计算机图形处理技术范文

导语：如何才能写好一篇计算机图形处理技术，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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本文通过对计算机图形学的研究内容、图形系统的组成以及功能进行分析，阐述了计算机图形技术以及计算机图像技术存在的区别，通过对计算机图形技术以及计算机图像技术的区别分析，得出两者在数据信息来源、处理方式、运用的理论以及用途方面的区别，并得出两者之间的内在联系与相互转换关系，最后探讨了计算机图形图像处理技术在辅助制造设计、可视化、动画和艺术等方面的应用。

【关键词】计算机图形学 图形图像处理技术 应用

1 前言

计算机图形学的理论产生与发展始于上世纪80年代，在经过了近40年的发展与进步，其已经发展成了前沿应用学科里非常重要的一门分支学科。同时，计算机图形图像处理技术也已广泛的应用于工业制造、现代通讯、多媒体等多个领域中，得到了越来越多的关注与重视。

2 计算机图形学概述

2.1 计算机图形学研究的主要内容

计算机图形学作为一门前沿应用科学，其研究内容非常的广泛。例如，图形标准化研究、图像交互研究、图形建模研究、图形图像的可视化研究、动画以及仿真研究等。在计算机图形学的研究中，其主要是通过一定的计算机手段，来展示出具有非常强烈真实感的图形图像。在研究计算机图形学的过程中，离不开相关的几何设计理论。

2.2 计算机图形系统的组成与功能

2.2.1 计算机图形系统的组成

在进行计算机图形与图像处理过程中，需要运用到计算机图形系统，其主要包含有计算机硬件以及相关的处理软件。硬件设备包含有处理器装置、图形输入以及输出装置。处理器对于系统来说尤为关键，其是实现计算机与图形终端设备信息传递的桥梁。处理器可以处理并储存相关的图形图像信息数据，同时还可以对图形几何函数进行运算，从而使图形系统拥有更加优异的图形显示功能以及更快的图像呈现速率。

在硬件装置不断发展的同时，相应的软件技术也取得了很大的进步。现阶段，已经开发出了多种能够用于图形处理的应用程序，使计算机图形系统功能更加完善。

2.2.2 计算机图形系统的功能

对于计算机领域以及工程制造领域来说，计算机图形系统的发展与进步是极为重要的。计算机图形系统也应当包含有计算功能、信息储存功能、信息输入与输出功能以及对话功能等。

（1）计算功能。在此功能中，应当可以完成图形设计与处理中必须的一些运算分析与汇总。例如，坐标的转换、元素的合成等。

（2）信息存储功能。此功能中，应当可以实现对图形信息数据的存储，同时应当实现对相关数据信息的检索以及维护。

（3）信息输入以及输出功能。在此功能中，应当可以实现对各种数据参数与命令的写入，并利用相关设备实现对图形信息的输出。

（4）对话功能。此功能可以实现利用显示设备或者人机交换装置而完成人机的信息交流。

3 计算机图形与图像技术的区别和联系

（1）两者的数据信息来源有所差异。图像信息是取自客观存在的环境中，而图形信息则是取自主观世界。

（2）两者的处理方式有所差异。对于图像进行处理时，多采用几何修订、信息强化、图像识别等方式。而对于图形的处理，则主要通过几何的转换、图形裁剪以及曲线拟合等相关方式进行。

（3）两者所运用的理论有所差异。在对图像进行处理时，多是运用数据信息处理理论、统计理论以及模糊数学模型理论等。而对图形进行处理时，多用到仿射理论、几何以及分形理论等。

（4）两者的用途有所差异。图像处理技术大多是用在航空领域、医学领域以及制造领域中。而图型处理技术大多用在CAD、计算机模拟以及动画模拟等相关领域中。

在目前的应用过程中，计算机图形处理技术与计算机图像处理技术又是密不可分的，只有将两者有机地融合，才能够对图形图像的处理更为的完善与完美。两者之间的联系与转换关联图，如图1所示。

4 计算机图形图像处理技术的实际应用

4.1 在辅助制造设计领域中的应用

在辅助制造以及设计方面，计算机图形图像处理技术应用最多的便是CAD技术。此技术对于工业产品的设计制造以及工程设计等均发挥着极大的作用。通过应用计算机图形图像处理技术，当设计过程中涉及数据量庞大、系统繁杂的电路图时，单纯的依靠人工来完成几乎不可能实现，而通过使用计算机图形图像处理技术，则可以非常迅速、精准的完成相关的设计工作，如此便节约了大量的人力以及时间，为企业可以带来更多的效益。

4.2 在可视化领域中的应用

在网络通讯技术快速发展的同时，数据库的数量不断增加，导致对于数据信息的分析与处理过程中会出现较大的困难，我们很难从海量的信息数据中快速的找到所需的信息数据，更无法把掌握数据信息的规律性。而通过计算机图形图像处理技术，将不同种类、特征的数据分类、归纳，并以不同形式加以呈现，如此便可以为我们获取数据信息提供极大的便利。例如，图形图像处理技术在可视化气象分析、医学以及流体力学等领域中有了很好的应用。

4.3 在动画与艺术领域中的应用

在计算机技术以及图形图像处理技术快速发展与进步的同时，我们也逐渐的突破了静态图像的限制，逐步的发展了动画技术。并且，现代的商业美术领域中，设计者也多会利用计算机图形图像处理技术，而完成相关的艺术设计。例如，对3DMAX、ALins等软件的应用。其中，一些计算机图形图像处理技术所拥有的功能，是一般艺术工作者无法达到的水平。

5 结语

计算机图形图像技术被广泛地应用于各个领域中，通过此技术的应用，可以呈现出更为完美与新奇的感官效果，同时更加激发了人们的潜在创作力，也使得我们的生活更为多样与精彩。

参考文献

[1]罗嘉柃.浅谈计算机技术之计算机动画和计算机图形学[J].黑龙江科技信息，2016（07）.

[2]牛成英.浅谈计算机图形学与图形图像处理技术[J].信息化建设，2016（06）.

