鄭建平

【摘要】計(jì)算機(jī)圖形圖像的發(fā)展歷史并不長，但伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)以及信息化時(shí)代，圖形圖像數(shù)據(jù)的廣泛應(yīng)用，其研究成果成功的得到了廣泛應(yīng)用，計(jì)算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)已逐漸成為當(dāng)前最引人矚目的研究學(xué)科。本文主要對計(jì)算機(jī)圖形圖像學(xué)科的處理技術(shù)以及相關(guān)理論進(jìn)行分析討論。

【關(guān)鍵詞】圖形圖像處理技術(shù)

【中圖分類號】G71 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）07-0253-01 1.引言

計(jì)算機(jī)圖形和圖像的相關(guān)技術(shù)發(fā)展時(shí)間并不長，直到上個(gè)世紀(jì)末，才開始大范圍的研究。近些年，隨著數(shù)字圖像的廣泛應(yīng)用，計(jì)算機(jī)圖形圖像學(xué)的研究達(dá)到了一個(gè)新的高度。其研究成果也非常豐富[1-3]。二維以及三維場景是當(dāng)前計(jì)算機(jī)圖形圖像技術(shù)處理的主要環(huán)境。其處理的全過程高度依賴于計(jì)算機(jī)設(shè)備。一個(gè)立體模型的創(chuàng)建，包括投影，旋轉(zhuǎn)，都是通過計(jì)算機(jī)計(jì)算，控制其物體的顯示位置實(shí)現(xiàn)的。如常見的三維動(dòng)畫技術(shù)，這三維動(dòng)畫中經(jīng)常會出現(xiàn)物體變形的場景，這種變形技術(shù)的基礎(chǔ)多位一種基于圖像Morph的處理技術(shù)。Morph 圖像處理技術(shù)的基本原理是：對Harris 角點(diǎn)算子檢測到角點(diǎn)以及前景圖像的邊緣輪廓點(diǎn)組成的特征點(diǎn)使用基于多約束的匹配方法進(jìn)行匹配，上述操作所找到的匹配點(diǎn)將作為Delaunay三角形的頂點(diǎn)來對前景圖像進(jìn)行建模，并在最后在基于網(wǎng)格變形的方法的基礎(chǔ)上何處虛擬視覺。圖形圖像處理技術(shù)在正潛移默化中影響著人們的生產(chǎn)生活方式[4-5]。

2.計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的基本概念

2.1基本概念

從概念上講，計(jì)算機(jī)圖形圖像處理是借助現(xiàn)代計(jì)算機(jī)一類的電子設(shè)備，對能夠量化，數(shù)字化的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并顯示、修改、存儲、變化等等圖像操作。

2.2基本內(nèi)容

圖形圖像處理的基本內(nèi)容大致有如下幾個(gè)方面：

1）數(shù)字圖像處理，主要針對已有圖片信息的進(jìn)一步分析

2）圖像的基本形變，如旋轉(zhuǎn)、縮放、透明度、投影等

3）3D模型的構(gòu)建

4）線條變換及其擬合，拼接

2.3圖形與圖像的區(qū)別與聯(lián)系

圖形與圖像，看似相同，其實(shí)兩者之間存在著比較大的差異：

1）數(shù)據(jù)來源差異：圖像通常是對客觀世界的一種成像，也即意味著圖像數(shù)據(jù)是來源與客觀世界的，如照相機(jī)拍照所得圖片，而圖形通常是計(jì)算機(jī)生成的一種形式，是計(jì)算機(jī)根據(jù)某種算法，計(jì)算形成的。

2）處理方式上的差異：圖像處理通常是對圖像信息的一些修補(bǔ)或識別，如圖像復(fù)原、圖像分類、模式識別，圖像融合，圖像超分辨率重建等，這些通常是對已有數(shù)據(jù)信息的細(xì)化研究。而圖形更多是一種幾何形式的處理，如對圖形的縮放、旋轉(zhuǎn)、陰影處理、明暗處理等等。

3）理論基礎(chǔ)差異：圖像處理以及圖像處理由于其數(shù)據(jù)來源以及處理方法上的不同之外，其理論基礎(chǔ)也有著很大的差異。圖像處理作為相對而言發(fā)展的更早的一門學(xué)科，其很多理論都源自信號處理，如信號處理理論、模糊數(shù)學(xué)、概率統(tǒng)計(jì)等。而圖形學(xué)，由于其更關(guān)注與幾何變化方面，其主要的理論基礎(chǔ)來自透視變換與仿射、計(jì)算幾何、分形理論等。

