计算机图形学与图形图像处理技术分析

摘要：计算机技术在现代社会运用广泛，有助于提升大部分工作质量和效率，包括图像生成、处理在内，这为计算机图形学与图形图像处理技术的运用提供了空间。以相关技术特点为切入点，在此基础上分析其应用场景，并以建模工作为例研究其应用主要流程、技术要点。最后，从智能化、共享化角度出发，就计算机图形学与图形图像处理技术发展趋势进行简述，服务技术的进一步运用。

关键词：计算机图形学图形图像处理技术信息采集参数控制

中图分类号：TP391

AnalysisofComputerGraphicsandGraphicImageProcessingTechnology

DAIJiayi

GuizhouElectronicCommerceVocationalCollege，Guiyang，GuizhouProvince，551400China

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

KeyWords：ComputerGraphics;GraphicImageProcessingtechnology;Informationcollection;Parametercontrol

计算机图形学与图形图像处理技术是两项各自独立但带有密切关联的工作技术，现代社会信息处理工作要求高，且牵涉到大量的图形工作，包括图形的生成、增加、虚拟、集中建模等，这些工作均需要来自计算机图形学、计算机图形图像处理技术的支持。一些复杂性较高、技术要求较严格的图形图像处理工作也需要来自有关技术的支持，包括BIM建模、地下空间三维图像分析、国土资源规划等，随着各地建设工作不断开展，计算机图形学与图形图像处理技术得到的关注也越来越高[1]。在此背景下，探讨其技术特点、应用方式、未来发展等，具有一定的现实意义。

1计算机图形学与图形图像处理技术特点

1.1计算机图形学技术特点

计算机图形学（ComputerGraphics，简称CG），主要关注使用数学方法，完成二维、三维化的信息处理，对数字化的资源进行整合，使其成为可以为计算机软件直接读取、呈现的栅格形式，其主要研究内容为在计算机中表示图形，技术特点在于利用计算机进行图形的计算、处理和显示，使其能够简明呈现，用以服务后续各项工作，包括建模、缩放、局部处理等。计算机图形学的处理对象为各类数字化的原始资料[2]。

1.2计算机图形图像处理技术特点

图像处理（imageprocessing）是指用计算机对图像进行分析、加工，以达到所需结果的一项技术，也称为影像处理。实际工作中，以工业相机、摄像机、扫描仪等设备拍摄、录制的各类资源，可以利用计算机技术进行数字化处理，形成一个以二维数据为主的数据库，该数据库内，数组的元素称为像素，其值称为灰度值。完成初步建库后，可以根据使用需要进行二维信息的加工，一般包括3个加工步骤，即图像压缩、增强和复原、匹配和描述识别[3]。其技术特点在于能够以多样化的手段完成图形图像处理，使其达到预期目标。

2计算机图形学与图形图像处理技术的应用

2.1基本应用场景

计算机图形学与图形图像处理技术虽然相互独立，但在实际运用过程中并不是完全割裂的，以计算机图形学形成的原始图像，也可以借助图形图像处理技术予以加强，二维化的数据信息，需要借助计算机图形学加以优化，形成图像。从应用场景上看，计算机图形学与图形图像处理技术可联用的领域包括测绘学、大气科学、天文学、计算机辅助设计与制造、计算机动画、国土信息和自然资源显示与绘制等[4]。以计算机动画为例，其制作过程如图1所示。

在上述6个环节中，前期准备、动画制作、后期处理、录制与输出4个环节需要计算机图形学与图形图像处理技术提供支持。前期准备阶段，需要以计算机图形学与图形图像处理技术生成、处理各类原画，包括简单的人物形象、背景图画处理、次要角色的虚化等。动画制作阶段，需要进一步根据内容呈现需要进行图像加工，此阶段主要应用图形图像处理技术，在前期准备工作的基础上做更多必要优化。后期处理则关注对已经初步完成的图像资料进行整合，使其能够连贯播放，并进一步检查是否存在设计、制作方面的缺陷，对图形图像处理技术仍有一定的使用需求。录制与输出阶段，主要将动画序列进行录制和渲染，生成最终的动画作品，并导出为视频文件或GIF动画等格式，该阶段使用的主要是计算机图形学技术[5]。

计算机图形学与图形图像处理技术在其他场景的应用也带有类似特点，主要关注以计算机图形学形成原始信息，再借助图形图像处理技术进行优化。二者单独应用的情况也普遍存在，需要根据工作特点加以选用。

2.2主要应用流程——以地理信息建模工作为例

2.2.1信息采集

地理信息建模工作，一般可服务工程建设、国土资源规划等活动。该工作的第一个环节为信息采集，包括可视化信息的直接拍摄、录制，也包括基于现有资料的加工整合和虚拟汇总等，前者以图形图像处理技术为中心，后者以计算机图形学提供支持。以国土资源规划为例，因工作范围较大，在组织图形图像处理技术运用时，需要借助航摄、拍摄等工作进行原始资料的采集，原则上需要借助无人机、通信卫星、地面工作站进行数据采集，其中地面工作站还需要兼顾数据处理工作。

2.2.2图形生成

完成原始信息采集后，需要借助计算机图形学进行处理，值得注意的是，无论采集所获的影像信息或在此基础上形成的数字化资源，均可以利用计算机图形学进行处理，以提升其可加工、可使用性。要根据国土资源规划的具体要求，通过6个步骤完成图形的初步生成。

