計算機圖形學與圖形圖像的處理技術

韓雪菲

（黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學院,哈爾濱,150025）

計算機圖形學與圖形圖像的處理技術

韓雪菲

（黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學院,哈爾濱,150025）

計算機圖像學與計算機圖形圖像處理技術是計算機技術不斷發(fā)展，計算機功能性的不斷開發(fā)與創(chuàng)新的產(chǎn)物，在現(xiàn)代社會生產(chǎn)的很多領域都有所應用。在幫助人們提高圖形圖像處理水平，提高各領域設計工作的效率與表現(xiàn)力，豐富人們的文化娛樂生活，增強精神層面的享受等方面都發(fā)揮著十分重要的作用。本文將對計算機圖形學與圖形圖像處理技術的相關知識進行闡述，以便加深大家對計算機圖形學與圖形圖像處理技術的了解。

計算機圖形學；圖形圖像；處理技術

1 計算機圖形學

計算機圖形學是一種使用數(shù)學算法將二維或三維圖形轉(zhuǎn)化為計算機顯示器的柵格形式的科學，計算方法與圖形顯示技術的研究與使用是計算機圖形學進行圖形轉(zhuǎn)化與處理的基礎，也是計算機圖形學研究的主要內(nèi)容。計算機圖形學在圖形硬件、實物造型、虛擬現(xiàn)實等方面的應用有著十分良好的效果。利用計算機圖形學進行圖形設計與制作主要的特點在于其真實感，因此在圖形設計與制作過程中需要建立準確的幾何場景，并通過對模擬光照與模型材質(zhì)屬性的合理選擇與調(diào)整來實現(xiàn)最接近真實的圖形設計效果。除對計算機圖形學的不斷完善與有效應用外，利用計算機圖形圖像處理技術對計算機圖形學所設計的圖形圖像進行有效的處理，也是提高圖形圖像設計效果的有效手段。

計算機圖形學發(fā)展對于設計工作有著重要的影響，在市場經(jīng)濟快速發(fā)展的今天，各行各業(yè)中的競爭都在不斷加劇，人們在產(chǎn)品與服務的購買過程中有了越來越多的選擇，因此如何保證產(chǎn)品與服務的質(zhì)量，確保滿足客戶的需求，是現(xiàn)代企業(yè)發(fā)展的關鍵，設計圖形與圖像的應用對于直觀地向客戶展示產(chǎn)品與服務的最終效果，幫助客戶了解產(chǎn)品與服務，有很好的效果，同時也可以使產(chǎn)品設計的修改更加便利，使最終生產(chǎn)的產(chǎn)品充分符合客戶的要求，最大限度達到客戶的滿意，也能夠有效減少產(chǎn)品生產(chǎn)中不必要的成本。

2 教學中圖形圖像的案例處理技術

計算機圖形圖像處理主要是將概念的或描述性的形象的幾何模型或數(shù)據(jù)用計算機顯示、修改、完善并存儲的操作過程，主要包括二維圖形處理技術與三維圖形圖像處理技術。在圖形圖像處理中計算機軟件的應用是必不可少的，隨著計算機應用軟件的不斷開發(fā)與應用，使得計算機圖形圖像處理技術的應用更加簡便，也日趨成熟。

