計算機圖形圖像處理關鍵技術應用研究

田 勇

（廊坊市人民防空辦公室 河北 廊坊 065000）

1 引言

20世紀中后期，計算機圖形圖像處理技術問世。該技術主要利用計算機與網絡來完成圖形圖像的設計、調整以及美化，具體處理過程涉及諸多技術軟件，如數字化技術與CAD技術等，充分彰顯了我國科技水平的提升。近年來隨著科學技術的飛速發展，帶動了計算機技術的不斷進步，計算機技術包括許多組成部分，其中圖形圖像處理技術是計算機技術的重要組成部分之一，并且在現代應用科學中，也得到了廣泛應用和推廣。當前，該技術已然滲透社會生產、生活之中，推動相關產業及企業向前發展，具有重大現實意義。

2 計算機圖形圖像處理

2.1 定義

計算機圖形圖像處理是指使用計算機運算處理技術來完成圖形圖像信息的復原與增強等的過程，大致包括二維圖形圖像處理技術與三維圖形圖像處理技術兩個技術種類。由于其二者處理維度有別，因而處理側重點也存在差異：前者更加注重處理圖像色彩，而后者則主要處理圖形圖像在三維立體空間內部的縮放與透視等。通過使用計算圖形圖像處理技術，不但可以有效提取圖形圖像關鍵信息并確保信息安全，而且還可以降低圖形圖像所需存儲空間，大大提升傳輸效率。

2.2 二者間區別與聯系

計算機圖形處理技術與計算機圖像處理技術為兩個不同概念，區別具體表現為：（1）信息來源不同。圖形信息并非客觀存在，而是源于主觀世界也即人腦；圖像信息則為客觀世界中的真實存在。（2）處理手段不同。圖形處理以幾何理論為基礎，具體包括剪裁與旋轉等手段；而圖像處理則以數據信息處理與模糊數學模型等理論為支撐，具體包括信息強化與圖像識別等手段。（3）應用領域不同。圖像處理技術應用多見于CAD與動畫模擬領域；而圖像處理技術則主要應用于制造領域。

盡管二者存在以上區別，但為取得最佳處理效果，相關人員往往將其二者結合使用。

3 計算機圖形圖像處理關鍵技術

3.1 數字化技術

計算機圖形圖像處理技術以形態數學技術與立體數學技術為基礎，因此，在具體處理過程中，應當首先使用數字化技術完成圖形圖像處理工作，繼而將其轉化為可供計算機識別或者轉換的格式。以圖像處理為例，首先進行采樣，繼而選取水平或垂直方向完成圖像分割，并將所獲數據點信息進行量化，最后進行壓縮編碼。在計算機圖像存儲方面，壓縮編碼為一個重要環節，目前常用壓縮編碼方式包括波點變化壓縮、轉換以及預測等。

3.2 CAD技術

CAD技術是以圖像處理設備為載體，通過一些專業人士對一種新型軟件進行有效研發。從目前來看，CAD軟件已經在企業產品生產設計中得到了廣泛運用。例如儲存重要信息的過程更加便捷簡單，進而可以更好地開展繪制圖形工作，給工作人員提供了很大的便利。在計算機圖形圖像處理過程中應合理應用CAD技術，針對設計方案的不同，也應選擇不同的應用方式，有效保障圖形圖像處理的研究以及分析更具針對性，從而選取最佳設計方案，并通過對CAD軟件一些功能的利用對圖形以及文字等信息進行有效的處理，使得對圖形以及文字的編輯、移動等工作得以有效實現，充分發揮CAD軟件的應用價值以及有效性。

CAD技術是專業技術人員借助圖像處理設備研發得出的一種新型技術軟件，具體包括交互技術與曲面造型技術，目前已被廣泛應用于企業產品設計與生產。以交互技術為例，其主要通過圖形輸出顯示設備顯示用戶所建立的坐標系統，進而完成一系列圖形圖像編輯處理工作，如平移、透視以及旋轉等，最終改變圖形圖像[1]。主要功用表現在兩個方面：（1）為設計人員提供工作便利。設計人員使用交互技術即可輕松完成人機信息交換與設計產品的虛擬或打樣工作，此外其還可以借助該技術對比并優化前期設計產品相關數據，更好地完成產品設計工作。（2）及時呈現相關內容或修改結果。設計人員通過使用交互技術，可于較短時間內呈現設計內容或者修改結果，有效改善設計質量并提高設計工作效率。

為確保圖形圖像處理分析研究結果更具針對性，相關人員在應用CAD技術時需要結合具體設計方案來選擇合適的應用方式，并通過該技術有效處理文字或圖形信息，在檢索基礎上完成文字或圖形的編輯、移動工作。