4）用途上的差異：由于圖形圖像不管從理論還是處理方式上都有著明顯的區(qū)別，而導(dǎo)致了其在用途上的不同適用范圍。圖像學(xué)更多應(yīng)用與具體的實(shí)際工作中，如醫(yī)學(xué)模式識別，航天數(shù)據(jù)分析以及軍事等圖像數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域，它們通常用于對現(xiàn)實(shí)相信的分析。而圖形學(xué)主要用于非現(xiàn)實(shí)場景，如立體重構(gòu)，CAD/CAI計(jì)算機(jī)藝術(shù)等。

當(dāng)然，除了兩者之間存在著諸多的差異之外，在實(shí)際應(yīng)用中，兩者又是緊密聯(lián)系的。很多場景中并不是嚴(yán)格的將圖形，圖像處理嚴(yán)格的分離開來。很多情況下，不管出于技術(shù)考慮，成本考慮或者視覺效果的考慮，都是將兩者結(jié)合起來使用。最常見的是在許多好萊塢大片中，經(jīng)常會出現(xiàn)人與其他怪獸一起出現(xiàn)的場景。由于這些影片中的怪獸通常在現(xiàn)實(shí)世界中是不存在的，它們的出現(xiàn)都是借助計(jì)算機(jī)圖形學(xué)進(jìn)行3D重建形成的，而人的部分，通常是由電影手法拍攝形成的。在后期制作過程中，通常需要通過圖形圖像處理技術(shù)將二者融合在一起，這就是圖形圖像處理相結(jié)合的典型應(yīng)用了。

3.運(yùn)行環(huán)境

3.1計(jì)算機(jī)軟硬件的配置比較

可以將運(yùn)行環(huán)境大致分為兩類：微型機(jī)以及工作站。

微型機(jī)上的軟件配置相對比較輕量級，如3DStudio系列、photoshop系列等等。其中photoshop是最為人們所知的處理軟件。photoshop又稱PS，是一款專業(yè)的圖像處理軟件，通過對已有位圖圖像進(jìn)行加工處理，來達(dá)到對圖像效果的改變，這包括放大縮小、旋轉(zhuǎn)、改變色調(diào)，去模糊，去噪聲等等。其具體功能在我們現(xiàn)實(shí)生活中的諸多領(lǐng)域都發(fā)揮著巨大作用。如淘寶商家，或者其他的一些需要進(jìn)行產(chǎn)品宣傳的商家，都會使用photoshop對其產(chǎn)品進(jìn)行美化包裝。3DStudio主要是一款用三維制作的軟件，它最初是在電腦游戲中進(jìn)行動(dòng)畫制作，隨著其技術(shù)的完善，3DStudio液逐步應(yīng)用與一些影視片的特效制作，如我們熟知的X戰(zhàn)警II，最后的武士等。

工作站的軟件通常包括TDI以及Alias，這兩款軟件主要負(fù)責(zé)工作站最后那個(gè)圖像的制作處理工作。

3.2功能上的比較

1）工作站生成的圖像質(zhì)感由于軟硬件性能以及算法上的區(qū)別，其效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于微型機(jī)。

2）對于具有復(fù)雜曲線的曲面的情況，TDI制作的效果要好于3DS。TDI具備強(qiáng)大的曲線曲面處理能力，而3DS在這方面表現(xiàn)遜色。

3）3DS對現(xiàn)實(shí)世界的仿真效果缺乏真實(shí)感，如3DS對于場景的仿真只局限于對現(xiàn)實(shí)場景的仿真，而TDI仿真不僅實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)實(shí)場景，還將自然科學(xué)中的一些理論運(yùn)用其中，是的其仿真效果更貼切實(shí)際。如在對農(nóng)作物的仿真過程中，3DS完整的刻畫了農(nóng)作的展現(xiàn)形態(tài)，而TDI出來展現(xiàn)農(nóng)作物的形態(tài)外，還會加入植物學(xué)的相關(guān)考慮。

當(dāng)然，3DS 與TDI 的區(qū)別不僅僅只有如上幾點(diǎn)。盡管TDI有著這么多的優(yōu)點(diǎn)，但受限于它相對高昂的成本，很多情況下3DS都是人民的一個(gè)首選。而，事實(shí)上，在許多場景中3DS也表現(xiàn)得足夠優(yōu)秀。

4.結(jié)束語

數(shù)字信息無所不在，圖片分享，3D動(dòng)漫正不斷的充斥著人們的生活，計(jì)算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)作為一個(gè)研究圖形圖像的學(xué)科，被越來越多的人所重視。經(jīng)過當(dāng)前已經(jīng)存在著相對不錯(cuò)的成熟技術(shù)，但是為了滿足人們越來越高要求的需求，尤其是實(shí)時(shí)流暢的3d需求，以及圖像的低流量傳播，計(jì)算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)有待被進(jìn)一步研究。

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