计算机图形图像处理关键技术应用研究

田 勇

（廊坊市人民防空办公室 河北 廊坊 065000）

1 引言

20世纪中后期，计算机图形图像处理技术问世。该技术主要利用计算机与网络来完成图形图像的设计、调整以及美化，具体处理过程涉及诸多技术软件，如数字化技术与CAD技术等，充分彰显了我国科技水平的提升。近年来随着科学技术的飞速发展，带动了计算机技术的不断进步，计算机技术包括许多组成部分，其中图形图像处理技术是计算机技术的重要组成部分之一，并且在现代应用科学中，也得到了广泛应用和推广。当前，该技术已然渗透社会生产、生活之中，推动相关产业及企业向前发展，具有重大现实意义。

2 计算机图形图像处理

2.1 定义

计算机图形图像处理是指使用计算机运算处理技术来完成图形图像信息的复原与增强等的过程，大致包括二维图形图像处理技术与三维图形图像处理技术两个技术种类。由于其二者处理维度有别，因而处理侧重点也存在差异：前者更加注重处理图像色彩，而后者则主要处理图形图像在三维立体空间内部的缩放与透视等。通过使用计算图形图像处理技术，不但可以有效提取图形图像关键信息并确保信息安全，而且还可以降低图形图像所需存储空间，大大提升传输效率。

2.2 二者间区别与联系

计算机图形处理技术与计算机图像处理技术为两个不同概念，区别具体表现为：（1）信息来源不同。图形信息并非客观存在，而是源于主观世界也即人脑；图像信息则为客观世界中的真实存在。（2）处理手段不同。图形处理以几何理论为基础，具体包括剪裁与旋转等手段；而图像处理则以数据信息处理与模糊数学模型等理论为支撑，具体包括信息强化与图像识别等手段。（3）应用领域不同。图像处理技术应用多见于CAD与动画模拟领域；而图像处理技术则主要应用于制造领域。

尽管二者存在以上区别，但为取得最佳处理效果，相关人员往往将其二者结合使用。

3 计算机图形图像处理关键技术

3.1 数字化技术

计算机图形图像处理技术以形态数学技术与立体数学技术为基础，因此，在具体处理过程中，应当首先使用数字化技术完成图形图像处理工作，继而将其转化为可供计算机识别或者转换的格式。以图像处理为例，首先进行采样，继而选取水平或垂直方向完成图像分割，并将所获数据点信息进行量化，最后进行压缩编码。在计算机图像存储方面，压缩编码为一个重要环节，目前常用压缩编码方式包括波点变化压缩、转换以及预测等。

3.2 CAD技术

CAD技术是以图像处理设备为载体，通过一些专业人士对一种新型软件进行有效研发。从目前来看，CAD软件已经在企业产品生产设计中得到了广泛运用。例如储存重要信息的过程更加便捷简单，进而可以更好地开展绘制图形工作，给工作人员提供了很大的便利。在计算机图形图像处理过程中应合理应用CAD技术，针对设计方案的不同，也应选择不同的应用方式，有效保障图形图像处理的研究以及分析更具针对性，从而选取最佳设计方案，并通过对CAD软件一些功能的利用对图形以及文字等信息进行有效的处理，使得对图形以及文字的编辑、移动等工作得以有效实现，充分发挥CAD软件的应用价值以及有效性。

CAD技术是专业技术人员借助图像处理设备研发得出的一种新型技术软件，具体包括交互技术与曲面造型技术，目前已被广泛应用于企业产品设计与生产。以交互技术为例，其主要通过图形输出显示设备显示用户所建立的坐标系统，进而完成一系列图形图像编辑处理工作，如平移、透视以及旋转等，最终改变图形图像[1]。主要功用表现在两个方面：（1）为设计人员提供工作便利。设计人员使用交互技术即可轻松完成人机信息交换与设计产品的虚拟或打样工作，此外其还可以借助该技术对比并优化前期设计产品相关数据，更好地完成产品设计工作。（2）及时呈现相关内容或修改结果。设计人员通过使用交互技术，可于较短时间内呈现设计内容或者修改结果，有效改善设计质量并提高设计工作效率。

为确保图形图像处理分析研究结果更具针对性，相关人员在应用CAD技术时需要结合具体设计方案来选择合适的应用方式，并通过该技术有效处理文字或图形信息，在检索基础上完成文字或图形的编辑、移动工作。

