浅谈计算机图形图像处理技术

【摘要】计算机图形图像处理技术是八十年代末至九十年代初，世界范围内最突出的科学研究应用成果。经历了30多年的发展过程，计算机图形图像处理技术得到广泛的运用，也变成现代应用科学中最活跃的分支之一。它包括两个内容，即图形处理(三维制作技术)和图像处理(二维制作技术)，各种软件也是基于这两种技术而设计的。

【关键词】：计算机；图形图像；处理技术

中图分类号：G623.58 文献标识码：A 文章编号：

一、前言

计算机图形图像处理技术包括图像处理二维制作技术和图形处理三维制作技术两个大方面。图形处理是利用三维制作技术造出各种物体，然后为它设计动作，它的整个制作过程都是在计算机上完成的。图像处理是对已生成好的图像的处理。

二、计算机图形图像处理的基本概念

1.概念

计算机图形图像处理是指把由概念或数学描述所表示物体的几何数据或几何模型，用计算机进行显示、存储、修改、完善及进行图形处理的操作过程。

2.主要内容

图形图像处理包括的主要内容：(1)图像数字化、图像编码、图像增强、图像复原、图像分割和图像分析等；(2)几何变换，如平移、旋转、缩放、透视和投影等；(3)建模或造型设计；(4)隐线、隐面消除，明暗处理等；(5)曲线和曲面拟合(6)色彩设计。各种图形图像处理软件也是以这两种技术为基础，利用图形图像处理技术改造、创造图形、图像的整个过程都是在计算机上进行。例如把一个苹果渐变成球体，同时材质也会跟着变化。两个物体都是在计算机上制作出来的。另外对已生成好的图像的作图像技术处理，俗称“变脸”。比如把小孩脸变成大人脸，是先将拍摄好的照片输入到计算机系统，然后应用计算机的二维处理软件将所输入图像进行渐变即可[1]。

3.图形与图像的区别与联系

(一)数据来源不同：图像数据来自客观世界；图形数据来自主观世界。

(二)处理方法不同：图像处理方法包括几何修正、图像变换、图像增强、图像分割、图像理解、图像识别等；图形处理方法包括几何变换、开窗和裁剪、隐藏线和隐藏面消除、曲线和曲面拟合、明暗处理、纹理产生等。

(三)理论基础不同：图像处理主要用到数字信号处理、概率与统计、模糊数学等理论；计算机图形学主要用到仿射与透视变换、样条几何、计算几何、分形等理论。

(四)用途不同：图像处理主要用于遥感、医学、工业、航天航空、军事等。计算机图形学主要用于CAD/CAM/CAE/CAI 计算机艺术、计算机模拟、计算机动画等[2]。

在实际应用中，图形、图像技术又是相互关联的。把图形、图像处理技术相结合，可以使视觉效果和质量更加完善，更加精美。目前许多广告、片头都是把两种处理技术结合起来使用，以取得相当完美，逼真、生动的效果。例如1994年荣获奥斯卡最佳特技效果奖的《侏罗纪公园》是一个最典型的范例。影片中的恐龙是真实生活中所不存在的，它是由三维制作技术造出模型，设计它的各种动作；影片中的人是用电影手法拍摄的，两部分的图像生成之后，由二维处理技术把两者进行合成，就产生了人与恐龙共生的场面。它充分运用了计算机图形、图像处理技术和各种电影手法，是一都精彩的科幻影片。

三、 运行环境

1.软硬件配置

硬件配置基本上可分为两大类，工作站和微型机。软件配置：工作站的软件包括TDI和Alias，它们都是工作站上的专门图形制作软件，功能上各有所不同 ；微型机上的软件包括3D Studio MAX(简称3DS)的各种版本，Photoshop，Winmorph等，3D Studio MAX是微型机上所使用的图形制作软件，目前已在我国广泛应用。Photoshop是一个专门处理图像的专业软件。Winmorph是一个二维图像处理软件，功能是把一幅图像变成为另一幅图像[3]。

2．功能比较

工作站无论从CPU 的速度，内存容量和图形显示等方面都具有下列微型机无法比拟的优越性：

(一)工作站所生成的图像质感(指运用不同的表现手段，表现出各种不同物体所具有的特质)优于微型机，这是因为两种系统对于图像处理的计算方法和计算参数的数量上有很大不同。TDI全称Transport Driver Interface，它指的是WindowsNT操作系统中各种运输层协议（如SPX、TCP等）与接收软件（或重定向软件接口）之间的接口层。对于图像的每一像素点，TDI采用了每一像素点又细分成许多小块分别计算颜色的方法，因此一幅720*576的标准图像，工作站的计算量远超过微型机。图像的总体质感要比微型机好。