[3]章伟.试分析计算机图形学的应用与发展[J].科技与创新，2016（19）.

作者简介

侯培文（1977-），男，山西省平遥市人。工学硕士学位。现为太原学院讲师。主要从事计算机图形图像、软件测试方面的研究。

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关键词:数字图像处理 黑白图像 灰度图像 彩色图像

中图分类号:TP31 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(a)-0020-01

计算机数字图像处理又称为数字图像处理,它是指将图像信号转化为数字矩阵存放在计算机中,并利用计算机对其加工处理的过程。在计算机数字图像处理中,按照颜色的多少可以将图像分为:黑白图像、灰度图像和彩色图像3种。目前绝大多数的图像图形处理软件都支持这3种类型的图像。

1 黑白图像

黑白图像中,每个像素要么是黑,要么是白。其色彩没有中间过渡颜色的图像。黑白图像一般用来描述文字或者图形,它的优点就是占用存储空间少,缺点是不能描述细节,如当表示人物,风景的图像时,它只能描述其轮廓,而不能描述人物、风景的细节。

黑白图像是每个像素只有两个可能值的数字图像。这种图像中所有的像素只能从0和1这两个值中取,因此在存储矩阵中,黑白图像用一个由0和1组成的二维矩阵表示。这两个可取的值分别对应于关闭和打开,关闭表征该像素处于背景,而打开表征该像素处于前景。以这种模式来操作图像可以更容易识别出图像的基本结构特征,特别是轮廓特征。这种非0即1的图像在很多图像处理算法中是必须的。它还经常出现在数字图像处理中作为图像掩码或者在图像分割、二值化和dithering的结果出现。

黑白图像操作只返回与黑白图像的形式或结构有关的信息,如果希望对其他类型模式的图像进行这样的操作,则首先要将其转换为黑白图像的图像格式。把一个图像转换成黑白图像的操作叫做“二值化”。“二值化”的关键是选取合适的“阈值”,低于这个阈值的像素被转换成黑色,高于这个阈值的像素被转换成白色。在很多图像处理软件中使用“阈值”运算进行文字识别、轮廓分析等。“二值化”也可以通过调用MATLAB提供的im2bw()来实现。

2 灰度图像

灰度图像的每个像素通常用一个byte表示,分别代表256个灰度级。人眼能够识别的灰度级大约是100个。通常,最高的灰度级(255)呈现最亮的像素,最低的灰度级(0)呈现最暗的像素,在最暗和最亮的像素之间有256个不同的灰度级。

灰度数字图像是每个像素只有一个采样颜色的图像。这类图像通常显示为从最暗黑色到最亮的白色的灰度,尽管理论上这个采样可以是任何颜色的不同深浅,甚至可以是不同亮度上的不同颜色。但是灰度图像与黑白图像不同,在计算机图像领域中黑白图像只有黑色与白色两种颜色,而灰度图像在黑色与白色之间还有许多级的灰色深度,也就是说黑与白之间有不同深度的灰色存在。

通常一幅完整待编辑的图像是RGB模式,它由红绿蓝3个通道组成。红色、绿色、蓝色3个通道的缩览图都是以灰度形式显示的。用不同的灰度色阶来表示红色绿色蓝色在图像中的比重。

8个采样位256个灰度级,这种精度刚刚能够避免图像中可见的条带失真,并且非常易于编程。在医学图像与遥感图像这些技术应用中经常采用更多的级数以充分利用每个采样10或12位的传感器精度,并且避免计算时的近似误差。在这样的应用领域采样16位即65536级很流行。

3 彩色图像

在计算机处理中,彩色图像的颜色信息可以用多种形式呈现,这些表示彩色图像的不同方式叫做图像的“色彩空间”,也可以称之为“色彩模式”。彩色图像通常使用RGB色彩模式和HSL色彩模式。RGB模式使用红绿蓝三原色呈现图像色彩。HSL模式通常使用色相、饱和度和亮度呈现图像色彩。

3.1 RGB色彩模式

一个能发出光波的物体称为有源物体,它的颜色由该物体发出的光波决定,使用RGB相加混合模型。计算机彩色显示器的输入需要RGB3个彩色分量,通过3个分量的不同比例,在显示屏幕上合成所需要的任意颜色。在RGB色彩模式,任意彩色光F的配色方程可表达为:

F=r[R](红色百分比)+g[G](绿色百分比)+b[B](蓝色百分比)

3.2 HSL色彩模式

HSL和HSV(也叫做HSB)是对RGB色彩空间中点的两种有关系的表示,它们尝试描述比RGB更准确的感知颜色联系,并仍保持在计算上简单。HSL表示hue(色相)、saturation(饱和度)、lightness(亮度),HSV表示hue、saturation、value(色调)而HSB表示hue、saturation、brightness(明度)。

有时,图像的色彩信息是必要的。比如,从红苹果中挑出青苹果,就必须使用色彩信息。有的时候色彩信息是没有必要的,这时候通常把彩色图像转换成灰度图像或黑白图像。比如文字识别,通常用黑白图像处理即可。有些图像处理算法,只能用于灰度图像和黑白图像。

在不同的彩色模式间切换编辑处理图像,可以简化一些常见的编辑问。比如,判定两个物体颜色是否相同,如果用RGB彩色模式,就需要分别比较R、G、B值,但是如果把图像转换成HSL彩色模式,那么只要比较其中的hue的值就可以了。

合理地运用黑白图像、灰度图像、彩色图像以及彩色图像的不同彩色模式,是进行图像处理的第一步。

参考文献

[1] 何东健.数字图像处理[M].西安电子科技大学出版社,2003.