3.3 图形图像识别技术

图形图像识别技术的应用主要借助CNN网络与Opencv来实现。CNN网络又称卷积神经网络，主要用来识别一些发生过位移或进行过缩放的二维图形。使用过程中，由于其特征检测层所具有的特殊性，因而主要通过隐性方式来学习训练数据。此外，由于同一特征具有相同的神经元权值，因而网络支持并行学习[2]。Opencv作为跨平台计算机视觉与机器学习软件库，可于不同操作系统上运行并采用计算机视觉与图形图像处理通用算法。

3.4 图形图像分割技术

图形图像分割技术即指将所需图形图像从原文件中截取出来的技术，应用基础在于亮度的不连续性，现已广泛应用于电子制造业。由于电子设备元件极小，难以进行人工检验，因而便需使用图形图像分割技术来发现所缺零部件。此外，图形图像分割技术还可将原本的图形图像划分为不同区域，并将与划分规则不符的原件甄别出来，大大提升了电子制造业生产效率。

3.5 图形图像复原技术

图形图像复原技术以转变图像为核心，以退化的图形数值为基础。由于退化的图形数值具有客观性，因而该技术离不开以人之主观意识为核心的图像增强技术。一般而言，图形图像在传递过程中会受成像或者外部环境影响发生退化，而图形图像复原技术的工作原理就是利用原图形图像的数学模型进行运算，复原已退化图形图像，并将其重新构建成新的图形图像。

3.6 图形图像实时绘制技术

在现代图形图像处理技术中，图形图像实时绘制技术极具时代意义。应用图形图像实时绘制技术不但可以确保图形图像的完整性，且还可以降低性能消耗，大大提升图形图像处理效率[3]。作为现代绘制技术重要产物，图形图像实时绘制技术可应用领域较为广泛。然而，由于该技术具有较高硬件设备要求，而高配置硬件设备至今尚未普及，因而导致该技术面临一定应用局限。

4 计算机图形图像处理关键技术的具体应用

4.1 在工业制造方面的应用

计算机图形图像处理技术现已广泛应用于工业制造领域：（1）通过构建场景为具体设计方案提供有效依据。使用计算机图形图像处理技术可从光照、角度等不同方面构建各种场景，为相应设计方案提供合理性依据。（2）通过构建三维立体模型向观看人员直观展示设计效果。在设计飞机、汽车、轮船等立体产品的时候，可以使用计算机图形图像处理技术来处理部分特殊图像，进行三维模拟，并放大或缩小其中任一部件，向观看人员直观展示产品设计效果[4]。（3）通过三维模拟直观展示电路图。在使用计算机图形图像处理技术印刷电路时，可以通过三维模拟更加直观地将电路图展示出来。

4.2 在动画设计方面的应用

受国内多媒体技术发展及国外三维动画冲击等因素影响，传统二维技术已难满足人们的精神文明需求。在此形势下，计算机图形图像处理技术得以广泛应用于动画设计领域。将计算机图形图像处理技术应用到动画设计当中，不但可以大幅缩短动画设计周期，且还可以有效提升动画设计质量，更好地推动我国动画事业发展[5]。

4.3 在可视化计算方面的应用

信息化时代背景下，可视化计算对图形图像处理技术提出更高要求。有效利用计算机图形图像处理技术所具有的绘图功能，可以高效检索并分析各种复杂数据信息，通过建立数据模型为可视化计算提供有效依据，直观展示各类数据信息。此外，计算机图形图像处理技术还可用于医学或气象等专业领域，通过可视化图像分析并呈现相关数据信息，有效避免了由于图像处理不准确或图像处理过度而产生的图像失真现象[6]。尤其是在医学领域中，超声成像、CT、磁共振等都与计算机图像处理技术息息相关。

4.4 在计算机辅助设计方面的应用

计算机图形图像处理技术在计算机辅助设计领域同样大有用途。比如，计算机辅助设计研发人员可以利用计算机图形图像处理技术将研发产品相关参数输入到计算机，由计算机按照相应标准与步骤自行完成运算[7]。此外，还可利用该技术进行产品设计并监管产品制造质量。以汽车的设计研发为例，传统设计研发工作通常需用实际物品进行实验后方可提取到有关数据，但若利用计算机图形图像处理技术，设计研发人员仅需通过计算机即可完成产品模拟，不但有效提高了工作效率，且为整个设计研发工作节约了大量人力物力。

