淺談計算機圖形圖像處理技術(shù)

鄭建平

【摘要】計算機圖形圖像的發(fā)展歷史并不長，但伴隨著計算機技術(shù)的突飛猛進以及信息化時代，圖形圖像數(shù)據(jù)的廣泛應(yīng)用，其研究成果成功的得到了廣泛應(yīng)用，計算機圖形圖像處理技術(shù)已逐漸成為當(dāng)前最引人矚目的研究學(xué)科。本文主要對計算機圖形圖像學(xué)科的處理技術(shù)以及相關(guān)理論進行分析討論。

【關(guān)鍵詞】圖形圖像處理技術(shù)

【中圖分類號】G71 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）07-0253-01 1.引言

計算機圖形和圖像的相關(guān)技術(shù)發(fā)展時間并不長，直到上個世紀(jì)末，才開始大范圍的研究。近些年，隨著數(shù)字圖像的廣泛應(yīng)用，計算機圖形圖像學(xué)的研究達到了一個新的高度。其研究成果也非常豐富[1-3]。二維以及三維場景是當(dāng)前計算機圖形圖像技術(shù)處理的主要環(huán)境。其處理的全過程高度依賴于計算機設(shè)備。一個立體模型的創(chuàng)建，包括投影，旋轉(zhuǎn)，都是通過計算機計算，控制其物體的顯示位置實現(xiàn)的。如常見的三維動畫技術(shù)，這三維動畫中經(jīng)常會出現(xiàn)物體變形的場景，這種變形技術(shù)的基礎(chǔ)多位一種基于圖像Morph的處理技術(shù)。Morph 圖像處理技術(shù)的基本原理是：對Harris 角點算子檢測到角點以及前景圖像的邊緣輪廓點組成的特征點使用基于多約束的匹配方法進行匹配，上述操作所找到的匹配點將作為Delaunay三角形的頂點來對前景圖像進行建模，并在最后在基于網(wǎng)格變形的方法的基礎(chǔ)上何處虛擬視覺。圖形圖像處理技術(shù)在正潛移默化中影響著人們的生產(chǎn)生活方式[4-5]。

2.計算機圖形學(xué)的基本概念

2.1基本概念

從概念上講，計算機圖形圖像處理是借助現(xiàn)代計算機一類的電子設(shè)備，對能夠量化，數(shù)字化的計算機數(shù)據(jù)進行處理，并顯示、修改、存儲、變化等等圖像操作。

2.2基本內(nèi)容

圖形圖像處理的基本內(nèi)容大致有如下幾個方面：

1）數(shù)字圖像處理，主要針對已有圖片信息的進一步分析

2）圖像的基本形變，如旋轉(zhuǎn)、縮放、透明度、投影等

3）3D模型的構(gòu)建

4）線條變換及其擬合，拼接

2.3圖形與圖像的區(qū)別與聯(lián)系

圖形與圖像，看似相同，其實兩者之間存在著比較大的差異：

1）數(shù)據(jù)來源差異：圖像通常是對客觀世界的一種成像，也即意味著圖像數(shù)據(jù)是來源與客觀世界的，如照相機拍照所得圖片，而圖形通常是計算機生成的一種形式，是計算機根據(jù)某種算法，計算形成的。

2）處理方式上的差異：圖像處理通常是對圖像信息的一些修補或識別，如圖像復(fù)原、圖像分類、模式識別，圖像融合，圖像超分辨率重建等，這些通常是對已有數(shù)據(jù)信息的細化研究。而圖形更多是一種幾何形式的處理，如對圖形的縮放、旋轉(zhuǎn)、陰影處理、明暗處理等等。

3）理論基礎(chǔ)差異：圖像處理以及圖像處理由于其數(shù)據(jù)來源以及處理方法上的不同之外，其理論基礎(chǔ)也有著很大的差異。圖像處理作為相對而言發(fā)展的更早的一門學(xué)科，其很多理論都源自信號處理，如信號處理理論、模糊數(shù)學(xué)、概率統(tǒng)計等。而圖形學(xué)，由于其更關(guān)注與幾何變化方面，其主要的理論基礎(chǔ)來自透視變換與仿射、計算幾何、分形理論等。

