什么是三维图形
三维图形简介
3d是three-dimensional的缩写，就是三维图形。在计算机里显示3d图形，就是说在平面里显示三维图形。不像现实世界里，真实的三维空间，有真实的距离空间。计算机里只是看起来很像真实世界，因此在计算机显示的3d图形，就是让人眼看上就像真的一样。人眼有一个特性就是近大远小，就会形成立体感。计算机屏幕是平面二维的，我们之所以能欣赏到真如实物般的三维图像，是因为显示在计算机屏幕上时色彩灰度的不同而使人眼产生视觉上的错觉，而将二维的计算机屏幕感知为三维图像。基于色彩学的有关知识，三维物体边缘的凸出部分一般显高亮度色，而凹下去的部分由于受光线的遮挡而显暗色。这一认识被广泛应用于网页或其他应用中对按钮、3d线条的绘制。比如要绘制的3d文字，即在原始位置显示高亮度颜色，而在左下或右上等位置用低亮度颜色勾勒出其轮廓，这样在视觉上便会产生3d文字的效果。具体实现时，可用完全一样的字体在不同的位置分别绘制两个不同颜色的2d文字，只要使两个文字的坐标合适，就完全可以在视觉上产生出不同效果的3d文字
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3d是three-dimensional的缩写，就是三维图形。在计算机里显示3d图形，就是说在平面里显示三维图形。不像现实世界里，真实的三维空间，有真实的距离空间。计算机里只是看起来很像真实世界，因此在计算机显示的3d图形，就是让人眼看上就像真的一样。人眼有一个特性就是近大远小，就会形成立体感。计算机屏幕是平面二维的，我们之所以能欣赏到真如实物般的三维图像，是因为显示在计算机屏幕上时色彩灰度的不同而使人眼产生视觉上的错觉，而将二维的计算机屏幕感知为三维图像。基于色彩学的有关知识，三维物体边缘的凸出部分一般显高亮度色，而凹下去的部分由于受光线的遮挡而显暗色。这一认识被广泛应用于网页或其他应用中对按钮、3d线条的绘制。比如要绘制的3d文字，即在原始位置显示高亮度颜色，而在左下或右上等位置用低亮度颜色勾勒出其轮廓，这样在视觉上便会产生3d文字的效果。具体实现时，可用完全一样的字体在不同的位置分别绘制两个不同颜色的2d文字，只要使两个文字的坐标合适，就完全可以在视觉上产生出不同效果的3d文字
北京傲唯刃道：三维图形产业依然很大
随着三维图形技术市场需求的不断扩大，市场对三维图形技术的要求也愈发提高。日前，我们有幸采访了该领域代表国内领先技术水准的北京傲唯刃道科技有限公司投资合伙人，知名天使投资人，网络营销专家甘健先生，向他了解了一些三维图形技术的知识，让记者获益匪浅。
什么是三维图形技术？
3d是three-dimensional的缩写，就是三维图形。在计算机里显示3d图形，就是说在平面里显示三维图形。不像现实世界里，真实的三维空间，有真实的距离空间。计算机里只是看起来很像真实世界，因此在计算机显示的3d图形，就是让人眼看上就像真的一样。人眼有一个特性就是近大远小，就会形成立体感。计算机屏幕是平面二维的，我们之所以能欣赏到真如实物般的三维图像，是因为显示在计算机屏幕上时色彩灰度的不同而使人眼产生视觉上的错觉，而将二维的计算机屏幕感知为三维图像。基于色彩学的有关知识，三维物体边缘的凸出部分一
般显高亮度色，而凹下去的部分由于受光线的遮挡而显暗色。这一认识被广泛应用于网页或其他应用中对按钮、3d线条的绘制。比如要绘制的3d文字，即在原始位置显示高亮度颜色，而在左下或右上等位置用低亮度颜色勾勒出其轮廓，这样在视觉上便会产生3d文字的效果。具体实现时，可用完全一样的字体在不同的位置分别绘制两个不同颜色的2d文字，只要使两个文字的坐标合适，就完全可以在视觉上产生出不同效果的3d文字
然后，甘健先生还分析了三维图形技术行业的发展前景，他认为：供求关系是一个行业能否快速发展的前提。目前来看，市场需求是很大的，而供应方面却略显不足，尤其是拥有核心知识产权，质量过硬的企业并不多，行业整体缺乏品牌效应。在需求旺盛的阶段，市场需求巨大，三维图形技术技术行业前景好，这是毋庸置疑的。但如何保持行业的健康，稳定且可持续发展，需要业内企业的共同努力，尤其需要发挥吃毛求疵的研发精神，进一步提高设计工艺，降低成本，真正解决客户的实际困难，严把质量关。
记者了解到，甘健先生所在的北京傲唯刃道科技有限公司简称傲唯刃道，英文全称是Always Technology。拥有强大的技术研发能力及技术支持能力，创业技术团队全部来自游戏领域的高级工程师，代表着当前3D数字互动多媒体技术的领先水准。主营业务包括VR、AR技术，数字地产，数字旅游，数字城市，数字社区，数字售楼系统，仿真技术的应用与推广，虚拟现实与增强现实技术的应用及推广，体感技术的应用及推广等。此外，该公司还积极关注的领域包括：（AR、增强现实、VR、虚拟现实、多点触摸、多点触控、云技术、云端、云智慧、数字沙盘、电子沙盘、数字城市、数字社区、数码城市、智慧城市、互联网城市、数字地产、虚拟旅游、数字旅游、汽车仿真、军事仿真、多媒体沙盘、互动沙盘、数字家庭、数字农业、数字地球、数字校园、地理信息系统、城市作息化、Ipad售楼、边缘融合、三维数字仿真、全息技术、数字模型、环幕投影、虚拟楼盘、文物古物复原、展品复原、电子翻书、虚拟仿真、建筑动画、三维图形、企业宣传片、仿真技术、立体投影、影视动画、非线性编辑、电脑动画、数字媒体、虚拟制造、视景仿真、人工智能、虚拟世界、产品动画、虚拟社区、增强实境、体感游戏、体感手机、、体感运动机、体感技术、体感控制、数字互动媒体、人机交互等）