(二)从造型方面来看，3DS没有曲面造型功能，对于一些复杂的曲线曲面来讲，这就不太方便了。而TDI提供了强大的曲线曲面造型功能。

(三)从用户界面来看，用过3DS的制作者都会感到物体上材质是比较困难的，你必须在一个模型上调好材质，然而材质在物体上的效果是看不到的，只有在图像生成之后才能看到真正的效果。而在TDI中的IPR模块提供了直接在最后的图像上调物体和光源材质的方法，因而具有最快的视觉反馈，所得到的结果与最终的生成效果是一样的。

(四)3DS与TDI对自然世界物体的仿真效果相比，3DS缺乏一些真实感。比如对于生成植物的处理，3DS只是对真实事物的模拟。而TDI中的AMAP吸收了植物学家对自然界中植物的研究成果，通过计算机把它表现出来，因此由它所生成的植物与自然界中的植物的拓扑结构完全相同，因而TDI的仿真效果相当好，且真实生动。

3DS与TDI的区别内容甚多，就不一一列举了。尽管TDI的制作效果比3DS要好一些，但是3DS在我国还是相当流行的，这主要是因为3DS所要求的硬件基本配置是80386以及完全兼容的个人电脑。一个数字浮点运算器、4MB存储器、20MB硬盘、VGA显示器及显示接口卡、DOS3．3以上的操作系统等，这对于微型机比较普遍的今天是容易实现的。而且一些好的3DS作品可以达到以假乱真的效果。同时我们也可利用网络技术，在工作站和微型机之间建网，以充分发挥两种资源的优越性。

四、Photoshop功能简介

对于大部分人来说，最熟悉的计算机图像处理软件就是Photoshop了，Photoshop的应用领域很广泛的，在图像处理、视频、出版各方面都有涉及。因此笔者在此特别介绍Photoshop的基本情况。Photoshop是Adobe公司开发的一个跨平台的平面图像处理软件。PS的专长用于图像处理，而不是图形创作。图像处理是对已有的位图图像进行编辑加工处理以及运用一些特殊效果，其重点在于对图像的处理加工。从功能上看，该软件可分为图像编辑、图像合成、校色调色及特效制作部分等。

图像编辑是图像处理的基础，可以对图像做各种变换如放大、缩小、旋转、倾斜、镜像、透视等。也可进行复制、去除斑点、修补、修饰图像的残损等。这在婚纱摄影、人像处理制作中有非常大的用场，去除人像上不满意的部分，进行美化加工，得到让人非常满意的效果。

图像合成则是将几幅图像通过图层操作、工具应用合成完整的、传达明确意义的图像，这是美术设计的必经之路；该软件提供的绘图工具让外来图像与创意很好的融合，使图像天衣无缝的合成变为可能。

校色调色是该软件中深具威力的功能之一，可方便快捷的对图像的颜色进行明暗、色偏的调整和校正，也可在不同颜色进行切换以满足图像在不同领域如网页设计、印刷、多媒体等方面应用。

特效制作在该软件中主要由滤镜、通道及工具综合应用完成。包括图像的特效创意和特效字的制作，如油画、浮雕、石膏画、素描等常用的传统美术技巧都可藉由该软件特效完成。而各种特效字的制作更是很多美术设计师热衷于该软件的研究的原因。

而Photoshop的具体功能更是涉及到我们生活的方方面面，主要有：专业测评、平面设计、修复照片、广告摄影、包装设计、插画设计、影像创意、艺术文字、网页制作、后期修饰、绘画、视觉创意等等。

五、计算机图形图像处理技术的应用领域

图形图像处理技术正以意想不到的方式和速度渗透到我们生活的各个领域。在生产活动中，主要的应用领域有计算机辅助制造CAM、计算机辅助没计CAD、计算可视化、计算机辅助教育CAI、计算机动画、虚拟现实和计算机艺术设计、计算机模拟等。其中最常用到的领域是CAD辅助设计，而CAD和CAM是计算机图形学在现代工业领域中应用最为广泛的工具。

计算机图形处理技术被设计师们广泛的应用于室内建筑设计、工程施工图纸的设计、机械设备的设计。其中，几乎所有的飞机、轮船、动车、汽车的外形设计都涉及图形的处理。在电子工业的设计领域中，计算机图形图像技术被更大规模的运用到集成电路、电子线路、印刷电路板以及网络分析等方面，发挥的优势十分明显。

六、结束语

计算机图像处理技术与国民经济发展有着密切的关系，在这一领域我们要力争赶上直至超过发达国家，在计算机图像处理技术的研发方面，必须随时掌握国际动态，才能把握好方向。

参考文献

[1] 王应荣.计算机图形图像处理技术.天律理工学院学报.2005,11(3).

[2] 陈敏雅,金旭东.浅谈计算机图形学与图形图像处理技术.2011,6(1).

[3] 韩晓颖.浅谈计算机图形图像处理技术.福建电脑.2011,10.