計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與圖形圖像處理技術(shù)

摘 要

本文通過對計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究內(nèi)容、圖形系統(tǒng)的組成以及功能進(jìn)行分析，闡述了計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)以及計(jì)算機(jī)圖像技術(shù)存在的區(qū)別，通過對計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)以及計(jì)算機(jī)圖像技術(shù)的區(qū)別分析，得出兩者在數(shù)據(jù)信息來源、處理方式、運(yùn)用的理論以及用途方面的區(qū)別，并得出兩者之間的內(nèi)在聯(lián)系與相互轉(zhuǎn)換關(guān)系，最后探討了計(jì)算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)在輔助制造設(shè)計(jì)、可視化、動畫和藝術(shù)等方面的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 圖形圖像處理技術(shù) 應(yīng)用

1 前言

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的理論產(chǎn)生與發(fā)展始于上世紀(jì)80年代，在經(jīng)過了近40年的發(fā)展與進(jìn)步，其已經(jīng)發(fā)展成了前沿應(yīng)用學(xué)科里非常重要的一門分支學(xué)科。同時，計(jì)算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)也已廣泛的應(yīng)用于工業(yè)制造、現(xiàn)代通訊、多媒體等多個領(lǐng)域中，得到了越來越多的關(guān)注與重視。

2 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)概述

2.1 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)作為一門前沿應(yīng)用科學(xué)，其研究內(nèi)容非常的廣泛。例如，圖形標(biāo)準(zhǔn)化研究、圖像交互研究、圖形建模研究、圖形圖像的可視化研究、動畫以及仿真研究等。在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究中，其主要是通過一定的計(jì)算機(jī)手段，來展示出具有非常強(qiáng)烈真實(shí)感的圖形圖像。在研究計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的過程中，離不開相關(guān)的幾何設(shè)計(jì)理論。

2.2 計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的組成與功能

2.2.1 計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的組成

在進(jìn)行計(jì)算機(jī)圖形與圖像處理過程中，需要運(yùn)用到計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)，其主要包含有計(jì)算機(jī)硬件以及相關(guān)的處理軟件。硬件設(shè)備包含有處理器裝置、圖形輸入以及輸出裝置。處理器對于系統(tǒng)來說尤為關(guān)鍵，其是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與圖形終端設(shè)備信息傳遞的橋梁。處理器可以處理并儲存相關(guān)的圖形圖像信息數(shù)據(jù)，同時還可以對圖形幾何函數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，從而使圖形系統(tǒng)擁有更加優(yōu)異的圖形顯示功能以及更快的圖像呈現(xiàn)速率。

在硬件裝置不斷發(fā)展的同時，相應(yīng)的軟件技術(shù)也取得了很大的進(jìn)步?，F(xiàn)階段，已經(jīng)開發(fā)出了多種能夠用于圖形處理的應(yīng)用程序，使計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)功能更加完善。

2.2.2 計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的功能

對于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域以及工程制造領(lǐng)域來說，計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的發(fā)展與進(jìn)步是極為重要的。計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)也應(yīng)當(dāng)包含有計(jì)算功能、信息儲存功能、信息輸入與輸出功能以及對話功能等。

（1）計(jì)算功能。在此功能中，應(yīng)當(dāng)可以完成圖形設(shè)計(jì)與處理中必須的一些運(yùn)算分析與匯總。例如，坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換、元素的合成等。

（2）信息存儲功能。此功能中，應(yīng)當(dāng)可以實(shí)現(xiàn)對圖形信息數(shù)據(jù)的存儲，同時應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)對相關(guān)數(shù)據(jù)信息的檢索以及維護(hù)。

（3）信息輸入以及輸出功能。在此功能中，應(yīng)當(dāng)可以實(shí)現(xiàn)對各種數(shù)據(jù)參數(shù)與命令的寫入，并利用相關(guān)設(shè)備實(shí)現(xiàn)對圖形信息的輸出。

（4）對話功能。此功能可以實(shí)現(xiàn)利用顯示設(shè)備或者人機(jī)交換裝置而完成人機(jī)的信息交流。

3 計(jì)算機(jī)圖形與圖像技術(shù)的區(qū)別和聯(lián)系

（1）兩者的數(shù)據(jù)信息來源有所差異。圖像信息是取自客觀存在的環(huán)境中，而圖形信息則是取自主觀世界。

（2）兩者的處理方式有所差異。對于圖像進(jìn)行處理時，多采用幾何修訂、信息強(qiáng)化、圖像識別等方式。而對于圖形的處理，則主要通過幾何的轉(zhuǎn)換、圖形裁剪以及曲線擬合等相關(guān)方式進(jìn)行。

