計算機(jī)圖形圖像技術(shù)探究論文(2)
計算機(jī)圖形圖像技術(shù)探究論文
計算機(jī)圖形圖像技術(shù)探究論文篇二
《淺談計算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)》
【摘要】計算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)是八十年代末至九十年代初，世界范圍內(nèi)最突出的科學(xué)研究應(yīng)用成果。經(jīng)歷了30多年的發(fā)展過程，計算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)得到廣泛的運(yùn)用，也變成現(xiàn)代應(yīng)用科學(xué)中最活躍的分支之一。它包括兩個內(nèi)容，即圖形處理(三維制作技術(shù))和圖像處理(二維制作技術(shù))，各種軟件也是基于這兩種技術(shù)而設(shè)計的。
【關(guān)鍵詞】：計算機(jī);圖形圖像;處理技術(shù)
中圖分類號：G623.58 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
一、前言
計算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)包括圖像處理二維制作技術(shù)和圖形處理三維制作技術(shù)兩個大方面。圖形處理是利用三維制作技術(shù)造出各種物體，然后為它設(shè)計動作，它的整個制作過程都是在計算機(jī)上完成的。圖像處理是對已生成好的圖像的處理。
二、計算機(jī)圖形圖像處理的基本概念
1.概念
計算機(jī)圖形圖像處理是指把由概念或數(shù)學(xué)描述所表示物體的幾何數(shù)據(jù)或幾何模型，用計算機(jī)進(jìn)行顯示、存儲、修改、完善及進(jìn)行圖形處理的操作過程。
2.主要內(nèi)容
圖形圖像處理包括的主要內(nèi)容：(1)圖像數(shù)字化、圖像編碼、圖像增強(qiáng)、圖像復(fù)原、圖像分割和圖像分析等;(2)幾何變換，如平移、旋轉(zhuǎn)、縮放、透視和投影等;(3)建?；蛟煨驮O(shè)計;(4)隱線、隱面消除，明暗處理等;(5)曲線和曲面擬合(6)色彩設(shè)計。各種圖形圖像處理軟件也是以這兩種技術(shù)為基礎(chǔ)，利用圖形圖像處理技術(shù)改造、創(chuàng)造圖形、圖像的整個過程都是在計算機(jī)上進(jìn)行。例如把一個蘋果漸變成球體，同時材質(zhì)也會跟著變化。兩個物體都是在計算機(jī)上制作出來的。另外對已生成好的圖像的作圖像技術(shù)處理，俗稱“變臉”。比如把小孩臉變成大人臉，是先將拍攝好的照片輸入到計算機(jī)系統(tǒng)，然后應(yīng)用計算機(jī)的二維處理軟件將所輸入圖像進(jìn)行漸變即可[1]。
3.圖形與圖像的區(qū)別與聯(lián)系
(一)數(shù)據(jù)來源不同：圖像數(shù)據(jù)來自客觀世界;圖形數(shù)據(jù)來自主觀世界。
(二)處理方法不同：圖像處理方法包括幾何修正、圖像變換、圖像增強(qiáng)、圖像分割、圖像理解、圖像識別等;圖形處理方法包括幾何變換、開窗和裁剪、隱藏線和隱藏面消除、曲線和曲面擬合、明暗處理、紋理產(chǎn)生等。
(三)理論基礎(chǔ)不同：圖像處理主要用到數(shù)字信號處理、概率與統(tǒng)計、模糊數(shù)學(xué)等理論;計算機(jī)圖形學(xué)主要用到仿射與透視變換、樣條幾何、計算幾何、分形等理論。
(四)用途不同：圖像處理主要用于遙感、醫(yī)學(xué)、工業(yè)、航天航空、軍事等。計算機(jī)圖形學(xué)主要用于CAD/CAM/CAE/CAI 計算機(jī)藝術(shù)、計算機(jī)模擬、計算機(jī)動畫等[2]。
在實際應(yīng)用中，圖形、圖像技術(shù)又是相互關(guān)聯(lián)的。把圖形、圖像處理技術(shù)相結(jié)合，可以使視覺效果和質(zhì)量更加完善，更加精美。目前許多廣告、片頭都是把兩種處理技術(shù)結(jié)合起來使用，以取得相當(dāng)完美，逼真、生動的效果。例如1994年榮獲奧斯卡最佳特技效果獎的《侏羅紀(jì)公園》是一個最典型的范例。影片中的恐龍是真實生活中所不存在的，它是由三維制作技術(shù)造出模型，設(shè)計它的各種動作;影片中的人是用電影手法拍攝的，兩部分的圖像生成之后，由二維處理技術(shù)把兩者進(jìn)行合成，就產(chǎn)生了人與恐龍共生的場面。它充分運(yùn)用了計算機(jī)圖形、圖像處理技術(shù)和各種電影手法，是一都精彩的科幻影片。
