计算机图形学1317.pptx

第一章计算机图形学综述;1.1图形信息的计算机处理

与其他形态的信息相比，图形具有直观明了、含义丰富、信息量大等优点。所谓“一目了然”、“耳闻不如目睹”都说明了图形信息的优越性。当然，图形的表示、生成、处理、存储、检索、传输和管理等远比文本复杂。用计算机处理图形信息相对传统的手工或机械方式有很大的进步，它使图形的用途更加广泛，使用更加有效，并使得图形的生成成本也越来越低。

图形信息的计算机处理涉及图像处理、模式识别和计算机图形学。;1.图像处理（ImageProcessing）

图形（图像）经过数字化后输入计算机，由计算机按应用的需要进行图像增强、复原、分解、重建、编码、存储、传输等不同的处理，需要时再把加工处理后的图形（图像）输出，这个过程称为“图像处理”。卫星遥感图片、CT图片、MRC图片的处理、金相图谱分析、卫星云图和海图处理等都是图像处理的典型应用。图像处理所研究的问题有：如何滤去噪声、压缩图像以便传输和存储；用对比增强技术突出图像中的某些特征；用复原技术使图像清晰；从CT、MRC信息重建二维和三维图像等。;2.模式识别（PatternRecognition）

图形信息输入计算机后，先对它进行特征提取等预处理，然后用统计判定方法或语法分析方法对图形做出识别，最后由计算机按照使用需求给出图形的分类或描述，这就是模式识别。邮政自动分拣、中西文字符和工程图纸自动阅读等都是模式识别技术的应用实例。模式识别研究怎样分析和识别输入的图形，以便找出其中蕴涵的内在联系或抽象模型。;3.计算机图形学（ComputerGraphics）

国际标准化组织对“计算机图形学”的定义是：研究通过计算机将数据转换为图形，并在专门显示设备上显示的原理、方法和技术的学科。其中待处理的对象可以代表各种具体的、实在的物体，如汽车、飞机、船舶、机械零件、山川、河流等，也可以代表抽象的或假想的物体，如

天气形势、人口分布、经济发展增长速度等。而图形从基本的处理技术来看只有两类：一类是线条图，如工程图、地图、曲线图表等；另一类是明暗图，与照片相似，也

称做真实感图。;计算机图形学的主要任务是先对对象进行描述（建模），然后对描述这些对象的数据或过程进行不同处理，从无到有地生成能正确反映这些对象某种性质的图形并输出。图形的生成方式有被动式（Passive）和交互式（Interactive）两种。前者指图形生成过程中人工无法对图形进行操纵和控制，它主要使用在以绘图机为输出设备的早期系统中。交互式则允许用户使用交互设备操纵和控制模型的建立与图形的生成过程，模型及其图形可以边生成、边显示、边修改，直到产生符合要求的模型和图形为止。目前图形系统的工作方式均为交互式。;图像处理、模式识别和计算机图形学这三门与图形信息处理相关学科之间的关系是界限模糊、相互交叉、相互渗透的，如图1.1所示。;既然计算机图形学是通过对象的模型建立对象的图形，那么与此密切相关的一个问题就是如何建立对象的模型。这就涉及另外两个专门研究几何模型和数据处理的学科——计算几何和分形几何。计算几何着重讨论规则几何形体的计算机表示、分析和综合，研究怎样方便灵活地建立几何形体的数学模型，提高算法效率，并在计算机内怎样更好地存储和管理这些模型数据等；分形几何则重点研究不规则几何形体和自然景象的数学描述方法。;图像（Image）作为计算机中以具有颜色信息的点阵来表示的图形，它强调图形由哪些点组成，记录并处理点及它的灰度或色彩，包括去噪或者锐化等分析，改进图像的质量，检测或识别图像中特定的特征，对二维场景进行分析进而重构三维场景等。计算机中由场景的几何模型和景物的物理属性表示的图形（Graphics）更强调场景的几何表示，记录并处理图形的形状参数与属性参数。;它的显示形式是基于线条信息的矢量图和基于明暗（Shading）处理后的图像图。应用方面更偏重于从计算机模型来构建图像，包括各种信息的表示、二维或三维模型的设计、仿真或交互界面设计等。因此，图像处理与计算机图形学最根本的区别在于图像处理是从真实存在的图像空间出发，针对图像完成一系列基于像素的操作，从而得到能够展示某些期望特征的新图像。;图像处理、模式识别、计算机图形学、计算几何和分形几何这些学科都已有四十余年的历史了。但长期以来，它们基本上是以相互独立的形式各自发展、成长的。到了20世纪80年代，