（3）兩者所運(yùn)用的理論有所差異。在對圖像進(jìn)行處理時，多是運(yùn)用數(shù)據(jù)信息處理理論、統(tǒng)計(jì)理論以及模糊數(shù)學(xué)模型理論等。而對圖形進(jìn)行處理時，多用到仿射理論、幾何以及分形理論等。

（4）兩者的用途有所差異。圖像處理技術(shù)大多是用在航空領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域以及制造領(lǐng)域中。而圖型處理技術(shù)大多用在CAD、計(jì)算機(jī)模擬以及動畫模擬等相關(guān)領(lǐng)域中。

在目前的應(yīng)用過程中，計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)又是密不可分的，只有將兩者有機(jī)地融合，才能夠?qū)D形圖像的處理更為的完善與完美。兩者之間的聯(lián)系與轉(zhuǎn)換關(guān)聯(lián)圖，如圖1所示。

4 計(jì)算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

4.1 在輔助制造設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的應(yīng)用

在輔助制造以及設(shè)計(jì)方面，計(jì)算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)應(yīng)用最多的便是CAD技術(shù)。此技術(shù)對于工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造以及工程設(shè)計(jì)等均發(fā)揮著極大的作用。通過應(yīng)用計(jì)算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)，當(dāng)設(shè)計(jì)過程中涉及數(shù)據(jù)量龐大、系統(tǒng)繁雜的電路圖時，單純的依靠人工來完成幾乎不可能實(shí)現(xiàn)，而通過使用計(jì)算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)，則可以非常迅速、精準(zhǔn)的完成相關(guān)的設(shè)計(jì)工作，如此便節(jié)約了大量的人力以及時間，為企業(yè)可以帶來更多的效益。

4.2 在可視化領(lǐng)域中的應(yīng)用

在網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)快速發(fā)展的同時，數(shù)據(jù)庫的數(shù)量不斷增加，導(dǎo)致對于數(shù)據(jù)信息的分析與處理過程中會出現(xiàn)較大的困難，我們很難從海量的信息數(shù)據(jù)中快速的找到所需的信息數(shù)據(jù)，更無法把掌握數(shù)據(jù)信息的規(guī)律性。而通過計(jì)算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)，將不同種類、特征的數(shù)據(jù)分類、歸納，并以不同形式加以呈現(xiàn)，如此便可以為我們獲取數(shù)據(jù)信息提供極大的便利。例如，圖形圖像處理技術(shù)在可視化氣象分析、醫(yī)學(xué)以及流體力學(xué)等領(lǐng)域中有了很好的應(yīng)用。

4.3 在動畫與藝術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用

在計(jì)算機(jī)技術(shù)以及圖形圖像處理技術(shù)快速發(fā)展與進(jìn)步的同時，我們也逐漸的突破了靜態(tài)圖像的限制，逐步的發(fā)展了動畫技術(shù)。并且，現(xiàn)代的商業(yè)美術(shù)領(lǐng)域中，設(shè)計(jì)者也多會利用計(jì)算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)，而完成相關(guān)的藝術(shù)設(shè)計(jì)。例如，對3DMAX、ALins等軟件的應(yīng)用。其中，一些計(jì)算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)所擁有的功能，是一般藝術(shù)工作者無法達(dá)到的水平。

5 結(jié)語

計(jì)算機(jī)圖形圖像技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域中，通過此技術(shù)的應(yīng)用，可以呈現(xiàn)出更為完美與新奇的感官效果，同時更加激發(fā)了人們的潛在創(chuàng)作力，也使得我們的生活更為多樣與精彩。

參考文獻(xiàn)

[1]羅嘉柃.淺談計(jì)算機(jī)技術(shù)之計(jì)算機(jī)動畫和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)[J].黑龍江科技信息，2016（07）.

[2]牛成英.淺談計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與圖形圖像處理技術(shù)[J].信息化建設(shè)，2016（06）.

[3]章偉.試分析計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用與發(fā)展[J].科技與創(chuàng)新，2016（19）.

作者簡介

侯培文（1977-），男，山西省平遙市人。工學(xué)碩士學(xué)位?，F(xiàn)為太原學(xué)院講師。主要從事計(jì)算機(jī)圖形圖像、軟件測試方面的研究。

作者單位

太原學(xué)院 山西省太原市 030032