3.3 圖形圖像識別技術

圖形圖像識別技術的應用主要借助CNN網絡與Opencv來實現。CNN網絡又稱卷積神經網絡，主要用來識別一些發生過位移或進行過縮放的二維圖形。使用過程中，由于其特征檢測層所具有的特殊性，因而主要通過隱性方式來學習訓練數據。此外，由于同一特征具有相同的神經元權值，因而網絡支持并行學習[2]。Opencv作為跨平臺計算機視覺與機器學習軟件庫，可于不同操作系統上運行并采用計算機視覺與圖形圖像處理通用算法。

3.4 圖形圖像分割技術

圖形圖像分割技術即指將所需圖形圖像從原文件中截取出來的技術，應用基礎在于亮度的不連續性，現已廣泛應用于電子制造業。由于電子設備元件極小，難以進行人工檢驗，因而便需使用圖形圖像分割技術來發現所缺零部件。此外，圖形圖像分割技術還可將原本的圖形圖像劃分為不同區域，并將與劃分規則不符的原件甄別出來，大大提升了電子制造業生產效率。

3.5 圖形圖像復原技術

圖形圖像復原技術以轉變圖像為核心，以退化的圖形數值為基礎。由于退化的圖形數值具有客觀性，因而該技術離不開以人之主觀意識為核心的圖像增強技術。一般而言，圖形圖像在傳遞過程中會受成像或者外部環境影響發生退化，而圖形圖像復原技術的工作原理就是利用原圖形圖像的數學模型進行運算，復原已退化圖形圖像，并將其重新構建成新的圖形圖像。

3.6 圖形圖像實時繪制技術

在現代圖形圖像處理技術中，圖形圖像實時繪制技術極具時代意義。應用圖形圖像實時繪制技術不但可以確保圖形圖像的完整性，且還可以降低性能消耗，大大提升圖形圖像處理效率[3]。作為現代繪制技術重要產物，圖形圖像實時繪制技術可應用領域較為廣泛。然而，由于該技術具有較高硬件設備要求，而高配置硬件設備至今尚未普及，因而導致該技術面臨一定應用局限。

4 計算機圖形圖像處理關鍵技術的具體應用

4.1 在工業制造方面的應用

計算機圖形圖像處理技術現已廣泛應用于工業制造領域：（1）通過構建場景為具體設計方案提供有效依據。使用計算機圖形圖像處理技術可從光照、角度等不同方面構建各種場景，為相應設計方案提供合理性依據。（2）通過構建三維立體模型向觀看人員直觀展示設計效果。在設計飛機、汽車、輪船等立體產品的時候，可以使用計算機圖形圖像處理技術來處理部分特殊圖像，進行三維模擬，并放大或縮小其中任一部件，向觀看人員直觀展示產品設計效果[4]。（3）通過三維模擬直觀展示電路圖。在使用計算機圖形圖像處理技術印刷電路時，可以通過三維模擬更加直觀地將電路圖展示出來。

4.2 在動畫設計方面的應用

受國內多媒體技術發展及國外三維動畫沖擊等因素影響，傳統二維技術已難滿足人們的精神文明需求。在此形勢下，計算機圖形圖像處理技術得以廣泛應用于動畫設計領域。將計算機圖形圖像處理技術應用到動畫設計當中，不但可以大幅縮短動畫設計周期，且還可以有效提升動畫設計質量，更好地推動我國動畫事業發展[5]。

4.3 在可視化計算方面的應用

信息化時代背景下，可視化計算對圖形圖像處理技術提出更高要求。有效利用計算機圖形圖像處理技術所具有的繪圖功能，可以高效檢索并分析各種復雜數據信息，通過建立數據模型為可視化計算提供有效依據，直觀展示各類數據信息。此外，計算機圖形圖像處理技術還可用于醫學或氣象等專業領域，通過可視化圖像分析并呈現相關數據信息，有效避免了由于圖像處理不準確或圖像處理過度而產生的圖像失真現象[6]。尤其是在醫學領域中，超聲成像、CT、磁共振等都與計算機圖像處理技術息息相關。

4.4 在計算機輔助設計方面的應用

計算機圖形圖像處理技術在計算機輔助設計領域同樣大有用途。比如，計算機輔助設計研發人員可以利用計算機圖形圖像處理技術將研發產品相關參數輸入到計算機，由計算機按照相應標準與步驟自行完成運算[7]。此外，還可利用該技術進行產品設計并監管產品制造質量。以汽車的設計研發為例，傳統設計研發工作通常需用實際物品進行實驗后方可提取到有關數據，但若利用計算機圖形圖像處理技術，設計研發人員僅需通過計算機即可完成產品模擬，不但有效提高了工作效率，且為整個設計研發工作節約了大量人力物力。

4.5 在商業服務方面的應用

商業經濟社會發展背景下，計算機圖形圖像處理技術也已被廣泛應用于商業服務領域，主要包括面部信息識別與汽車信息識別等。由于面部信息關系到客戶個人財產及信息安全，并與商家自身利益緊密相關，因此，商業服務領域必須設計平衡好計算機圖形圖像處理技術的基礎功能以及使用成本，以此確保技術可靠并實現利益最大化。此外，商業服務領域還需充分掌握該技術關鍵內容，以此做好信息的儲存與管理工作，實現技術的良好應用。

