計算機圖形學與圖形圖像處理技術分析

摘要：計算機技術在現代社會運用廣泛，有助于提升大部分工作質量和效率，包括圖像生成、處理在內，這為計算機圖形學與圖形圖像處理技術的運用提供了空間。以相關技術特點為切入點，在此基礎上分析其應用場景，并以建模工作為例研究其應用主要流程、技術要點。最后，從智能化、共享化角度出發，就計算機圖形學與圖形圖像處理技術發展趨勢進行簡述，服務技術的進一步運用。

關鍵詞：計算機圖形學圖形圖像處理技術信息采集參數控制

中圖分類號：TP391

AnalysisofComputerGraphicsandGraphicImageProcessingTechnology

DAIJiayi

GuizhouElectronicCommerceVocationalCollege，Guiyang，GuizhouProvince，551400China

Abstract：Computertechnologyiswidelyusedinmodernsociety，whichhelpstoimprovethequalityandefficiencyofmostwork，includingimagegenerationandprocessing，whichprovidesspacefortheapplicationofComputerGraphicsandGraphicImageProcessingtechnology.Startingfromthecharacteristicsofrelevanttechnologies，thispaperanalyzestheirapplicationscenariosandtakesmodelingworkasanexampletostudytheirmainapplicationprocessesandtechnicalpoints.Finally，fromtheperspectiveofintelligenceandsharing，itbrieflydescribesthedevelopmenttrendsofComputerGraphicsandGraphicImageProcessingtechnology，aswellasthefurtherapplicationofservicetechnology.

KeyWords：ComputerGraphics;GraphicImageProcessingtechnology;Informationcollection;Parametercontrol

計算機圖形學與圖形圖像處理技術是兩項各自獨立但帶有密切關聯的工作技術，現代社會信息處理工作要求高，且牽涉到大量的圖形工作，包括圖形的生成、增加、虛擬、集中建模等，這些工作均需要來自計算機圖形學、計算機圖形圖像處理技術的支持。一些復雜性較高、技術要求較嚴格的圖形圖像處理工作也需要來自有關技術的支持，包括BIM建模、地下空間三維圖像分析、國土資源規劃等，隨著各地建設工作不斷開展，計算機圖形學與圖形圖像處理技術得到的關注也越來越高[1]。在此背景下，探討其技術特點、應用方式、未來發展等，具有一定的現實意義。

1計算機圖形學與圖形圖像處理技術特點

1.1計算機圖形學技術特點

計算機圖形學（ComputerGraphics，簡稱CG），主要關注使用數學方法，完成二維、三維化的信息處理，對數字化的資源進行整合，使其成為可以為計算機軟件直接讀取、呈現的柵格形式，其主要研究內容為在計算機中表示圖形，技術特點在于利用計算機進行圖形的計算、處理和顯示，使其能夠簡明呈現，用以服務后續各項工作，包括建模、縮放、局部處理等。計算機圖形學的處理對象為各類數字化的原始資料[2]。

1.2計算機圖形圖像處理技術特點

圖像處理（imageprocessing）是指用計算機對圖像進行分析、加工，以達到所需結果的一項技術，也稱為影像處理。實際工作中，以工業相機、攝像機、掃描儀等設備拍攝、錄制的各類資源，可以利用計算機技術進行數字化處理，形成一個以二維數據為主的數據庫，該數據庫內，數組的元素稱為像素，其值稱為灰度值。完成初步建庫后，可以根據使用需要進行二維信息的加工，一般包括3個加工步驟，即圖像壓縮、增強和復原、匹配和描述識別[3]。其技術特點在于能夠以多樣化的手段完成圖形圖像處理，使其達到預期目標。

2計算機圖形學與圖形圖像處理技術的應用

2.1基本應用場景

計算機圖形學與圖形圖像處理技術雖然相互獨立，但在實際運用過程中并不是完全割裂的，以計算機圖形學形成的原始圖像，也可以借助圖形圖像處理技術予以加強，二維化的數據信息，需要借助計算機圖形學加以優化，形成圖像。從應用場景上看，計算機圖形學與圖形圖像處理技術可聯用的領域包括測繪學、大氣科學、天文學、計算機輔助設計與制造、計算機動畫、國土信息和自然資源顯示與繪制等[4]。以計算機動畫為例，其制作過程如圖1所示。

