本文關(guān)鍵詞：淺談?dòng)?jì)算機(jī)圖形學(xué)與圖形圖像處理技術(shù)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

淺談?dòng)?jì)算機(jī)圖形學(xué)與圖形圖像處理技術(shù)

［摘要］通過(guò)介紹計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究?jī)?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(shí)感圖形的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，對(duì)圖形學(xué)的基本內(nèi)容進(jìn)行概括，從而更好地掌握計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與圖形圖像處理技術(shù)。［關(guān)鍵詞］計(jì)算機(jī)；圖形學(xué)；圖形圖像；處理技術(shù)［中圖分類(lèi)號(hào)］TP911.73［作者簡(jiǎn)介］

陳敏雅（1983

1.計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的組成

計(jì)算機(jī)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)兩部分組成。高質(zhì)量的計(jì)算機(jī)圖形離不開(kāi)高性能的計(jì)算機(jī)圖形硬件設(shè)備。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)的重要部件，是連接計(jì)算機(jī)和顯示終端的紐帶。圖形處理器具有存儲(chǔ)和處理圖形的功能，而且能完成大部分的圖形函數(shù)計(jì)算，這大大減輕了CPU負(fù)擔(dān)，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(pán)和鼠標(biāo)。人們一般通過(guò)一些圖形軟件由鍵盤(pán)和鼠標(biāo)直接在屏幕上定位和輸入圖形，如CAD系統(tǒng)就是用鼠標(biāo)和鍵盤(pán)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(shè)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(lái)實(shí)現(xiàn)定位和選擇。數(shù)據(jù)手套則是通過(guò)傳感器和天線來(lái)發(fā)送手指的位置和方向的信息。這幾種輸入設(shè)備在虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的構(gòu)造和漫游中特別有用。光筆是一種檢測(cè)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(zhì)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(jī)等。

隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、圖形輸入/輸出設(shè)備的發(fā)展，計(jì)算機(jī)圖形軟件也不斷地更新和完善，目前有許多支持計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)的軟件系統(tǒng)。如各種子程序包、圖形函數(shù)庫(kù)、甚至是專(zhuān)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(biāo)準(zhǔn)化的問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)程序的可移植性，開(kāi)發(fā)出了面向設(shè)備的驅(qū)動(dòng)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(shè)計(jì)和研制是計(jì)算機(jī)科學(xué)和工程領(lǐng)域的重要內(nèi)容。作為一個(gè)圖形系統(tǒng)，至少應(yīng)具有計(jì)算、存儲(chǔ)、輸入、輸出、對(duì)話等五個(gè)方面的基本功能。

計(jì)算功能：實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中所需的計(jì)算、變換、分析等。如：圖元生成、坐標(biāo)變換。

存儲(chǔ)功能：存放(形體的)幾何數(shù)據(jù)、形體間的關(guān)系，并可對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)檢索、維護(hù)。

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(guò)程中的狀態(tài)，修改后的結(jié)果，并可硬拷貝及輸出。

對(duì)話功能：通過(guò)圖形顯示器及相應(yīng)人-機(jī)交互設(shè)備直接進(jìn)

［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)(ComputerGraphics)是借住計(jì)算機(jī)來(lái)研究圖形表達(dá)、處理圖像、顯示生成的學(xué)科。歷經(jīng)30多年的發(fā)展，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)成為現(xiàn)代應(yīng)用科學(xué)中最活躍的分支之一，并得到廣泛的運(yùn)用。

一、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)概述

（一）計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究的主要內(nèi)容

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究?jī)?nèi)容極為廣泛，如圖形硬件、圖形標(biāo)準(zhǔn)、圖形交互技術(shù)、光柵圖形算法、曲線曲面建模、實(shí)物造型、真實(shí)感圖形顯示算法，以及科學(xué)計(jì)算可視化、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)、自然仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)等。

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)主要目的就是要利用計(jì)算機(jī)表達(dá)的真實(shí)感圖形。為此，必須建立圖形描述的場(chǎng)景的幾何表示，運(yùn)用某種光照模型，計(jì)算出假想的光源、紋理、材質(zhì)屬性下的光照明效果。所以計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)有著密切的關(guān)系。圖形學(xué)也把可以表示幾何場(chǎng)景的曲線曲面造型技術(shù)和實(shí)體造型技術(shù)作為其主要的研究?jī)?nèi)容。同時(shí)，真實(shí)感圖形計(jì)算的結(jié)果是以數(shù)字圖象的方式提供的，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖形圖象處理有著密切的聯(lián)系。

（二）計(jì)算機(jī)圖形圖像處理的基本概念

計(jì)算機(jī)圖形圖像處理是指把由概念或數(shù)學(xué)描述所表示物體的幾何數(shù)據(jù)或幾何模型，用計(jì)算機(jī)進(jìn)行顯示、存儲(chǔ)、修改、完善及進(jìn)行相關(guān)有關(guān)操作的過(guò)程。圖形圖像處理包括的主要內(nèi)容有：

（1）幾何變換，如平移、旋轉(zhuǎn)、縮放、透視和投影等。（2）圖像數(shù)字化、圖像編碼、圖像增強(qiáng)、圖像復(fù)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(shè)計(jì)。（5）隱線、隱面消除。（6）明暗處理。（7）貼圖紋理。（8）色彩設(shè)計(jì)。

圖形圖像處理技術(shù)主要應(yīng)用在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD、計(jì)算機(jī)輔助制造CAM、計(jì)算機(jī)輔助教育CAI、計(jì)算機(jī)藝術(shù)設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)模擬、計(jì)算可視化、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)和虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域。CAD是主要應(yīng)用領(lǐng)域之一。

（三）計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的組成與功能

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