計算機圖形圖像處理技術的功能主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

2.1 對圖像進行幾何變換。這里的幾何變換包括對計算機圖形圖像的旋轉(zhuǎn)、移動、縮放以及投影等操作。

2.2 實現(xiàn)圖像的數(shù)字化、圖像增強、圖像復原、圖像編碼、圖像分析和圖像分割等，以便于按照實際需求對圖像進行編輯與應用。

2.3 對圖形的曲線和曲面實行擬合操作。

2.4 消除圖像中的隱線和隱面。

2.5 進行計算機圖像的建模和造型設計，這是計算機圖形圖像處理技術應用于計算機輔助設計等方面的基礎。

2.6 進行相應的色彩設計和明暗處理以及紋理貼圖的處理，即可對圖形圖像進行色彩方面的藝術處理，實現(xiàn)圖形圖像的美化。

計算機圖形圖像處理技術的應用主要依靠圖形圖像處理軟件來完成，包括CAD、Photoshop、3Dmax等。這些軟件的應用已經(jīng)較為普遍，并且隨著技術的進步，許多圖形圖像處理軟件在功能性上也不斷得到加強，而操作上也更加傾向于簡便化智能化，使圖形圖像處理更加靈活高效。目前，我國很多院校已經(jīng)設置專門的專業(yè)與課程進行圖形圖像處理軟件應用技術的教學，有效地推動了計算機圖形圖像處理技術的普及與發(fā)展，也為社會許多領域輸送了大量的專業(yè)技術型人才，促進了各行業(yè)的發(fā)展。

以現(xiàn)在較為常用的Photoshop（簡稱PS）軟件為例，這款軟件在圖像處理的功能上十分強大，現(xiàn)主要應用于影樓照片加工、廣告設計、專業(yè)相冊制作等領域。在照片的處理方面，它既可以改變照片的藝術效果，也可以實現(xiàn)老舊照片的翻新，例如想要使普通的數(shù)碼照片呈現(xiàn)出素描的效果，就可以通過PS軟件的操作來實現(xiàn)。將圖片導入PS中并復制背景圖層，形成新的圖層。然后在新圖層上進行效果的添加，基本操作如下：首先按照“濾鏡——濾鏡庫——藝術效果——彩色鉛筆”的步驟選擇濾鏡的效果，并通過對參數(shù)的調(diào)整確定自己想要的彩色鉛筆效果。然后要進行顏色的調(diào)整，選擇“調(diào)整”選項下的“去色”選項，這時圖片顏色全部被去掉，之后選擇“調(diào)整”選項下的“色階”選項，對參數(shù)進行調(diào)整，將圖片調(diào)至合適亮度。接下來按照“濾鏡——銳化——智能銳化”的步驟操作來突出細節(jié)，通過對銳化數(shù)量和半徑的調(diào)整，達到最佳效果。然后調(diào)整新圖層的不透明度，將背景顏色顯現(xiàn)出來，之后再將背景圖層復制并拉倒最上層，將混合模式調(diào)整為“疊加”，并調(diào)整不透明度，通過預覽調(diào)整到最佳效果就完成了。對比圖如下：

3 計算機圖形學與圖形圖像處理技術的應用

3.1 計算機輔助設計與制造的功能的應用。CAD以及CAM軟件的應用在汽車、飛機以及大型機械等的設計與制造中有著十分良好的效果，同時在服裝設計中也有所應用，如在汽車生產(chǎn)中，生產(chǎn)企業(yè)將首先通過CAD系統(tǒng)進行新車外觀與結(jié)構設計，并通過對設計的分析與調(diào)整，完善新車的外觀設計，通過模擬組裝實現(xiàn)新車結(jié)構的優(yōu)化，使設計達到最優(yōu)，節(jié)省了生產(chǎn)中的成本。在建筑業(yè)中，工程圖紙的設計與建筑3D模型的制作也都離不開計算機圖形學與圖形圖像處理技術的應用，建筑3D模型的設計可以有效實現(xiàn)建筑結(jié)構的直觀全面展示，對于建筑結(jié)構的分析與施工技術的優(yōu)化有很大的幫助，也有利于施工部門對建筑施工要求于預期效果的理解。

3.2 在商業(yè)領域中的應用。計算機圖形學與圖形圖像處理技術相結(jié)合的另一應用方向是計算機動畫制作技術的應用，包括廣告設計、電腦及手機游戲制作、動畫片制作以及影視特效制作等，計算機動畫制作的應用主要在商業(yè)領域，如我們每天在電視上看到的廣告中有很多帶有動畫特效，而走在街上也會經(jīng)常見到LED電子屏播放的商業(yè)廣告以及宣傳片，在現(xiàn)代的影視作品中也大量的應用計算機動畫特效，比較有代表性的歐美科幻大片，如早期的星戰(zhàn)系列、哈利波特系列以及一些災難題材的影片中，常常會出現(xiàn)炫酷的動畫效果，而一些激烈的打斗場面也需要特效來幫助完成，深受年輕人喜愛的電腦與手機游戲更是離不開計算機動畫制作的支持。