在上述6個環節中，前期準備、動畫制作、后期處理、錄制與輸出4個環節需要計算機圖形學與圖形圖像處理技術提供支持。前期準備階段，需要以計算機圖形學與圖形圖像處理技術生成、處理各類原畫，包括簡單的人物形象、背景圖畫處理、次要角色的虛化等。動畫制作階段，需要進一步根據內容呈現需要進行圖像加工，此階段主要應用圖形圖像處理技術，在前期準備工作的基礎上做更多必要優化。后期處理則關注對已經初步完成的圖像資料進行整合，使其能夠連貫播放，并進一步檢查是否存在設計、制作方面的缺陷，對圖形圖像處理技術仍有一定的使用需求。錄制與輸出階段，主要將動畫序列進行錄制和渲染，生成最終的動畫作品，并導出為視頻文件或GIF動畫等格式，該階段使用的主要是計算機圖形學技術[5]。

計算機圖形學與圖形圖像處理技術在其他場景的應用也帶有類似特點，主要關注以計算機圖形學形成原始信息，再借助圖形圖像處理技術進行優化。二者單獨應用的情況也普遍存在，需要根據工作特點加以選用。

2.2主要應用流程——以地理信息建模工作為例

2.2.1信息采集

地理信息建模工作，一般可服務工程建設、國土資源規劃等活動。該工作的第一個環節為信息采集，包括可視化信息的直接拍攝、錄制，也包括基于現有資料的加工整合和虛擬匯總等，前者以圖形圖像處理技術為中心，后者以計算機圖形學提供支持。以國土資源規劃為例，因工作范圍較大，在組織圖形圖像處理技術運用時，需要借助航攝、拍攝等工作進行原始資料的采集，原則上需要借助無人機、通信衛星、地面工作站進行數據采集，其中地面工作站還需要兼顧數據處理工作。

2.2.2圖形生成

完成原始信息采集后，需要借助計算機圖形學進行處理，值得注意的是，無論采集所獲的影像信息或在此基礎上形成的數字化資源，均可以利用計算機圖形學進行處理，以提升其可加工、可使用性。要根據國土資源規劃的具體要求，通過6個步驟完成圖形的初步生成。

一是確定計算方法以及處理標準，大部分二維化的信息需要通過整合、加工形成各類曲線、點等，再構成圖像?？梢越柚鷺媹D軟件直接進行信息處理，如實體造型技術，以及紋理、云彩、波浪等自然景物的造型和模擬等，考慮到國土資源規劃需要使用三維圖像，此階段應借助真實感圖形的理論和算法、光柵圖形生成算法進行原始信息處理。

二是輸入數據信息。以原始信息之外其他具有價值參數、處理要求等為基準，將各類信息輸入加工軟件中，如圖像的長度、局部景物高度等。

三是組織存儲，對初步完成的信息數據進行壓縮存儲，以備使用。

四是引入其他技術，進一步完成圖像的呈現，包括景物仿真處理、透明化加工、對比度加強等，以國土資源規劃為目標，河流、山體、巖石等均需要做不同程度的對比加強，改善其圖像利用能力。

五是信息輸出，將完成處理后的各類信息集中進行輸出，形成可視化的信息資源或打印為圖像。

六是利用多媒體技術、其他軟件和硬件進行格式轉化，改善呈現效果，如BIM建模，此步驟并非必需，可根據工作需要酌情選用。

2.2.3圖形圖像處理

大部分用于國土資源規劃的圖像需要反復加工、校正，以保證其應用質量。利用計算機圖形學完成信息呈現后，可利用圖形圖像處理技術做相關信息的進一步加工，包括像素處理、圖像增強、形態化加工等。

像素處理方面，按照一般要求，以航拍等形式獲取的圖像，其像素可達到數百萬以上，即便小型的圖像，其像素規模也可達到500×500或1000×1000個左右，在組織加工時，一般選用無損壓縮的方式，取空間或時間上相鄰像素值的差，再進行編碼，也可以采用離散的余弦變換、傅里葉變換進行必要有損壓縮，形成標準化的JPEG數據（靜態圖像）、MPEG數據（動態圖像）。