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【关键词】计算机 图像处理 应用

1 什么是计算机图像处理技术

根据是否能数字化，图像可以分为模拟图像和数字化图像两大类。模拟图像指由相机拍摄得到的图像和由摄像机录制而成的电视图像等，这类图像处理起来较快，输出简单，但精度不够，灵活性也较差，因而其应用也受到一些限制。数字化图像即模拟图像，经专业软件离散化后转变而成的点陈图像，这类图像能被计算机辨识，精度高且处理方便。

计算机图像处理技术，是将模拟图像转换成数字化图像再运用计算机对数字图像进行分割、压缩、去噪、平移、旋转、平滑、增强等操作的技术，因而也被称为数字图像处理。其核心就在于将图像转化为计算机能识别的形式，从而使计算机能够对其进行分析处理，得到图像所蕴含的信息。

2 计算机图像处理技术简介

从广义上来说，计算机图像处理技术就是指从图像采集开始到图像输出为止的全部过程。但是在从专业的角度上来说，计算机图像处理技术主要就是通过对已经采集到的图像进行一些列的处理时所运用的一系列技术，而在这一系列技术中，大致可以分为三大类，分别是在前期进行预处理的技术、中期处理技术和后期处理技术。经过前面的介绍，我们也大致了解了计算机图像处理技术，知道了这其实是一门有些复杂的学科。基于本文的基础性和简便性，以下将介绍去噪技术和压缩技术：

2.1 图像去噪技术

在计算机图像处理技术中有一个景点的分支：这便是图像去噪。图像去噪是因为在图像进行采集的过程中受到采集设备等许多硬件设备的影响，肯定会有一部分不太规则的噪声会被带入，这些噪声主要包括器件本身的噪声和光量子噪声等，噪声会对图像的品质有特别大的不良影响，这些不良影响所带来的后果会使后期处理图像难度急剧增加，所以，我们得到图像之后需要做的第一件事就是去噪。

2.2 图像压缩技术

图像压缩技术的本质其实就是对图像的数据进行压缩。仅仅就是一个电视，它的图像产生的数据率就已经超过了十兆。在进行远程医疗的时候，我们需要把非常多的数据尽可能快的传输到其他地方，在传输数据的同时还要尽可能保证图像质量不能太低，这就使得人们对图像压缩方法就有了一定的要求，简单说来，就是需要在尽可能多的压缩数据的同时又尽量保真。

3 计算机图像处理技术的应用

3.1 工业生产方面的应用

工业方面，图像处理技术的一个重要应用就是对生产线上的产品和部件进行无损检测，其中，质量检测又是其主要内容，这广泛应用在印刷行业。比如说，在对印刷品做质量好坏的检验时使用图像配准技术可以很有效的进行检测。同时，在很多的工业部门上使用CAD软件从而使技术员在开发、设计新产品的时候可以更加便捷和准确。

3.2 农业生产方面的应用

计算机图像处理技术已经在农业上取得了广泛且有效的使用。其中，最重要的应用之一就是对农产品的质量进行检测，使用计算机图像处理技术可以方便、快捷、准确得到检测结果。同时，计算机图像处理技术还可以使得农产品的收获变得更加的快捷和方便，现在已经有人研究并制造出采摘机器人对农产品进行采摘。而采摘机器人的核心就是将果实或其他农产品进行识别和定位并通过图像处理技术转化为一系列参数，使得机械手臂可以顺利的采摘。

3.3 生物医学领域的应用

图像处理技术已经在生物医学领域使用得非常多。它可以使许多临床手术能够直观、无创、准确的进行，受到了许多人的喜爱。计算机图像处理技术是在上个世纪70年代的时候开始在医学上取得的突破，在70年代初期的时候，X射线和CT技术在临床上开始运用并取得良好的效果。图像处理技术逐步发展到现在，有越来越多的新技术和新设备应用在了临床上，如：超声波图像、X光图像、核磁共振图像、同位素图像以及显微图像等等。这些图像技术能够使得医生了解病人身体内部的情况，更加准确的找到病因从而对症下药。

3.4 在遥感通信领域的应用

计算机图像处理技术在遥感通信等领域的作用是不可替代的。在航空航天技术方面，航空遥感技术和卫星遥感技术都必须利用计算机图像处理技术来进行一系列的处理和加工，从而保障航空航天技术可以顺利的发展。遥感技术迅速发展的同时，在农业、林业、畜牧业、副业以及气象预测，环境监控和军事等部门都运用了许多波段的遥感图像且取得了很重要的作用。然而，在这些方面的遥感图像通常都有大量的数据，这使人工处理图像的效率完全跟不上它的需要，所以，寻求自动分析图像的方法则成为了遥感技术发展最重要的方面之一；在通信领域方面，计算机图像处理技术的主要作用是尽可能在进行视频通话、电视会议和用网络传输图像时，压缩数据并保证图像不失真。

4 结语

快速、准确是计算机图像处理技术的优点，这使其在众多领域都发挥着重要作用。相信在不久的将来，计算机图像处理技术会飞速的发展并愈加完善，将应用于人们生活的各个方面发挥其最佳作用。

参考文献

[1]王伦，韩卿.计算机图像处理技术在纸页Z向结构分析中的应用研究[J].中华纸业，2010（12）.

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眼睛的出现，是生物进化的一。它如此复杂且迷人，但起初只是一些感光细胞的聚集，随着进化，这些感光细胞联合、壮大，越发特异、复杂，进而可以感知、辨识周围的环境。通过视觉获得的海量信息的涌入，大脑变得更加聪明。在Imagination的CEO Hossein Yassaie看来，类似的发展进程正在移动设备上发生，处理图形能力日趋强大，将催生更加智能的手机。

C：移动设备处理视觉/图像领域的焦点有哪些？

Y：目前这一领域有4个主要的关注点。第一，手机本身的功耗已经非常大了，在不断增加图形处理性能的同时，如何不提高或很少提高功耗？提高效率将是移动设备上非常重大的问题。第二，用手机的GPU（图形处理器）来实现超出图形处理本身的功能，比如实现类似神经网络视觉的计算机视觉。第三，移动设备多次或从不同角度拍摄同一个场景，然后利用GPU提高图片质量或者展现出不同的视觉景象，这也就是所谓的计算摄影。第四，未来的图形处理会更接近硬件，比如苹果最近推出的了一个编程接口，使得游戏开发者更有效控制硬件和编程，给用户更好的体验。这些都是正在发生的，但消费者可能需要三四年才能真正看到这些趋势带来的全面的好处。