4.6 在傳媒方面的應用

目前，市面上已經存在多種計算機圖像圖像處理軟件，主要包括兩大類型：（1）二維平面軟件，如paintshop、Photoshpo以及Corel-Draw等；（2）三維動畫建模和渲染工具，如Maya、3D MAX等。這些軟件現已在多個領域實現廣泛應用，如動態運動分析、3D建模、3D游戲制作、3D影視制作等[8]。具體來說，利用計算機圖形圖像軟件可以使用3D動畫模擬物體運動并完成影視劇制作；還可以利用3D建模制作特效或者模擬操作各類場景；此外，也可記錄軌道與數據并借此完成運動分析。圖片媒體編輯、電影特效制作和后期處理目前在傳媒領域應用最為廣泛。以廣告圖為例，應用Photoshop軟件并結合圖像特點實現通道或分層渲染，不但可以提升圖片宣傳效果，且還可以實現原圖與新圖層備份；之后還可使用魔法工具調整圖像細節，單曲選取不同圖片區域進行加工；此外還可使用其他工具為圖片添加或疊加濾鏡效果，最大程度地展現圖片藝術效果。

4.7 在視覺傳達系統方面的應用

目前，計算機圖形圖像關鍵技術在視覺傳達系統中也已獲得廣泛應用，具體涵蓋文字設計、插圖繪畫設計、包裝設計等幾個方面：（1）在文字設計方面的應用。作為重要的符號化工具，文字不僅可以描繪人類思想感情，且還可以記錄人類語言信息，將各種抽象內容轉換成具體形象[9]。文字設計是計算機圖形圖像處理關鍵技術在視覺傳達系統中的主要應用方面。從技術層面來說，文字設計的操作并不復雜。以在圖片中輸入文字這一操作為例，首先，選擇適用字體并使用該字體將文字輸入圖片；接著使用工具欄對文字進行后期加工，確定文字的大小、形狀以及顏色，使文字更具規劃性。值得注意的是，在此過程中，設計者需要結合整體畫面與所需表達的內容來選擇并修改文字，以此增強圖片說服力，更好地向外傳遞圖片的內在思想與深層含義。此外，設計師也需高度重視圖片的整體協調性，掌握并使用一些文本處理技巧，讓操作變得更加簡單快捷，有效提高工作效率。整體而言，計算機圖形圖像處理關鍵技術可賦予文字更多變化空間，實現文字與圖片二者的有效融合，切實改善作品視覺傳達效果。（2）在插圖繪畫設計方面的應用。繪畫是計算機自帶的一項功能，多數人都已掌握。插圖繪畫技術是視覺傳達設計中的一項重要技能，使用計算機圖形圖像處理關鍵技術可以成功簡化原本復雜的操作步驟。設計者可以使用鉛筆勾勒草圖，然后再利用計算機圖形圖像處理關鍵技術進行藝術加工處理，完成上色及其他繪畫流程。換言之，設計者僅需花費少量時間勾勒草圖即可，其他環節均由計算機圖形圖像處理技術負責，可以有效節約時間并提高設計工作效率。（3）在產品包裝設計方面的應用。作為常見營銷手段與關鍵銷售步驟，產品包裝設計在生活中現已隨處可見。結合現實來看，消費者在同等質量與同等價位的商品面前，往往傾向于選擇辨識度高、帶有精美包裝的商品。因此，大品牌通常極為注重產品包裝設計環節，以此彰顯品牌文化內涵并增強品牌的社會影響力[10]。傳統視覺傳達系統往往只能設計加工靜態圖片，但在引入計算機圖形圖像處理關鍵技術后，即可實現靜態圖片與動態圖片二者的融合，不但可以有效提升產品美感，為消費者帶去強烈的視覺沖擊，且還可向消費者傳遞產品關鍵信息與企業經營理念等，幫助消費者更好地理解產品，以此提高產品吸引力與消費者購買意愿。

5 結語

圖形圖像處理技術是計算機信息技術發展歷程中一項重要內容，幾乎關涉社會各個行業與領域。圖形處理技術與圖像處理技術雖非兩個不同概念，但在實際應用過程中卻存在緊密聯系，通常為人結合使用。目前，常用的計算機圖形圖像處理技術包括數字化技術、CAD技術、圖形圖像識別技術、圖形圖像分割技術、圖形圖像復原技術以及圖形圖像實時繪制技術等。這些技術現已被廣泛應用于工業制造、動畫設計、可視化計算、計算機輔助設計、商業服務、傳媒以及視覺傳達系統等領域。但要想更好地提升我國科技發展水平，相關人員也仍需不斷研究與創新。