完成像素處理后再做增強和復原加工。圖像增加主要強調提升其利用價值，就國土資源規劃有關的建模而言，更關注提升其特殊性，改善對比效應。在組織增強時，可做灰度等級直方圖處理，要求圖像的某一區域、某一特殊標記物的對比效應更加突出，也可以采用邊緣銳化處理法，應用高通濾波、差分運算技術使某一物品的輪廓感更趨突出，如某一河流河岸、某一山坡等。增強完成后，需繼續使用復原技術，使技術原因、操作原因導致的處理噪聲得到控制，并避免圖像失真等情況。此外也需要進行必要的圖像分割，通過邊緣檢測技術進一步改善圖像的加工效應。

形態化加工是圖形圖像處理技術的最后環節，包括腐蝕、膨脹、開啟和閉合4個步驟，根據圖像復原、分割結果，以及國土資源規劃的具體要求，完成信息整理和建模，形成可以用于規劃分析的三維資源。

2.3應用技術要點

2.3.1信息完善性

在地理信息建模工作以及其他類似工作中，計算機圖形學與圖形圖像處理技術的應用需要關注信息完善性，包括各類基于圖形圖像處理需求收集的原始信息，也包括不需要實時采集的原有數據，這些信息主要強調保證三個方面的完善性，一是真實性，二是精準性，三是可復用。所有信息必須是真實可靠的，且能夠反復使用，以進行計算機圖形學與圖形圖像處理技術應用效果校對，在傳輸以及初步處理過程中，也需要保證其精準客觀，不存在損壞、丟失問題。

2.3.2處理針對性

就計算機圖形學與圖形圖像處理技術而言，因其應用場景比較豐富，實際工作中也應重視技術應用和處理的針對性。如地理信息建模工作，需有針對性地加強一些有價值的標的物或強化邊緣效應，使目標物的輪廓更加清晰，以便組織圖像的后續建模、運用。

3計算機圖形學與圖形圖像處理技術發展趨勢

未來計算機圖形學與圖形圖像處理技術發展，表現出兩個基本特點：一是智能化水平提升；二是重視共享和復用。智能化是未來計算機圖形學與圖形圖像處理技術發展、應用的基本趨勢，主要強調以智能化設施、工具和理念提升相關技術的作業效率、質量，如目前廣受歡迎的PHOTOSHOP技術軟件、BIM軟件以及CAD技術等，均可通過智能技術優化圖像處理能力。共享和復用則關注提升圖像信息在一定范圍、主體內的分享和反復使用，如某個地區的國土資源規劃部門，可一體應用計算機圖形學與圖形圖像處理技術，也可以在相同的技術標準下做相關技術成果的分享，改善工作效率。

4結語

綜上所述，計算機圖形學與圖形圖像處理技術帶有一定關聯，也帶有一定的獨立性，二者的應用有助于提升信息處理質量，服務各項數字化有關工作。當前計算機圖形學與圖形圖像處理技術應用場景已經較多，結合建模工作特點，需要首先組織信息采集，再利用計算機圖形學形成各類原始圖形，利用圖形圖像處理技術完成進一步處理，直到模型搭建完成。相關技術應用過程中，需要保證原始信息完善，保證處理針對性高、參數控制得當。未來計算機圖形學與圖形圖像處理技術發展將更趨智能化，也關注資源利用，以發揮技術優勢，提升計算機技術的運用實效性。

參考文獻

[1]李瑤.計算機圖形圖像處理技術在視覺傳達系統中的應用探討[J].家庭影院技術2023（10）：40-44.

[2]任剛.探究計算機技術在圖形圖像處理中的應用與關鍵技術[J].信息記錄材料，2023，24（5）：77-79.

[3]李冬妮.基于多孔介質理論和計算機圖形學的樹冠孔隙率估計[D].南京：南京林業大學，2022.

[4]薛鑫波.基于機載LiDAR數據和計算機圖形的林分短波輻射計算[D].南京：南京林業大學，2022.

[5]范圍.計算機圖形圖像處理技術在視覺傳達系統中的應用研究[J].電腦編程技巧與維護，2021（12）：143-144，150.