C：可不可以做这样一个判断，未来移动设备将会越来越依赖图形处理技术？

Y：图形处理在移动设备中将发挥越来越重要的作用，因为GPU擅长浮点计算（图形图像处理），这意味着在处理图形时，基本上可以不用CPU，整个都运行在GPU上。实际上今天就有超级计算机和高性能计算机在使用GPU上的神经网络，只不过还没应用在手机上。未来这个功能会更为常见和普通。

C：未来移动设备上图形处理将会达到一个什么样的程度？

Y：高端设备的性能上升，价格下降。图形处理在可穿戴设备逐步得以使用；还有就是软件更加接近硬件。3年后，我们会看到移动端的光线追踪技术。这一技术将在屏幕上实现如同电影一般的虚拟图像。这一技术分为两种，一种是完全场景的光线追踪，刚开始可能在高端市场、游戏手柄中应用；第二种是光线追踪技术和现有图形能力结合，比如30%的光线追踪，70%用既有的图形，这样就能在手机上产生非常先进的视觉表现，比如整个阴影的制作。此外，再过几年，人类将抵达硅晶芯片的极限，一些比现有制程还要精密还要小的产品将会产生，促使图形处理方面有新的产品出现。虽然我们称现在的手机为智能手机，但它们并非真正的智能。未来5年，图形处理领域的进展，将会促进手机就能够理解使用者想要做什么，从而预测下一步行动，提供帮助。利用其神经网络的计算能力真正为使用者提供智力服务。

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演示机型：华为MateBook X 系统版本：win10 rtx2060ultra的意思是增强版的RTX2060显卡。RTX 2060 Ultra采用全尺寸PCB，焊点圆润饱满，还采用了超量镀银技术，能进一步加强稳定性。散热器配备了三条8mm粗热管，热管与鳍片之间采用了接触更为紧密的的回流焊工艺，进一步加强导热效能。

显卡：

是个人计算机基础的组成部分之一，将计算机系统需要的显示信息进行转换驱动显示器，并向显示器提供逐行或隔行扫描信号，控制显示器的正确显示，是连接显示器和个人计算机主板的重要组件，是人机的重要设备之一，其内置的并行计算能力现阶段也用于深度学习等运算。配置较高的计算机，都包含显卡计算核心。在科学计算中，显卡被称为显示加速卡。显示芯片是显卡的主要处理单元，因此又称为图形处理器，GPU是NVIDIA公司在GeForce 256图形处理芯片时首先提出的概念。

（来源：文章屋网 ）

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【关键词】计算机图形学 实践教学 应用型教育 数字媒体技术专业

【基金项目】基于CDIO的数字媒体技术专业卓越型人才培养模式的构建与实践（2012jyxm358）。

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）08-0152-02

1.引言

计算机图形学是数字媒体技术专业一门重要的核心专业课，它在虚拟现实、计算机辅助设计与制造（CAD/CAE）、科学计算可视化、计算机动画、地理信息系统（GIS）、计算机游戏、、影视广告计算机仿真等领域均有广泛应用，该课程也是新一轮专业教学改革中计算机科学方向的16门主干核心课程之一。该课程一方面内容十分丰富，涵盖了计算机图形学表示、生成、显示和处理图形的基本原理与方法，另一方面理论性强、难度大，以计算机程序设计技术为基础，与数学、物理学等学科结合紧密，对数学、物理学的要求较高，如何教好、学好这门课程无论对教师还是学生都是一个挑战[1]。

数字媒体技术专业是一个以计算机程序设计技术为主，艺术设计为辅，技术与艺术相结合，涉及多种学科交叉的新兴专业。我校数字媒体技术专业依托文学院、美术学院，以游戏开发为主线，设置技术与艺术相结合的人才培养课程体系，探索培养复合型（面向应用的理论型）数字媒体技术人才的新模式。为了培养社会急需的高素质数字媒体技术人才，我国高等院校纷纷开设了数字媒体技术专业，竭力在人文艺术素质提高的同时，加强学生面向网络、新型数字媒体技术的研究与开发能力[2]。

在高校计算机教学改革的推动下，在我校大学生的培养模式下，数字媒体技术专业的课程是本着厚基础、重实践、求创新的总体原则设置的。计算机图形学作为一门专业基础课，是该专业课程体系中占有重要位置的一门课。因此，如何结合当前教学改革的要求，围绕该课程的教学目标，上好这门课是值得深入思考和研究的，本文围绕我校数字媒体技术专业计算机图形学的教学目标，探讨了几点计算机图形学的具体教学措施，应用于我校该专业的计算机图形学教学实践中，取得较好效果。

2.专业特点与课程教学目标

数字媒体技术专业是旨在培养具有良好科学素养和创新精神，具备信息传播理论、数字媒体和设计管理能力的复合型高级应用型专门人才。本专业的毕业生能从事数字媒体开发、音视频数字化、网页设计与网站维护、多媒体设计制作、数字媒体管理等工作。主干课程有：数字媒体技术概论、计算机科学与技术、艺术学、通信工程、C++语言程序设计、JAVA语言程序设计、计算机图形学、数据结构、数据库原理及应用、 数字图像处理、网页设计与制作、流媒体技术、OpenGL编程与应用、游戏开发等。该专业以基础教育为根本，创新应用为提高，主要通过开设全面的专业基础课和应用提高型选修课来实现这一专业特点。

计算机图形学设在数字媒体技术专业大二下学期讲授，将重点介绍计算机图形学的基本概念、方法与算法，主要由五部分组成：第一部分是计算机图形学的历史、应用、发展和前沿；第二部分是二维图形处理技术，包括基本图元的生成、填充、裁剪、观察与变换以及反走样；第三部分是三维图形处理技术，包括三维图形的投影、表示、消隐和真实感显示；第四部分是曲线曲面，掌握经典的Bezier曲线/曲面、B样条曲线/曲面、NURBS曲线/曲面的概念及生成算法；第五部分是与人机交互相结合，介绍常规交互的基础上，了解最新的自然人机交互知识。本课程的教学目标是使学生掌握计算机图形学的基本原理和基本方法，了解其发展方向及前沿成果，为今后从事计算机辅助设计和制造、计算机图形处理，如虚拟现实、动漫设计、游戏开发等方面的工作打下良好的基础。