4）用途上的差異：由于圖形圖像不管從理論還是處理方式上都有著明顯的區(qū)別，而導(dǎo)致了其在用途上的不同適用范圍。圖像學(xué)更多應(yīng)用與具體的實際工作中，如醫(yī)學(xué)模式識別，航天數(shù)據(jù)分析以及軍事等圖像數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域，它們通常用于對現(xiàn)實相信的分析。而圖形學(xué)主要用于非現(xiàn)實場景，如立體重構(gòu)，CAD/CAI計算機藝術(shù)等。

當(dāng)然，除了兩者之間存在著諸多的差異之外，在實際應(yīng)用中，兩者又是緊密聯(lián)系的。很多場景中并不是嚴(yán)格的將圖形，圖像處理嚴(yán)格的分離開來。很多情況下，不管出于技術(shù)考慮，成本考慮或者視覺效果的考慮，都是將兩者結(jié)合起來使用。最常見的是在許多好萊塢大片中，經(jīng)常會出現(xiàn)人與其他怪獸一起出現(xiàn)的場景。由于這些影片中的怪獸通常在現(xiàn)實世界中是不存在的，它們的出現(xiàn)都是借助計算機圖形學(xué)進行3D重建形成的，而人的部分，通常是由電影手法拍攝形成的。在后期制作過程中，通常需要通過圖形圖像處理技術(shù)將二者融合在一起，這就是圖形圖像處理相結(jié)合的典型應(yīng)用了。

3.運行環(huán)境

3.1計算機軟硬件的配置比較

可以將運行環(huán)境大致分為兩類：微型機以及工作站。

微型機上的軟件配置相對比較輕量級，如3DStudio系列、photoshop系列等等。其中photoshop是最為人們所知的處理軟件。photoshop又稱PS，是一款專業(yè)的圖像處理軟件，通過對已有位圖圖像進行加工處理，來達到對圖像效果的改變，這包括放大縮小、旋轉(zhuǎn)、改變色調(diào)，去模糊，去噪聲等等。其具體功能在我們現(xiàn)實生活中的諸多領(lǐng)域都發(fā)揮著巨大作用。如淘寶商家，或者其他的一些需要進行產(chǎn)品宣傳的商家，都會使用photoshop對其產(chǎn)品進行美化包裝。3DStudio主要是一款用三維制作的軟件，它最初是在電腦游戲中進行動畫制作，隨著其技術(shù)的完善，3DStudio液逐步應(yīng)用與一些影視片的特效制作，如我們熟知的X戰(zhàn)警II，最后的武士等。

工作站的軟件通常包括TDI以及Alias，這兩款軟件主要負責(zé)工作站最后那個圖像的制作處理工作。

3.2功能上的比較

1）工作站生成的圖像質(zhì)感由于軟硬件性能以及算法上的區(qū)別，其效果遠遠優(yōu)于微型機。

2）對于具有復(fù)雜曲線的曲面的情況，TDI制作的效果要好于3DS。TDI具備強大的曲線曲面處理能力，而3DS在這方面表現(xiàn)遜色。

3）3DS對現(xiàn)實世界的仿真效果缺乏真實感，如3DS對于場景的仿真只局限于對現(xiàn)實場景的仿真，而TDI仿真不僅實現(xiàn)了現(xiàn)實場景，還將自然科學(xué)中的一些理論運用其中，是的其仿真效果更貼切實際。如在對農(nóng)作物的仿真過程中，3DS完整的刻畫了農(nóng)作的展現(xiàn)形態(tài)，而TDI出來展現(xiàn)農(nóng)作物的形態(tài)外，還會加入植物學(xué)的相關(guān)考慮。

當(dāng)然，3DS 與TDI 的區(qū)別不僅僅只有如上幾點。盡管TDI有著這么多的優(yōu)點，但受限于它相對高昂的成本，很多情況下3DS都是人民的一個首選。而，事實上，在許多場景中3DS也表現(xiàn)得足夠優(yōu)秀。

4.結(jié)束語

數(shù)字信息無所不在，圖片分享，3D動漫正不斷的充斥著人們的生活，計算機圖形圖像處理技術(shù)作為一個研究圖形圖像的學(xué)科，被越來越多的人所重視。經(jīng)過當(dāng)前已經(jīng)存在著相對不錯的成熟技術(shù)，但是為了滿足人們越來越高要求的需求，尤其是實時流暢的3d需求，以及圖像的低流量傳播，計算機圖形圖像處理技術(shù)有待被進一步研究。

參考文獻：

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