三、 運(yùn)行環(huán)境
1.軟硬件配置
硬件配置基本上可分為兩大類，工作站和微型機(jī)。軟件配置：工作站的軟件包括TDI和Alias，它們都是工作站上的專門圖形制作軟件，功能上各有所不同;微型機(jī)上的軟件包括3D Studio MAX(簡稱3DS)的各種版本，Photoshop，Winmorph等，3D Studio MAX是微型機(jī)上所使用的圖形制作軟件，目前已在我國廣泛應(yīng)用。Photoshop是一個專門處理圖像的專業(yè)軟件。Winmorph是一個二維圖像處理軟件，功能是把一幅圖像變成為另一幅圖像[3]。
2.功能比較
工作站無論從CPU 的速度，內(nèi)存容量和圖形顯示等方面都具有下列微型機(jī)無法比擬的優(yōu)越性：
(一)工作站所生成的圖像質(zhì)感(指運(yùn)用不同的表現(xiàn)手段，表現(xiàn)出各種不同物體所具有的特質(zhì))優(yōu)于微型機(jī)，這是因為兩種系統(tǒng)對于圖像處理的計算方法和計算參數(shù)的數(shù)量上有很大不同。TDI全稱Transport Driver Interface，它指的是WindowsNT操作系統(tǒng)中各種運(yùn)輸層協(xié)議(如SPX、TCP等)與接收軟件(或重定向軟件接口)之間的接口層。對于圖像的每一像素點(diǎn)，TDI采用了每一像素點(diǎn)又細(xì)分成許多小塊分別計算顏色的方法，因此一幅720*576的標(biāo)準(zhǔn)圖像，工作站的計算量遠(yuǎn)超過微型機(jī)。圖像的總體質(zhì)感要比微型機(jī)好。
(二)從造型方面來看，3DS沒有曲面造型功能，對于一些復(fù)雜的曲線曲面來講，這就不太方便了。而TDI提供了強(qiáng)大的曲線曲面造型功能。
(三)從用戶界面來看，用過3DS的制作者都會感到物體上材質(zhì)是比較困難的，你必須在一個模型上調(diào)好材質(zhì)，然而材質(zhì)在物體上的效果是看不到的，只有在圖像生成之后才能看到真正的效果。而在TDI中的IPR模塊提供了直接在最后的圖像上調(diào)物體和光源材質(zhì)的方法，因而具有最快的視覺反饋，所得到的結(jié)果與最終的生成效果是一樣的。
(四)3DS與TDI對自然世界物體的仿真效果相比，3DS缺乏一些真實感。比如對于生成植物的處理，3DS只是對真實事物的模擬。而TDI中的AMAP吸收了植物學(xué)家對自然界中植物的研究成果，通過計算機(jī)把它表現(xiàn)出來，因此由它所生成的植物與自然界中的植物的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)完全相同，因而TDI的仿真效果相當(dāng)好，且真實生動。
3DS與TDI的區(qū)別內(nèi)容甚多，就不一一列舉了。盡管TDI的制作效果比3DS要好一些，但是3DS在我國還是相當(dāng)流行的，這主要是因為3DS所要求的硬件基本配置是80386以及完全兼容的個人電腦。一個數(shù)字浮點(diǎn)運(yùn)算器、4MB存儲器、20MB硬盤、VGA顯示器及顯示接口卡、DOS3.3以上的操作系統(tǒng)等，這對于微型機(jī)比較普遍的今天是容易實現(xiàn)的。而且一些好的3DS作品可以達(dá)到以假亂真的效果。同時我們也可利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在工作站和微型機(jī)之間建網(wǎng)，以充分發(fā)揮兩種資源的優(yōu)越性。
四、Photoshop功能簡介
對于大部分人來說，最熟悉的計算機(jī)圖像處理軟件就是Photoshop了，Photoshop的應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛的，在圖像處理、視頻、出版各方面都有涉及。因此筆者在此特別介紹Photoshop的基本情況。Photoshop是Adobe公司開發(fā)的一個跨平臺的平面圖像處理軟件。PS的專長用于圖像處理，而不是圖形創(chuàng)作。圖像處理是對已有的位圖圖像進(jìn)行編輯加工處理以及運(yùn)用一些特殊效果，其重點(diǎn)在于對圖像的處理加工。從功能上看，該軟件可分為圖像編輯、圖像合成、校色調(diào)色及特效制作部分等。