3.具体教学措施

在计算机图形学的课程教学中，对枯燥难懂的理论，教师应力求讲解清楚，图文并茂，着重加强对学生上机实践的计划安排与现场指导，以达到良好的教学效果。主要采用以下教学措施，来激励和促进学生对计算机图形学的学习。

（1）“问题驱动式”教学

现代教育思想强调以培养学生发现、分析、解决问题的能力为主要目的，首先发现问题，这是认识和解决问题的起点，所以“问题驱动式”教学是许多现代教育家所提倡、推崇的教学方法，“问题驱动式”教学法的正确使用对于提高学生的素质，强化学生学习兴趣，调动学生主观能动性，培养学生创新能力有积极作用，在教学过程中，我们自始至终都围绕问题而展开教学活动，激励学生自觉思考、主动探索，引导学生不断发现问题、提出问题、分析问题并最终解决问题，培养了学生的创造性思维。在专业教学中遵循这一自然规律，通过不断的提出与教学内容相关的问题，引导学生的课程学习，再通过课程实际算法的讲授，解决每个教学内容之初提出的问题，不仅有利于同学对基础知识的掌握，而且培养了学生针对实际问题的计算思维。

例如，在三维图形处理技术部分内容的讲授之初，提出“真实感茶杯的绘制”问题，该问题以前面所学的二维图形处理技术为基础，涉及茶杯三维模型的建立、投影变换、消隐技术以及真实感显示等内容，围绕该简单易实现的实例来讲解该部分内容，将打消学生的畏难情绪，提起学习兴趣，学生实现后又能增强自信心。

图1 学生实现的茶杯效果图

（2）真实题目的实践教学

充分利用计算机与信息学院的实验资源，采用课间实验和集中实验相结合的方式进行实验安排，其中课间实验和相应课程同步进行，集中实验一般在相应课程结束后集中进行，以综合性、设计型为主，旨在锻炼综合运用知识，解决实际问题的能力。在学院的带领下，不断加强数字媒体技术实验室的建设，培养学生动手操作能力。提出切合学生知识水平的实际题目，结合课程知识进行实践教学。

另外，通过校内、校外实践环节相结合的方式培养和发展学生创新和实践动手能力。在实践教学中，加强工程实践、课程设计、毕业设计等环节中的工程训练，带领学生到相关企业、研究所和高校参观学习，使学生初步接触实际工程，从宏观上理解数字媒体技术专业的架构和发展方向。积极鼓励和指导学生参加校级、省级、国家级各类学科竞赛，如数学建模、电子设计、工业设计、挑战杯和信息技术技能等大赛，鼓励学有余力的学生根据学校合作企业的需求参加业余科研活动。

例如，结合校企合作项目，在课程实践上设置三维游戏场景、角色设计、游戏综合创作等围绕游戏开发的综合性实践。应用图形学的基本图元生成算法、扫描线填充算法、种子填充算法、坐标变换等创建模型，并利用程序设计语言设计小型动画作品，如蝴蝶花间飞舞、茶叶沉降动画等。

图2 学生设计作品抓图

（3）培养兴趣的前沿技术介绍

兴趣是学习的原动力，因此应充分利用该专业丰富多彩的多媒体作品激发学生的学习和创作兴趣，鼓励学生动手实践。运用启发式、讨论式等先进的教学方法提高学生独立思考和综合分析问题的能力，给学生方法论、发散思维、多维思想等启迪，给学生开设本学科前沿知识讲座，开阔学生的视野，培养学生的科学素养，培养学生的学习兴趣，并注重学生应用技能的培养和提高，在应用中反思基本的原理和知识。

例如，最新的数字电影和视频展示、新颖的平面广告设计、先进的工业品造型设计、环境艺术设计及建筑表现，Kinect在虚拟现实中的应用，交互感知技术发展，AR增强现实技术等。

4.结语

总之，计算机图形学作为一门基本的理论算法类课程，在教学中不能过多地强调理论问题，而应结合其在数字媒体技术中的应用来讲，明确计算机图形学的教学目的是与后面的游戏引擎相结合，在内容的取舍上侧重OpenGL的应用，结合实际问题，在实际应用中激发学生学习兴趣，以“问题驱动式”教学方法，促进学生的基础知识学习，面向项目的案例教学模式，开展综合性实践教学，为优秀学生提供发展平台。在教学过程中，不断收集整理学生作品，作为课程实例进行展示和讲解，提高学生的自我认同感和自信心；以学生作品或课程素材形式放在课程网站上，为打造有专业特色的计算机图形学课程服务，在原有教学基础上针对性地提高。

参考文献：

[1]杭后俊. 计算机专业计算机图形学教学实践探讨[J]. 计算机教育，2012（17）：76―79.

[2]叶福军，潘瑞芳，张帆. 复合型数字媒体技术专业人才培养探讨[J]. 新闻界，2009（4）：126―127转125.