一是确定计算方法以及处理标准，大部分二维化的信息需要通过整合、加工形成各类曲线、点等，再构成图像。可以借助构图软件直接进行信息处理，如实体造型技术，以及纹理、云彩、波浪等自然景物的造型和模拟等，考虑到国土资源规划需要使用三维图像，此阶段应借助真实感图形的理论和算法、光栅图形生成算法进行原始信息处理。

二是输入数据信息。以原始信息之外其他具有价值参数、处理要求等为基准，将各类信息输入加工软件中，如图像的长度、局部景物高度等。

三是组织存储，对初步完成的信息数据进行压缩存储，以备使用。

四是引入其他技术，进一步完成图像的呈现，包括景物仿真处理、透明化加工、对比度加强等，以国土资源规划为目标，河流、山体、岩石等均需要做不同程度的对比加强，改善其图像利用能力。

五是信息输出，将完成处理后的各类信息集中进行输出，形成可视化的信息资源或打印为图像。

六是利用多媒体技术、其他软件和硬件进行格式转化，改善呈现效果，如BIM建模，此步骤并非必需，可根据工作需要酌情选用。

2.2.3图形图像处理

大部分用于国土资源规划的图像需要反复加工、校正，以保证其应用质量。利用计算机图形学完成信息呈现后，可利用图形图像处理技术做相关信息的进一步加工，包括像素处理、图像增强、形态化加工等。

像素处理方面，按照一般要求，以航拍等形式获取的图像，其像素可达到数百万以上，即便小型的图像，其像素规模也可达到500×500或1000×1000个左右，在组织加工时，一般选用无损压缩的方式，取空间或时间上相邻像素值的差，再进行编码，也可以采用离散的余弦变换、傅里叶变换进行必要有损压缩，形成标准化的JPEG数据（静态图像）、MPEG数据（动态图像）。

完成像素处理后再做增强和复原加工。图像增加主要强调提升其利用价值，就国土资源规划有关的建模而言，更关注提升其特殊性，改善对比效应。在组织增强时，可做灰度等级直方图处理，要求图像的某一区域、某一特殊标记物的对比效应更加突出，也可以采用边缘锐化处理法，应用高通滤波、差分运算技术使某一物品的轮廓感更趋突出，如某一河流河岸、某一山坡等。增强完成后，需继续使用复原技术，使技术原因、操作原因导致的处理噪声得到控制，并避免图像失真等情况。此外也需要进行必要的图像分割，通过边缘检测技术进一步改善图像的加工效应。

形态化加工是图形图像处理技术的最后环节，包括腐蚀、膨胀、开启和闭合4个步骤，根据图像复原、分割结果，以及国土资源规划的具体要求，完成信息整理和建模，形成可以用于规划分析的三维资源。

2.3应用技术要点

2.3.1信息完善性

在地理信息建模工作以及其他类似工作中，计算机图形学与图形图像处理技术的应用需要关注信息完善性，包括各类基于图形图像处理需求收集的原始信息，也包括不需要实时采集的原有数据，这些信息主要强调保证三个方面的完善性，一是真实性，二是精准性，三是可复用。所有信息必须是真实可靠的，且能够反复使用，以进行计算机图形学与图形图像处理技术应用效果校对，在传输以及初步处理过程中，也需要保证其精准客观，不存在损坏、丢失问题。

2.3.2处理针对性

就计算机图形学与图形图像处理技术而言，因其应用场景比较丰富，实际工作中也应重视技术应用和处理的针对性。如地理信息建模工作，需有针对性地加强一些有价值的标的物或强化边缘效应，使目标物的轮廓更加清晰，以便组织图像的后续建模、运用。

3计算机图形学与图形图像处理技术发展趋势

未来计算机图形学与图形图像处理技术发展，表现出两个基本特点：一是智能化水平提升；二是重视共享和复用。智能化是未来计算机图形学与图形图像处理技术发展、应用的基本趋势，主要强调以智能化设施、工具和理念提升相关技术的作业效率、质量，如目前广受欢迎的PHOTOSHOP技术软件、BIM软件以及CAD技术等，均可通过智能技术优化图像处理能力。共享和复用则关注提升图像信息在一定范围、主体内的分享和反复使用，如某个地区的国土资源规划部门，可一体应用计算机图形学与图形图像处理技术，也可以在相同的技术标准下做相关技术成果的分享，改善工作效率。

4结语

综上所述，计算机图形学与图形图像处理技术带有一定关联，也带有一定的独立性，二者的应用有助于提升信息处理质量，服务各项数字化有关工作。当前计算机图形学与图形图像处理技术应用场景已经较多，结合建模工作特点，需要首先组织信息采集，再利用计算机图形学形成各类原始图形，利用图形图像处理技术完成进一步处理，直到模型搭建完成。相关技术应用过程中，需要保证原始信息完善，保证处理针对性高、参数控制得当。未来计算机图形学与图形图像处理技术发展将更趋智能化，也关注资源利用，以发挥技术优势，提升计算机技术的运用实效性。

参考文献

[1]李瑶.计算机图形图像处理技术在视觉传达系统中的应用探讨[J].家庭影院技术2023（10）：40-44.

[2]任刚.探究计算机技术在图形图像处理中的应用与关键技术[J].信息记录材料，2023，24（5）：77-79.

[3]李冬妮.基于多孔介质理论和计算机图形学的树冠孔隙率估计[D].南京：南京林业大学，2022.

[4]薛鑫波.基于机载LiDAR数据和计算机图形的林分短波辐射计算[D].南京：南京林业大学，2022.

[5]范围.计算机图形图像处理技术在视觉传达系统中的应用研究[J].电脑编程技巧与维护，2021（12）：143-144，150.