圖像編輯是圖像處理的基礎(chǔ)，可以對圖像做各種變換如放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、傾斜、鏡像、透視等。也可進(jìn)行復(fù)制、去除斑點(diǎn)、修補(bǔ)、修飾圖像的殘損等。這在婚紗攝影、人像處理制作中有非常大的用場，去除人像上不滿意的部分，進(jìn)行美化加工，得到讓人非常滿意的效果。
圖像合成則是將幾幅圖像通過圖層操作、工具應(yīng)用合成完整的、傳達(dá)明確意義的圖像，這是美術(shù)設(shè)計的必經(jīng)之路;該軟件提供的繪圖工具讓外來圖像與創(chuàng)意很好的融合，使圖像天衣無縫的合成變?yōu)榭赡堋?/p>
校色調(diào)色是該軟件中深具威力的功能之一，可方便快捷的對圖像的顏色進(jìn)行明暗、色偏的調(diào)整和校正，也可在不同顏色進(jìn)行切換以滿足圖像在不同領(lǐng)域如網(wǎng)頁設(shè)計、印刷、多媒體等方面應(yīng)用。
特效制作在該軟件中主要由濾鏡、通道及工具綜合應(yīng)用完成。包括圖像的特效創(chuàng)意和特效字的制作，如油畫、浮雕、石膏畫、素描等常用的傳統(tǒng)美術(shù)技巧都可藉由該軟件特效完成。而各種特效字的制作更是很多美術(shù)設(shè)計師熱衷于該軟件的研究的原因。
而Photoshop的具體功能更是涉及到我們生活的方方面面，主要有：專業(yè)測評、平面設(shè)計、修復(fù)照片、廣告攝影、包裝設(shè)計、插畫設(shè)計、影像創(chuàng)意、藝術(shù)文字、網(wǎng)頁制作、后期修飾、繪畫、視覺創(chuàng)意等等。
五、計算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域
圖形圖像處理技術(shù)正以意想不到的方式和速度滲透到我們生活的各個領(lǐng)域。在生產(chǎn)活動中，主要的應(yīng)用領(lǐng)域有計算機(jī)輔助制造CAM、計算機(jī)輔助沒計CAD、計算可視化、計算機(jī)輔助教育CAI、計算機(jī)動畫、虛擬現(xiàn)實和計算機(jī)藝術(shù)設(shè)計、計算機(jī)模擬等。其中最常用到的領(lǐng)域是CAD輔助設(shè)計，而CAD和CAM是計算機(jī)圖形學(xué)在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛的工具。
計算機(jī)圖形處理技術(shù)被設(shè)計師們廣泛的應(yīng)用于室內(nèi)建筑設(shè)計、工程施工圖紙的設(shè)計、機(jī)械設(shè)備的設(shè)計。其中，幾乎所有的飛機(jī)、輪船、動車、汽車的外形設(shè)計都涉及圖形的處理。在電子工業(yè)的設(shè)計領(lǐng)域中，計算機(jī)圖形圖像技術(shù)被更大規(guī)模的運(yùn)用到集成電路、電子線路、印刷電路板以及網(wǎng)絡(luò)分析等方面，發(fā)揮的優(yōu)勢十分明顯。
六、結(jié)束語
計算機(jī)圖像處理技術(shù)與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著密切的關(guān)系，在這一領(lǐng)域我們要力爭趕上直至超過發(fā)達(dá)國家，在計算機(jī)圖像處理技術(shù)的研發(fā)方面，必須隨時掌握國際動態(tài)，才能把握好方向。
參考文獻(xiàn)
[1] 王應(yīng)榮.計算機(jī)圖形圖像處理技術(shù).天律理工學(xué)院學(xué)報.2005,11(3).
[2] 陳敏雅,金旭東.淺談計算機(jī)圖形學(xué)與圖形圖像處理技術(shù).2011,6(1).
[3] 韓曉穎.淺談計算機(jī)圖形圖像處理技術(shù).福建電腦.2011,10.
計算機(jī)圖形圖像技術(shù)探究論文相關(guān)文章：