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关键词：计算机图形系统；功能；应用

中图分类号：F49文献标识码：A

由于计算机图形系统的广阔应用领域和前景，使得我们不得不花更多精力和时间来研究这门技术。本文简单介绍了计算机图形系统的概念和发展概况，重点论述了计算机图形系统的功能与应用问题。希望与相关学科的学者、专家共同探讨。

一、计算机图形系统概述

1、概念。计算机图形系统是基于计算机技术的应用系统，由软件系统、硬件系统和人员组成。其中，软件是计算机图形系统的核心，硬件系统为软件正常运行提供了基础保障和运行平台；计算机图形系统是一个辅助工具，系统的运行离不开系统使用人员及其智力活动。

2、历史发展。上世纪五十年代，第一台具有指挥和控制功能的CRT（阴极射线管）显示器诞生，利用该显示器，使用者可以用光笔进行简单的图形交互操作，这标志着交互式计算机图形处理技术的诞生。六十年代是交互式计算机图形学发展的重要时期。1962年MIT林肯实验室的Ivan E.Sutherland在其博士论文中，首次提出了“计算机图形学”这个术语，他开发的Sketchpad图形软件包可以实现在计算机屏幕上进行图形显示与修改的交互操作。在此基础上，美国的一些大公司和实验室开展了对计算机图形学的大规模研究。七十年代，交互式计算机图形处理技术日趋成熟，计算机绘图技术也得到了广泛的应用，基于电视技术的光栅扫描显示器的出现，这些都极大地推动了计算机图形学的发展。再之后，有关的图形标准被相继推出，如计算机图形接口、图形核心系统、程序员层次交互式图形系统，以及初始图形交换规范、产品模型数据转换标准等。

二、计算机图形系统的功能

随着计算机硬件功能的不断提高、系统软件的不断完善，计算机绘图已广泛应用于各个相关领域，并发挥愈来愈大的作用。计算机图形系统功能强大，主要有计算功能、存储功能、输入功能、输出功能和交互功能等。

1、计算功能。计算机图形系统的计算功能包括形的描述、分析和设计；图形的平移、旋转、投影、透视等几何变换；曲线、曲面的生成；图形之间相互关系的检测等。

2、存储功能。在计算机图形系统中图形数据库可以存放各种图形的几何数据及图形之间的相互关系，并可以快捷便利地实现对图形的编辑、删除、增加、修改等操作。

3、输出功能和输入功能。在计算机图形系统中图形数据经过计算后可在显示器上显示当前的状态，经过图形编辑后的结果，同时还能通过绘图仪、打印机、一体机等设备实现输出，以便长期保存。

4、交互功能。设计人员可通过显示器或其他人机交互设备直接进行人机通信，对计算结果和图形利用定位，拾取等手段进行修改，同时对设计者或操作员输入的错误给以必要的提示和帮助。

5、算法生成。计算机图形系统所涉及的算法是非常丰富的，围绕着生成、表示物体的图形、图像的准确性、真实性和实时性，其算法大致可分为以下几类：基于图形设备的基本图形元素的生成算法；基本图形元素的几何变换、投影变换、窗口裁剪等算法；山、水、花、草、烟云等模糊景物的生成算法；三维或高维数据场的可视化算法；虚拟现实环境的生成及其控制算法。

三、计算机图形系统的应用

随着计算机技术的快速发展以及计算机图形系统的不断更新和图形软件功能的不断扩充，使得计算机图形系统中计算机硬件功能的不断增强和系统软件不断完善，计算机图形系统在近年得到了愈来愈广泛的应用。目前，主要的应用领域有：用户接口；计算机辅助设计与制造；科学、技术及事务管理中的交互绘图；绘制勘探，测量图形；过程控制及系统环境模拟；电子印刷及办公室自动化；艺术模拟；科学计算的可视化；工业模拟，一个十分大的应用领域，包含对各种机构的运动模拟和静，动态装配模拟，在产品和工程的设计、数控加工等领域迫切需要；计算机辅助教学，计算机图形系统已广泛应用于计算机辅助教学系统中，通过它可以使教学过程更加形象、直观、生动，可以极大地提高学生的学习兴趣和教学效果。

计算机图形系统的应用领域还有许多其他的领域，追溯计算机图形系统的起源，计算机图形系统技术自开始出现起就与动画制作、影视广告、造船、汽车制造、电子、机械、土建工程、园艺建筑、地理信息、轻纺化工等各个领域和行业紧密结合。

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这一切都对显卡提出了更高的要求，于是，新一代显卡开始有了自己的“心脏”――GPU(GraphicProcessing Unit)图形处理芯片。GPU对于显卡来说就相当于CPu在电脑中的作用，它是能够从硬件上支持T&L(Transform and Lighting，也可以称为“几何处理”，是3D渲染中的一个重要部分，其作用是计算多边形的3D位置和处理动态光线效果)的显示芯片，同时也是2D显示卡和3D显示卡的区别依据。

2D时代，很多显示运算都需要由CPU来完成，人们一般称之为“软加速”。不过由于CPU任务繁多，除了显示之外，还要做内存管理、输入响应等非3D图形处理工作，因此在实际运算的时候性能会大打折扣，常常出现显卡等待CPU数据的情况，其运算速度远跟不上今天复杂3D游戏的要求。即使CPU的工作频率超过1GHz或更高，对它的帮助也不大，这是由于PC本身设计造成的问题，与CPU的速度无太大关系。而具有GPU的3D显示芯片是将三维图像和特效处理功能集中在显示芯片内，实现所谓的“硬件加速”功能，从而从根本上解决图形运算的问题。

不过，显示技术的发展并不会止步于GPU。英特尔高级副总裁帕特・基辛格在主题演讲中就提到在下一代视觉计算中，显卡产业已走到了尽头，取而代之的是可编程的显示计算通用架构芯片。视觉计算是一个将前沿技术、科学以及艺术融为一体的神奇领域。视觉计算的强大功能同时又使其成为一种创造工具，以及用于娱乐、探索和通信的平台。视觉计算技术突飞猛进的发展正在改变着全球各行各业，这些行业涵盖了游戏、电影、汽车、广告以及医药。

对于英特尔的这一说法，显卡界霸主英伟达(nVIDIA)并不认同，两者之间也就CPU和GPU究竟谁更强甚至谁取代谁进行了一场口水大战。

实际上，因为设计的目标不同，当今的CPU和GPU功能上有本质的不同。作为通用处理器的CPU，顾名思义，它是负责通用任务的处理、加工、运算以及系统核心控制等等的。GPU设计的宗旨是实现图形加速，现在最主要的是实现3D图形加速，因此它的设计基本上是为3D图形加速的相关运算来优化的，今天GPU在计算机系统的作用已经从以前不显眼的角色上升到比较重要的位置，但主要还是辅助和分担CPU来执行3D图形加速方面的大量计算。

