浅谈计算机图形图像处理技术

李会芬

（宁夏工商职业技术学院，750021）

浅谈计算机图形图像处理技术

李会芬

（宁夏工商职业技术学院，750021）

计算机图形图像处理技术日益成熟，已经实现了在多个行业领域中广泛应用，为了加深对其认识的和理解，本文主要介绍了计算机图形学和图形图像处理的基本概念，基本工作原理，主要应用领域以及所进行计算机图形学与图形图像处理的技巧、技术等。

图形学；图形图像；处理技术

0 引言

计算机图形学 ( Computer Graphics ) 是借住计算机来研究图形表达、处理图像、显示生成的学科，实现了人们主观意识中图像和真实存在的图形之间的相互结合。经过近几十年的发展，各种各样的计算机图形图像处理软件应运而生，为人们的主观处理和操作提供了很多的便利，并且在很多的领域得到广泛应用。

1 计算机图形学概述

1.1 计算机图形学研究的内容

计算机图形学是一门新兴的学科，主要是研究如何使用计算机生成、处理和显示图形的，其中包含了图形硬件、图形交互技术、曲面曲线建模、虚拟实现以及实物造型等，涵盖算法、成像原理等方面知识。计算机图形学学科成立的主要目的是为了让计算机转换出来的图像更加的真实，就必须要建立图形描述场景的几何表示，从中计算出虚拟的光源、纹理以及材质属性产生的效果。由计算机转化出的图形， 通常都需要对图形进行再一次的处理，因此计算机图形学与相应的图形图像处理技术需要紧密联系起来，这样才能够产生更好的图形真实感。

1.2 图形图像处理技术的基本概念

计算机硬件设备和计算机图形图像处理软件是计算机图形图像处理技术的基础组成部分。计算机图形图像处理软件是将终端显示和计算机结合在一起，其图形图像处理技术主要是将数学描述中的几何数据与几何模型，用计算机技术将其进行相应的修改、存储以及完善。其主要处理技术包括几何变换、 图像数字化、建模造型设计、隐线与隐面的消除以及各种色彩设计等。键盘和鼠标作为终端的输入设备，可以完成对图形的修改和定位，并且利用显示器、绘图仪、打印机等显示设备和输出设备，可以完整的保存计算机图片。通常用的计算机软件包括CAD/CAM、CAI等，同时还需要应用相应的计算机艺术设计、模拟、动画以及虚拟实现等知识技术领域。

1.3 计算机图形系统与功能

图形系统在设计与绘制各种图形的过程中，必须具备输入、输出、存储、对话以及计算等能力，因此图形系统的功能主要包括：能够输入各种命令与几何参数的输入功能、能够让图形保持显示状态且可永久保存的输出功能、能够存放所有几何数据并能够对数据进行维护与检测的存储功能、能够进行人机通信的对话功能，计算功能是指计算机图形图像处理软件对相关的图形图像进行必要的数据交换和计算分析。

2 计算机图形学与图形图像处理技术的应用

图像信息载荷量大，能够直观、形象给不同观察者不同的有用的价值信息。随着计算机图形学与图形图像处理技术不断发展与成熟，这种技术应用开始在许多领域中进行了应用，并且在社会发展和经济建设中发挥着巨大作用。

2.1 计算机辅助设计与制造

计算机图像学与图形图像处理技术最早是应用在工业领域。其中计算机辅助设计制造软件CAD/CAM已经在工业领域进行广泛应用，制造各种精密的仪器以及设计各种机械产品如各种汽车、船舶以及飞机设计制造零件、厂房的建造布局、电子线路和电子器件结构等。CAD 技术不仅能够提高设计效率和缩短设计周期，改善设计质量和降低设计成本，而且可以为后续工序的计算机辅助制造建立CAD数据库。

2.2 计算机辅助动画设计

计算机图形学与图形图像处理技术用于各种广告设计、游戏开发设计、动画制作以及各种影视中的特技制作。计算机动画主要分两个阶段即二维动画和三维动画，而基于物理模型的计算机动画大量运用弹性力学方程计算还有许多内容需进一步研究。利用计算机的图形图像处理技术将书法中的艺术添加到各种广告设计中，很大程度上提高广告的宣传效果。如在影视行业中、电脑游戏等中，利用计算机图形图像处理技术，设计一些特写镜头、激烈打斗场面、惊险特效等，增加吸引力，收到更多年轻人喜爱。

2.3 计算机仿真和模拟

计算机仿真与模拟是利用计算机模拟某个系统或者某种过程，把某个物理现象经数值模拟而数字模型化,再将该模型以图像的形式显示出来，图形显示在其中有着重要作用。在研制产品或者设计系统中往往都要用到计算机仿真，包括方案论证、技术指标确定、设计分析、生产制造、试验测试、维护训练、故障处理等各个阶段。通过计算分析，转化大量数据得到相应的图形与图像，将虚拟转化成图像更直观，并且对结果图像要求非常高。这样的好处是帮助人们处理复杂的数据转换，如在环境保护、生物分析、飞机模拟器等领域都有很好地应用，人们通过计算机图形图像处理技术，可让其中的各种图像以及模型分析更加的生动， 对科学研究有很重要的意义。

2.4 计算机图形图像技术在艺术领域应用

大多数人可能觉得艺术与计算机这样的科技很难联系到一起，但是作为一种新的研究，计算机图形学在艺术领域中的应用，正是计算机与艺术学结合的一种代表，这种结合可让两者皆得到发展与进步。通过计算机图形学来完成艺术设计，一般需要设计人员具备较高的艺术功底，同时也需要配置高端的硬件与软件设备。利用各种计算机软件让二维与三维图形变得更加完美精确，利用计算机的图形图像处理技术把虚拟空间中变得更加细腻、生动与自然。