3.3 在藝術領域中的應用。計算機圖形學與圖像圖像處理技術的發(fā)展也給藝術領域帶來了很大的改變，如利用計算機繪圖軟件與手繪板觸摸屏等硬件設備進行電腦繪畫，既能夠通過繪圖軟件的多種功能方便的進行作品細節(jié)的處理與顏色的調(diào)整，同時可以快速的對作品進行修改，減少了對繪畫材料的限制，也拓展了繪畫創(chuàng)作的空間。在雕塑藝術的創(chuàng)作中，3D模型制作軟件可以幫助創(chuàng)作者更好的進行作品的構思與設計，通過制作滿意的3D設計模型，加強雕塑作品的藝術性表達。

3.4 在氣象、環(huán)保以及分子生物等領域中的應用。在這些領域中，往往存在著十分復雜且大量的科學計算數(shù)據(jù)信息，對于這些數(shù)據(jù)信息的處理往往較為繁瑣，而通過計算機圖形學與圖形圖像處理技術的應用可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的可視化轉(zhuǎn)換，以直觀的圖形與圖像形式展現(xiàn)出來，方便研究人員的分析與研究。如氣象部門在氣象觀測工作中的大量氣象數(shù)據(jù)信息，需要通過計算機圖形學與圖形圖像處理技術的加工整理，以衛(wèi)星云圖的形式展現(xiàn)出來，便于對氣象變化的分析預測；再如將較為復雜的分子生物學研究數(shù)據(jù)運用有效的技術分析與處理，整理成為分子結(jié)構圖，可以幫助研究人員更直觀的對分子結(jié)構進行分析。

3.5 在多媒體領域的應用。在多媒體方面的應用是指在計算機控制下，對多種媒體信息進行生成、操作、表現(xiàn)、存儲、通信、或集成的信息系統(tǒng)。計算機圖形圖像處理技術通過對多媒體信息如圖形、圖像、語音、視頻等的處理能增加多媒體的圖形信息的多樣性和操作的交互性、系統(tǒng)的集成性。如通過計算機圖形學與圖形圖像處理技術對多媒體教學課件中的教學內(nèi)容進行豐富，可以綜合運用動畫、音視頻等形式調(diào)動學生的綜合感官，提升多媒體課件的教學效果，進而提高教育教學的質(zhì)量。

總之，計算機圖形學與計算機圖形圖像處理技術是現(xiàn)代計算機應用技術中的重要組成部分，在計算機圖形圖像的轉(zhuǎn)化、顯示與處理中有著十分重要的作用。社會發(fā)展的需求不斷加大，也要求各大高校加強對計算機圖形學與圖形圖像處理技術的教學工作，不斷提高教學的水平，讓學生扎實掌握計算機圖形圖像處理軟件的應用技術，為社會培養(yǎng)更多的專業(yè)人才。相信隨著人們對計算機功能性的不斷開發(fā)以及相應的計算機圖形圖像軟件的創(chuàng)新與應用，計算機圖形學與圖形圖像處理技術的應用將越來越成熟，也將在社會生產(chǎn)生活的更多領域發(fā)揮重要的作用，并通過對自身的不斷完善，為我們的生活帶來更大的便利。

[1] 田蓉.關于計算機圖形圖像處理課程教學方法的點滴思考[J].成才之路,2011(32).

[2] 呂風軍.數(shù)字圖像處理編程入門[M].北京：清華大學出版社,2011.

Computer graphics and graphics image processing technology

Han Xuefei
(Heilongjiang Vocational Institute Ecological Engineering,Haerbin,150025)

Computer image science and computer image processing technology is the continuous development of computer technology,computer functions of continuous development and innovation of the product,in many areas of modern social production has applications.It plays very important role to help people improve graphics image processing level,improve the design work in the field of efficiency and performance,rich entertainment and cultural life of the people,enhance the spiritual enjoyment etc..In this paper,the knowledge of computer graphics and graphics image processing technology is described,in order to deepen the understanding of the computer graphics and graphics image processing technology.

computer graphics;graphics and image processing technology