崔煜昆

摘 要：本文介紹了計算機圖形學(xué)的研究內(nèi)容、發(fā)展歷史、圖形系統(tǒng)的組成和功能、應(yīng)用領(lǐng)域以及真實感圖形的實現(xiàn)技術(shù)，對圖形學(xué)的基本內(nèi)容進行了概括，為讀者展現(xiàn)了有關(guān)計算機圖形學(xué)與圖形圖像處理技術(shù)。

關(guān)鍵詞：計算機；圖形學(xué)；圖形圖像；處理技術(shù)

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(xué)的發(fā)展極大的方便了人們的生活，對社會的各個方面也發(fā)揮了巨大的作用，比如在導(dǎo)航、電力系統(tǒng)、飛機、船舶等的應(yīng)用。因此掌握這一技術(shù)對生產(chǎn)生活具有現(xiàn)實意義。

1 計算機圖形系統(tǒng)的組成

計算機圖形系統(tǒng)由硬件設(shè)備和相應(yīng)的圖形圖像軟件系統(tǒng)這兩部分組成。高質(zhì)量的計算機圖形軟件與高性能計算機圖形硬件設(shè)備無法分離。圖形系統(tǒng)硬件通常由圖形處理器、圖形輸出設(shè)備和輸入設(shè)備組成。圖形處理器是圖形系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(dān)，從而提高了系統(tǒng)的顯示能力和速度。

最常用的圖形輸入設(shè)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(shù)據(jù)手套是通過傳感器和天線發(fā)送手指的位置和方向的信息。這些輸入設(shè)備在虛擬現(xiàn)實場景的構(gòu)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(shè)備是一種可以快速生成和處理圖形的顯示系統(tǒng)，以及將圖形永久存儲在介質(zhì)上的圖形系統(tǒng)，包括顯示器、繪圖儀、打印機等。CAD和CAM是現(xiàn)代工業(yè)中最廣泛使用和流行的計算機圖形工具。電腦圖形廣泛應(yīng)用于建筑設(shè)計、室內(nèi)建筑設(shè)計、機械產(chǎn)品設(shè)計等，包括飛機、汽車、汽車、船舶。

隨著計算機系統(tǒng)、圖形輸入/輸出設(shè)備的發(fā)展，在電子工業(yè)設(shè)計中，計算機圖形技術(shù)在大型集成電路、印刷電路板、電子電路和網(wǎng)絡(luò)分析等方面的優(yōu)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(yīng)于三維體的二維信息。

隨著計算機系統(tǒng)的發(fā)展，圖形輸入和輸出設(shè)備、計算機圖形學(xué)軟件也在不斷更新和改進，就出現(xiàn)了許多支持計算機圖形技術(shù)的軟件系統(tǒng)。如各種子程序、圖形庫、甚至專用圖形系統(tǒng)等。為了實現(xiàn)程序的可移植性，已經(jīng)開發(fā)了面向用戶的設(shè)備驅(qū)動程序包和圖形生成管理包。

2 計算機圖形學(xué)概述

2.1 計算機圖形學(xué)研究的主要內(nèi)容

計算機圖形學(xué)研究非常廣泛，如圖形硬件、圖形標準、圖形交互技術(shù)、光柵圖形算法、曲面建模、物理建模、逼真圖形顯示算法、科學(xué)計算可視化、計算機動畫、自然模擬、虛擬現(xiàn)實等等。圖形系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)是計算機科學(xué)與工程的重要組成部分。作為圖形系統(tǒng)，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(xiàn)計算、轉(zhuǎn)換、分析等所需的設(shè)計過程。

計算機圖形學(xué)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(guān)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(zhì)特性。所以計算機圖形學(xué)與計算機輔助幾何設(shè)計密切相關(guān)。圖形也可將曲面建模技術(shù)和物理建模技術(shù)的幾何場景作為其主要研究內(nèi)容。同時，以數(shù)字圖像的形式提供現(xiàn)實圖形的結(jié)果，并且和計算機圖形和圖形圖像處理密切相關(guān)。

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(shù)學(xué)描述表示的對象的幾何數(shù)據(jù)或幾何模型來顯示存儲、修改、改進和執(zhí)行相關(guān)操作的過程。圖像處理包括主要內(nèi)容有：（1）幾何變換，如平移、旋轉(zhuǎn)、縮放、透視和投影。（2）圖像數(shù)字化、圖像編碼、圖像增強、圖像恢復(fù)、圖像分割和圖像分析。（3）曲線和曲面擬合。（4）建?；蚪ＴO(shè)計。（5）隱藏線，隱藏表面消除。（6）陰影。（7）紋理。（8）顏色設(shè)計。

3 計算機圖形系統(tǒng)的組成與功能

3.1 行人-- 機器通信

用戶通過顯示屏觀察設(shè)計結(jié)果和圖形，并選擇拾取裝置修改不令人滿意的部分。系統(tǒng)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(tǒng)的引入，特別是微軟Windows應(yīng)用操作系統(tǒng)的普及，標志著圖形已經(jīng)在各個領(lǐng)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(jīng)濟體系的重要組成部分。使用這些存儲的信息繪制技術(shù)，可以生成三維地形圖，進行高層次土地整治、預(yù)測和提供決策綜合管理和資源利用研究與開發(fā)，為軍隊提供科學(xué)依據(jù)，這都體現(xiàn)了其重要的價值。

4 結(jié)語

計算機的不斷發(fā)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(shù)，而圖形技術(shù)則在很多方面發(fā)揮了無可取代的技術(shù)，而在未來圖像處理技術(shù)有著更大的用途。本文對計算機圖像處理技術(shù)做了一些介紹，希望能增加人們對該技術(shù)的認識。

參考文獻

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