)實等。

計算機圖形學主要目的就是要利用計算機表達的真實感圖形。為此，必須建立圖形描述的場景的幾何表示，運用某種光照模型，計算出假想的光源、紋理、材質屬性下的光照明效果。所以計算機圖形學與計算機輔助幾何設計有著密切的關系。圖形學也把可以表示幾何場景的曲線曲面造型技術和實體造型技術作為其主要的研究內容。同時，真實感圖形計算的結果是以數(shù)字圖象的方式提供的，計算機圖形學和圖形圖象處理有著密切的聯(lián)系。

（二）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把由概念或數(shù)學描述所表示物體的幾何數(shù)據(jù)或幾何模型，用計算機進行顯示、存儲、修改、完善及進行相關有關操作的過程。圖形圖像處理包括的主要內容有：

（1）幾何變換，如平移、旋轉、縮放、透視和投影等。（2）圖像數(shù)字化、圖像編碼、圖像增強、圖像復原、圖像分割和圖像分析等。

（3）曲線和曲面擬合。（4）建�；蛟煨驮O計。（5）隱線、隱面消除。（6）明暗處理。（7）貼圖紋理。（8）色彩設計。

圖形圖像處理技術主要應用在計算機輔助設計CAD、計算機輔助制造CAM、計算機輔助教育CAI、計算機藝術設計、計算機模擬、計算可視化、計算機動畫和虛擬現(xiàn)實等領域。CAD是主要應用領域之一。

（三）計算機圖形系統(tǒng)的組成與功能

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