计算机图形学与图形图像处理技术探讨

摘 要

伴随计算机技术和相关图形图像理论的的发展产生了计算机图形学与图形图像处理技术，其在各个行业应用越来越广泛。本文阐述了计算机图形学、计算机图形图像处理技术及计算机图形学与图形图像处理技术的应用。

【关键词】计算机图形学 图形图像处理技术 应用

利用计算机对图像处理从20世纪50年代开始，是伴随着电子计算机的发展而产生的，当时人们尝试利用计算机对图形和图像信息进行处理。计算机图形学作为一门学科大约形成于20世纪60年代初期。进入新世纪，在计算机技术的进一步发展和图形图像处理技术相关理论的不断完善， 计算机图形学与图形图像处理技术在许多应用领域受到广泛重视并取得了重大的开拓性成就，该技术成为一门引人注目、前景远大的新型学科。

1 计算机图形学

计算机图形学是一种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式的科学。计算机图形学研究的主要内容包括在计算机中通过什么技术或手段进行图形的计算，图形的处理最终现显示图形，因此可以用于图形硬件、实物造型、虚拟现实等。计算机图形学主要用于完成真实感的图形，那么就要求建立图形描述的场景的几何表示。在设计图形的过程中，需要借助光照模型，通过对光照强度、材质属性的合理想像形成良好的图形设计效果。所以计算机图形学与计算机辅助几何设计有着密切的关系。计算机设计的图形需要对图形再进行处理，因此只有计算机图形学和计算机图形图象处理技术紧密结合才能产生良好的效果。

2 计算机图形图像处理技术

计算机的图形图像完善技术手段主要通过一定的概念和几何方式，运用计算机软件完成相关操作的步骤，由图形编制的二维技术和三维技术来实现。图形图像处理需要借助一定的图形处理系统，比如计算机硬件设备像鼠标、键盘、图形处理器等，还需要图形图像软件系统如CAD系统等。通过计算机图形处理的硬件和软件系统能实现对图像的几何形变，把图像变成不同的形态；把图形进行数字化处理并进行图像的分割和复原等；对光线的明暗处理形成不同的光源效果；对色彩的处理能形成不同的色彩视觉效果。利用计算机图形图像处理技术通过上述操作能在计算机辅助教育CAI、计算机艺术设计、计算机动画和虚拟现实等领域发挥重要作用。

3 计算机图形学与图形图像处理技术的与应用

计算机图形学与图形图像处理技术由于技术先进在社会各个领域的应用和发挥的作用越来越大，本文从计算机辅助设计与制造——工业领域、计算机动画——商业领域、计算机艺术——艺术领域、科学计算的可视化、在多媒体方面的应用这五个方面探讨其应用。

3.1 计算机辅助设计与制造——工业领域

CAD/CAM是CG在工业界最广泛、最活跃的应用领域。可用于飞机、汽车、船舶、机电、轻工、服装的外形设计；集成电路、印刷电路板的设计；建筑设计；基于工程图纸的三维形体重建 。比如在飞机制造工业中，法国空客飞机公司已经率先采用有关的CAD系统对空客飞机A300大型运输客机的整体进行设计和模拟，具体包括飞机外型设计、内部各部位的组合和安装，节省了大量时间并且使其设计制造成本下降30%以上 。

3.2 计算机动画——商业领域

可用于广告设计、电脑游戏、卡通动画片、影视特技。比如通过计算机图形图像处理技术将书法艺术应用到现代设计中的作品随处可见，例如，黄玉老艺术家为酒鬼酒做的设计包装，其字体行云流水，让人琢磨不定，甚是诡异，配合棕色的坛子和一个醉鬼，是传统书法艺术和现代设计的典范，彰显了酒鬼酒的神韵，使宣传效果深入人心。比如计算机动画技术还被广泛用于电影电视中的特技镜头的制作，产生以假乱真而又惊险的特技效果，如模拟大楼被炸、桥梁坍塌等。

3.3 计算机艺术——艺术领域

计算机艺术是科学与艺术相结合的一门新兴的交叉学科，是计算机应用的一个崭新、富有时代气息的领域。计算机艺术是以计算机为工具，可以完成多种艺术品的制作和设计，如绘画（平面图形）、雕塑（立体图形）、音乐、平面构成、空间结构，还有体操舞蹈设计等等。其中，美术作品占比重最大因此，计算机艺术由主要指计算机美术。比如计算机绘画（Computer Painting）主要指人们利用鼠标或数字压感光笔直接在屏幕或数字化板上进行的绘画。软件包括：Corel Painter 或 Adobe Photoshop 等。该类绘画最接近于传统绘画，其画风细腻、形象生动自然。但画幅一般较小，要求绘画者有较高的美术功底。优势为：易于修改、效果丰富、成本较低、但对于电脑设备要求较高。

3.4 科学计算的可视化

科学计算的可视化是运用计算机图形学或者利用图形学处理的原理和方法，将科学计算的结果中含有的大规模复杂数据转换为可视化的图形或图象，能帮助人们以直观形象的形式显示出来。它涉及多个研究领域，已成为当前计算机图形学研究的重要方向。可应用于气象预报、环境保护、分子生物学等许多领域。比如通过对天空的气象数据通过搜集、分析、整理形成可视化的卫星云图，帮助人们进行科学的天气预报。

3.5 在多媒体方面的应用

在多媒体方面的应用是指在计算机控制下，对多种媒体信息进行生成、操作、表现、存储、通信、或集成的信息系统。计算机图形图像处理技术通过对多媒体信息如图形、图像、语音、视频等的处理能增加多媒体的图形信息的多样性和操作的交互性、系统的集成性。

参考文献

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[5]吕风军.数字图像处理编程入门[M].北京：清华大学出版社，2011.

作者简介

罗春平（1970-），男，广东省梅州市人，大学本科学历。研究方向为计算机多媒体技术。

作者单位

梅州市职业技术学校 广东省梅州市 514017endprint