因此，虽然CPU和GPU都是具有运算能力的芯片，但CPU更像“通才”――指令运算(执行)为重+数值运算，GPU更像“专才”――图形类数值计算为核心。CPU擅长的是操作系统、系统软件、应用程序、通用计算、系统控制等等；游戏中人工智能、物理模拟等等；3D建模一光线追踪渲染；虚拟化技术――抽象硬件，同时运行多个操作系统或者一个操作系统的多个副本等等。GPU擅长的是图形类矩阵运算，非图形类并行数值计算以及高端3D游戏。

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关键词：CAD技术；CAD功能；处理技巧

当今社会CAD技术日渐广泛的应用，早已深入到各行各业的方方面面，它不仅仅再局限于实现纸质绘图的无纸化，更多的为工程包括信息技术提供技术支持和智力保障，带给决策者更加直观的感受和更全面的信息支撑。计算机辅助设计技术水平的高低，已经用来标定一个企业乃至一个国家的技术水平。本文主要从CAD的基本概述和在实际工作中经常能用到的几个使用技巧进行叙述。

一、 CAD技术概述

1、CAD的产生与发展

CAD全称是Computer Aided Design，即计算机辅助设计。随着计算机技术的高速发展，它带来了前所未有的强大图形处理功能和高效率的计算运行能力，绘图工作者在对产品和设计进行分析的时候，可以使用依托这一背景的CAD系统，创造出令人讶异的技术成果。上世纪50年代，CAD技术诞生了，开始阶段它处于被动的图形处理时期，60年代业界提出了混合了计算机图形学、数据结构等新思想的学术理论，终于70年代第一个完整的CAD系统诞生了，紧接着在80年代进入了飞速发展阶段，一直蓬勃发展到了今天。现在的CAD系统具有良好地共享性和实用性，图形接口和功能日趋标准化，在各行各业形成了统一，在这个趋势下，我们可以跨领域的综合结合运用各项技术，例如图形处理、图像分析、语言等多媒体技术，以及人工智能、专家系统等技术，从而提高了工作效率，降低了人工成本，并产生了新学科。

2、CAD的功能

现在普遍认为完善的系统具有更强的功能，一个完整的CAD系统包括：

（1） 图形处理能力，如二维、三维空间模型，图形的仿真模拟和图形输入输出等；

（2） 计算和分析能力，如完成：可靠性分析、有限元分析、动态分析和设计包括产品常规设计、优化设计，以及数字仿真模拟等；

（3） 数据管理与交换功能，在不同的系统中，由于有了统一的接口，数据库实现了统一管理和数据交换；

（4） 其他功能，这部分主要与其他领域进行结合，如进行软件的编程进行软件设计，完成文字处理制作文档制作等。

二、CAD常用技巧

初步了解CAD的基本概念之后，我们来谈谈技巧的提高。在广大的从业者面前，现实的问题不是如何操作AutoCAD，经过在校学习，大部分专业的学生已经学会CAD软件的基本应用，然而在实际的项目操作中，往往又觉得无从下手，简单的绘图知识的背后除了专业知识的缺乏，技能技巧方面也显示出不足。那么如何能快速的提高CAD的技能成为摆在眼前的重要课题。

在此介绍几个在制图中常常遇见但不知道如何解决的问题，这里常使用的几个技巧。

1、如何减少文件大小

在成图后，往往会发现文件过大，不利于传输和携带，如何去除没有实体的图层、无用的块、没有未用的线型、字体、尺寸样式等多余的数据呢？这时清理命令PURGE将极大的帮助我们去清理掉多余的数据。一般来说，彻底清理需要使用PURGE二至三次。

2、如何修改块？

在绘图中，这个问题我们经常会遇到，最常见到的办法就是就将其炸开，改完后再合并，重定义成块，其实，在操作中我们可以使用修改块命令：REFEDIT。按照提示，进行修改，然后使用命令：REFCLOSE，确定保存即可。

3、DWG文件破坏了怎么办？

点击“文件-绘图实用程序-修复”，选中要修复的文件，当然也可以使用recover命令，在使用该方法时，如果有设自动保存，在某些情况下，比如停电后，电脑有UPS的情况，建议马上手动备份，否则可能出现无法恢复的情况。

4、如何打出平方？

这个问题在图纸的文字部分时常能见到，使用文字命令，输入数字67 2，在2前面输入SHIFT+6，然后按B/A 键，此时2为下标；在2后面输入SHIFT+6，然后按B/A 键，此时2为上标即平方。

5、如何在CAD中插入EXCEL表格？

在制图过程中，我们经常会使用这个功能，如何操作呢？首先复制表格中的内容，然后在CAD中点击编辑命令EDIT，然后点击选择性粘贴PASTE SPECIAL，接着AutoCAD图元按确定，然后选择插入点后炸开，这样就完成了整个过程。

6、如何修改CAD背景颜色？

这个问题可以说是一个会者不难、难者不会的典型，但是在实际操作中，往往我们发现不少人对此存在疑惑。点击“工具-选项-显示-颜色”，然后在下拉菜单中选择所需要的颜色，如白色通常可以应用在屏面截图，也可以根据需要选择其他的颜色。在这个颜色功能中，不仅仅可以更改背景色，还可以根据实际需要更改十字光标等的颜色。

7、如何在Word文档中插入CAD图形？

Word背景颜色为白色，与CAD是不同的，使用我们上一条中所描述的方法，可以进行背景色的修改。完成这一步之后我们首先要复制CAD的图形到剪贴板上，再在Word文档中进行粘贴。这里可能会出现一个问题，CAD的图形完成插入Word文档以后，往往文档中空边过大，此时我们可以使用裁剪功能进行修正，裁剪功能在Word的图片工具栏上找到。这样我们就完成了插入工作。

8、如何处理线宽比例的问题？

在绘图中，线宽往往也成为困扰绘图者的问题之一。多义线线宽是相对线宽，而LineWeight线宽是绝对线宽，也就是说，多义线线宽则随打印尺寸比例大小变化而变化，而LineWeight线宽并不会随着打印尺寸比例大小变化而变化，因而多义线线宽则会随着缩放比例改变而改变，而LineWeight线宽都不变不会随着缩放比例的改变而改变。