3 图形与图像的关系

图形图像处理技术中，图形与图像之间有一定联系也存在一定区别。在实际应用中，图形、图像技术是相互关联的，二者处理技术结合而已使视觉效果和质量更加完善和精美。图形与图像之间主要有四点即数据来源不同、处理方法不同、理论基础不同以及用途不同。①数据来源不同：图像是来自客观世界，而图形来自主观世界。②处理方法不同：图像的处理方法是几何修正以及图像的各种变换、识别以及理解等。而图形的处理方法是几何变换以及图形的各种修剪、消除以及隐藏等。③理论基础不同：图像的主要理论基础是以概率统计、模糊数学等相关理论作为理论基础。而图形时以计算几何、样条几何等相关的理论做为理论基础。④用途不同：图像的处理用途主要是应用于工业、 医学等方面，而图形处理则主要应用于 CAD/CAM/CAE/CAI 计算机艺术、计算机模拟、 计算机动画等。

随着图形图像处理技术的不断发展，图形与图像技术结合，相互交叉和渗透，把图形与图像处理技术结合起来可以使视觉效果和质量更加完善。如 CAGD技术，利用这种计算机图形图像处理技术，能够更加灵活的分析各种几何形体，并且能够将曲面与曲线中的各种数据拟合。

4 图形图像软件及实例分析

4.1 Photoshop的运用技巧分析

Photoshop 是一款具有强大功能的图像编辑处理软件，其应用领域很广泛的，在图像、图形、文字、视频、出版各方面都有涉及。功能上主要分为图像编辑、图像合成、校色调色及特效制作部分。 Photoshop 运用技巧主要有以下几种：

（1）图像素材获取方面，要合理并且恰当选择图像素材，可以通过购买素材光盘和网络获取两种途径，根据用户的需要进行选择。好的素材可以为设计提供更多的思路和创意，激发人的创新思想。

（2）使用套索工具抽取图像，一般会用来处理简单的、轮廓不复杂的图像，通过剪切图层使背景和主体分离。如果处理背景和主体颜色反差较大的图像，适合选用磁性套索工具。具体使用情况要依据实际处理图像而看。

（3）曲线调整。Photoshop 软件因具有丰富的图像编辑功能，可以对数码照片、进行处理，主要原理就是亮度值重新分布。确定调节点是需要技巧的，可以通过鼠标移动到图像窗口，在需要查看地方点击，曲线上会出现和该点相对应的点，就可以随意而精确地调整图象中任一点的亮度值了。

（4）线性减淡。利用Photoshop 来的图层混合中的线性减淡技术就能够减少背景中黑色字体或图案的干扰。原理是利用黑色字体或图案在RGB 通道中都占相同的比例这一特点，选择其中一个通道并反相，来和原图像进行图层的线性减淡混全，以达到将黑色字体或图案减淡来凸显痕迹。

4.2 乒乓球器材设计与检测中的图像处理技术

为了提高乒乓球拍胶皮的性能,设计更具有性能特点的胶皮,使之满足具有不同技术特点的运动员的需要。具体研究内容可细分为以下几个方面：①对原有乒乓球拍性能检测系统的改进；②乒乓球拍套胶胶粒分布对乒乓球作用力的分析；③乒乓球拍套胶胶粒分布设计；④力学特性检测与评价和乒乓球运动仿真模块实现。试验中要选择三款不同的正胶球拍作为测试对象，将球拍按不同方式固定，用发球机发球，然后利用高速摄像机记录下撞击瞬间，并将图像转存到本地计算机中。图像采集中可以看到兵乓球以右向左方向运动，与球拍发生碰撞的时的瞬间情景，通过乒乓球拍外在性能检测系统，能够快速分析图像序列，准确计算出乒乓球与球拍碰撞前后的运行速度和旋转速度，通过胶粒物理参数的设定,轻松实现胶粒分布的计算机辅助设计,并通过三维的形式展示出来，进而得出与力学分析结论相符合。用二维曲线的方式对乒乓球运动仿真，将乒乓球在与球拍碰撞后的运动轨迹描述出来，更加直观展示球拍的性能包括加速能力、旋转能力和控制能力等，在性能仿真模块的帮助下,获取大量实验数据，在性能仿真模块的帮助下,通过乒乓球的运动曲线,反应出该款球拍的性能。

5 结语

生活生产中广泛应用到计算机图形学与图形图像处理技，充分挖掘了人的创造潜力，创造出新奇的视觉效果。因此将让计算机图形学与图形图像处理技术融入到各个领域中，促进计算机图形学与图形图像处理技术的发展有很重要的意义。因而需要大力开展这方面的研究，有待于我们进一步探索和研究。

[1]孔德慧,孙艳丰,李敬华.利用概念图技术改进计算机图形学教学[J].计算机教育,2011(06):251-260.

[2]陈敏雅,金旭东.浅谈计算机图形学与图形图像处理技术[J].长春理工大学学报,2011,01:138-139+146.

[3]程发友.计算机图形学与图形图像处理技术浅析[J].电子技术与软件工程,2015,19:119-120.

[4]宋琳琳.计算机图形与图形图像处理技术的相互结合分析[J].信息通信,2014,08:125.

On computer graphics and image processing technology

Li Huifen
（Ningxia Vocational Technical College of industry and Commerce，750021）

Computer graphics and image processing technology is increasingly mature, have achieved extensive application in many industries, in order to deepen the understanding and understanding,this paper introduces the basic concepts of computer graphics and image processing,the basic working principle,main applications and computer graphics and image processing techniques, technology.

computer graphics;graphic image;processing technology