4.5 在商业服务方面的应用

商业经济社会发展背景下，计算机图形图像处理技术也已被广泛应用于商业服务领域，主要包括面部信息识别与汽车信息识别等。由于面部信息关系到客户个人财产及信息安全，并与商家自身利益紧密相关，因此，商业服务领域必须设计平衡好计算机图形图像处理技术的基础功能以及使用成本，以此确保技术可靠并实现利益最大化。此外，商业服务领域还需充分掌握该技术关键内容，以此做好信息的储存与管理工作，实现技术的良好应用。

4.6 在传媒方面的应用

目前，市面上已经存在多种计算机图像图像处理软件，主要包括两大类型：（1）二维平面软件，如paintshop、Photoshpo以及Corel-Draw等；（2）三维动画建模和渲染工具，如Maya、3D MAX等。这些软件现已在多个领域实现广泛应用，如动态运动分析、3D建模、3D游戏制作、3D影视制作等[8]。具体来说，利用计算机图形图像软件可以使用3D动画模拟物体运动并完成影视剧制作；还可以利用3D建模制作特效或者模拟操作各类场景；此外，也可记录轨道与数据并借此完成运动分析。图片媒体编辑、电影特效制作和后期处理目前在传媒领域应用最为广泛。以广告图为例，应用Photoshop软件并结合图像特点实现通道或分层渲染，不但可以提升图片宣传效果，且还可以实现原图与新图层备份；之后还可使用魔法工具调整图像细节，单曲选取不同图片区域进行加工；此外还可使用其他工具为图片添加或叠加滤镜效果，最大程度地展现图片艺术效果。

4.7 在视觉传达系统方面的应用

目前，计算机图形图像关键技术在视觉传达系统中也已获得广泛应用，具体涵盖文字设计、插图绘画设计、包装设计等几个方面：（1）在文字设计方面的应用。作为重要的符号化工具，文字不仅可以描绘人类思想感情，且还可以记录人类语言信息，将各种抽象内容转换成具体形象[9]。文字设计是计算机图形图像处理关键技术在视觉传达系统中的主要应用方面。从技术层面来说，文字设计的操作并不复杂。以在图片中输入文字这一操作为例，首先，选择适用字体并使用该字体将文字输入图片；接着使用工具栏对文字进行后期加工，确定文字的大小、形状以及颜色，使文字更具规划性。值得注意的是，在此过程中，设计者需要结合整体画面与所需表达的内容来选择并修改文字，以此增强图片说服力，更好地向外传递图片的内在思想与深层含义。此外，设计师也需高度重视图片的整体协调性，掌握并使用一些文本处理技巧，让操作变得更加简单快捷，有效提高工作效率。整体而言，计算机图形图像处理关键技术可赋予文字更多变化空间，实现文字与图片二者的有效融合，切实改善作品视觉传达效果。（2）在插图绘画设计方面的应用。绘画是计算机自带的一项功能，多数人都已掌握。插图绘画技术是视觉传达设计中的一项重要技能，使用计算机图形图像处理关键技术可以成功简化原本复杂的操作步骤。设计者可以使用铅笔勾勒草图，然后再利用计算机图形图像处理关键技术进行艺术加工处理，完成上色及其他绘画流程。换言之，设计者仅需花费少量时间勾勒草图即可，其他环节均由计算机图形图像处理技术负责，可以有效节约时间并提高设计工作效率。（3）在产品包装设计方面的应用。作为常见营销手段与关键销售步骤，产品包装设计在生活中现已随处可见。结合现实来看，消费者在同等质量与同等价位的商品面前，往往倾向于选择辨识度高、带有精美包装的商品。因此，大品牌通常极为注重产品包装设计环节，以此彰显品牌文化内涵并增强品牌的社会影响力[10]。传统视觉传达系统往往只能设计加工静态图片，但在引入计算机图形图像处理关键技术后，即可实现静态图片与动态图片二者的融合，不但可以有效提升产品美感，为消费者带去强烈的视觉冲击，且还可向消费者传递产品关键信息与企业经营理念等，帮助消费者更好地理解产品，以此提高产品吸引力与消费者购买意愿。

5 结语

图形图像处理技术是计算机信息技术发展历程中一项重要内容，几乎关涉社会各个行业与领域。图形处理技术与图像处理技术虽非两个不同概念，但在实际应用过程中却存在紧密联系，通常为人结合使用。目前，常用的计算机图形图像处理技术包括数字化技术、CAD技术、图形图像识别技术、图形图像分割技术、图形图像复原技术以及图形图像实时绘制技术等。这些技术现已被广泛应用于工业制造、动画设计、可视化计算、计算机辅助设计、商业服务、传媒以及视觉传达系统等领域。但要想更好地提升我国科技发展水平，相关人员也仍需不断研究与创新。