结语：

要提高CAD的操作技巧，最重要的一步是熟练使用软件中的各项快捷命令，仅靠使用图标是无法加快画图速度的，最好的办法是与实际相结合，从临摹别人的作品开始，反复练习，加强整体规划和局部思维设计，养成良好地绘图习惯，同时学会变通，不断总结和学习更多的技巧，举一反三，最终达到理想的业务水平。（作者单位：江苏省南京市公路管理处公路科学研究所）

参考文献

[1]储伟俊，工程机械CAD应用技术（工程机械系列教材），2008。

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1计算机技术

在当前智能技术发展过程中，智能信息管理也离不开计算机技术的应用，计算机技术可以有效的对信息进行处理、分析、集成，以及保证其安全。信息的采集和处理包含有智能电子设备、精确的数据、资源的共享、数据实时采集系统以及分布式的数据采集和处理等等；这些技术均是实施图形图像设计的重要技术。

2计算机技术在图形图像设计中的应用

2.1计算机技术和3D动画制作设计

现代技术的发展，在动画片制作中出现的越来越明显，其三维动画的呈现，在很大程度上都促进了这方面程序的开发。我们可以说在这一方面的应用中，人们通过数码技术可以很轻松的将产业内的图像信息进行设计统计。在进行计算机技术上的图形设计中，利用不同质感的图像进行鲜明的对比，或者利用皮影三维效果来实现计算机软件在这方面的应用，这对于整体的结构划分上，都能够进行场景上的完整设计，对于整体的结构来说，都能够很好的促进其发展。而这种动画技术，在电子演示和道路桥梁等方面的场景设计中，也被广泛的应用起来，对于现代化的建设历程提供了很好的帮助，有助于提高道路桥梁设计准确性。

2.2计算机技术和园林景观图形图像设计

信息技术的图形处理，在我国的园林景观应用，极大的促进了现代园林景观的虚拟设计，进而通过现实的筹建，从而实现设计上的真实体现，对于整体的结构演示上，都能够极大的提供良好的表现能力，这样减少了很多的不必要浪费。在进行计算机图形软件的虚拟设计中，通过对虚拟现实的表现场景进行设计，对于我们整个园林景观的设计方面，都有很好的促进。在专业的园林设计软件中，通过缕空贴图来进行景观的动态浏览进行三维动画上的实现，这样就可以通过动画系统来从不同的角度进行园林的观察。在园林的景观设计中，通过三维设计，进行植物的模型覆盖，或高效立体建筑的结构拼凑，这样能够很好的体现其中的结构划分，在层次的分理上，也能够更逼真的将全景画面呈现出来。

2.3计算机技术和电视广告、影视动画设计

图像设计技术对于现代广告、影视传媒工作方面，也有着极大的促进作用。图像设计技术对于销售商品目的上整体的信息反馈，都有极大的促进。通过三维立体的结构效果，人们能更好的欣赏到其中表达的信息，对于动画的运行，能够唤起人们对商品或那种深层次的精神体验。在在刺激消费方面，则通过这些广告和影视动画来表达一种对精神层次上的一种需求，在表现实拍过程中的完整画面效应上，则能够进行两者之间的创意提升，对于整体的视觉图像效果上，都能够提供较好的常识性的信息交流。在信息处理上，通过数字的展示手段充分利用视觉上的效果，建立一种在虚拟信息之上的世界沟通形式，对于现在影视动画效果上的研究上，能够更好的顺应计算机的图像处理上来，而在进行技术上的处理中，则主要通过进行动画上的流程制作来完成现代效益上的设计，这样能够更大幅度的提高生产效益上的提高，而同时伴随着处理上的简化，对于那些动画爱好者来说，通过手动制作自己喜爱的动画，在另外一种层次上，也能够更好的顺应其发展。

2.4计算机技术和模拟动画设计

设计模拟动画的过程中，通过对动画进行现实意义上的生产，能够适应各种情境下的动画表演。同时这种形式对于电力生产的输出结构，能够更好的顺应图像中变化的设计。在电力生产系统中，我们通过对化学反应的动作演练，能够十分清晰的让人们看到其中的精细问题，对于视觉上的效果，能够更好的表现出其中的现实感。在现阶段的模拟设计中，我们针对房地产的楼盘展示，以及相应的企业单位对自己产品的展示，能够通过虚拟的结构来进行简单直接的结石，让人能够一目了然，从各个领域上理解其中所要表达含义。而这种动画的制作，则主要是通过静态图片和虚拟现实技术的实现，对于技术的应用，实现了价值上的体现。

2.5计算机技术和木材加工设计

在我国，木材加工作为最主要的产业之一，在使用先进的计算机图像处理技术的同时，利用有效的木材加工技术，在实现精确化采集原木的轮廓数据中，对于实现旋转切木加工技术上，都能够更好的优化工艺技术的实施。而这种先进的技术理念，对于传统的加工工艺，能够更为有效的提高其生产的工艺水准。在进行计算图像的程序研究中，从不同的角度和长度计算，进行面积上的计算，在实现自动化的过程中，更好的实现旋切以及原木的检测，对于科学实用上，能够更好的完成出件率。

2.6计算机技术和产品演示设计

在展销上，人们可以通过产品的展示效果来对产品进行直观上的理解，对于整体的产品倾向能够较为精确的获得认知。而在计算机的图形处理技术应用中，我们通过产品的岩石以及应用，来进行产品的器械研究，通过动画能够更为清晰的了解到这些电子产品或检测仪器在实际应用中的功能。在现代的三维动画技术的展现中，我们通过这些立体影像来获得产品的信息，对于整体的结构把握上，也能够更好的获得其中集合模型的认知。在针对产品的演示中，我们通过体型的模拟，可以展现产品的艺术含义，对于那些模型，也能够更好的把握其中的利用价值。

3结语