1概述 随着计算机软硬件技术的快速发展，大规模复杂场景的实时绘制已经成为可能，这也加快了虚拟现实技术的发展，又对模型的复杂度和真实感提出了新的要求。虚拟场景是虚拟现实系统的重要组成部分，它的逼真度将直接影响整个虚拟现实系统的沉浸感。客观世界在空间上是三维的，而现有的图像采集装置所获取的图像是二维的。尽管图像中含有某些形式的三维空间信息，但要真正在计算机中使用这些信息进行进一步的应用处理，就必须采用三维重建技术从二维图像中合理地提取并表达这些 三维信息。 三维建模工具虽然日益改进，但构建稍显复杂的三维模型依旧是一件非常耗时费力的工作。而很多要构建的三维模型都存在于现实世界中，因此三维扫描技术和基于图像建模技术就成了人们心目中理想的建模方式；又由于前者一般只能获取景物的几何信息，而后者为生成具有照片级真实感的合成图像提供了一种自然的方式，因此它迅速成为目前计算机图形学领域中的研究热点。 2三维建模技术 三维重建技术能够从二维图像出发构造具有真实感的三维图形，为进一步的场景变化和组合运算奠定基础，从而促进图像和三维图形技术在航天、造船、司法、考古、 工业测量、 电子商务等领域的深入广泛的应用。3基于图像的三维重建技术 基于图像的建模最近几年兴起的一门新技术，它使用直接拍摄到的图像，采用尽量少的交互操作，重建场 景。 它克服了传统的基于几何的建模技术的许多不足，有无比的优越性。传统的三维建模工具虽然日益改进，但构建稍显复杂的三维模型依旧是一件非常耗时费力的工作。考虑到我们要构建的很多三维模型都能在现实世界中找到或加以塑造，因此三维扫描技术和基于图像建模技术就成了人们心目中理想的建模方式；又由于前者一般只能获取景物的几何信息，而后者为生成具有照片级真实感的合成图像提供了一种自然的方式，因此它迅速成为目前计算机图形学领域中的研究热点。 4 基于图像重建几何模型的方法 4.1 基于侧影轮廓线重建几何模型 物体在图像上的侧影轮廓线是理解物体几何形状的 一条重要线索１当以透视投影的方式从多个视角观察某一空间物体时，在每个视角的画面上都会得到一条该物体的侧影轮廓线，这条侧影轮廓线和对应的透视投影中心共同确定了三维空间中一个一般形状的锥体１显然，该物体必将位于这个锥体之内；而所有这些空间锥体的交则构成了一个包含该物体的空间包络１这个空间包络被称为物体的可见外壳，当观察视角足够多时，可见外壳就可以被认为是该物体的一个合理的逼近。鉴于此类算法一般需要大量的多视角图像，因此图像的定标工作就变得非常复杂。 4.2采用立体视觉方法重建几何模型 基于立体视觉重建三维几何是计算机视觉领域中的经典问题，被广泛应用于自动导航装置。近年来，立体视觉 图像三维重建技术 康皓，王明倩，王莹莹 （装甲兵技术学院电子工程系，吉林长春130117） 摘要:基于图像的三维重建属于计算机视觉中的一个重要的研究方向，从提出到现在已有十多年的历史。文章首先对三维重建技术做了详细阐述，并着重从计算机图形学的研究角度对基于图像建模技术进行了综述，介绍了 具有代表性的基于图像建模的方法及其最新研究进展,给出了这些方法的基本原理， 并对这些方法进行分析比较,最后对基于图像建模技术的未来研究给出了一些建议和应解决的问题。关键词:三维建模技术；图像建模技术；计算机图形学；虚拟现实中图分类号：TP271文献标识码：A 文章编号1006-8937（2009）11-0042-02 Three-dimensional image reconstruction technique KANG Hao,WANG Ming-qian,WANG Ying-ying （ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＡｒｍｏｒｅｄＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ，Ｊｉｌｉｎ１３０１１７，Ｃｈｉｎａ） Abstract:Image-based Three-dimensional reconstruction is an important research direction in computer vision ,from now more than ten years'history.This article first describes three-dimensional reconstruction technique in detail and review image-based modeling techniques from the perspective of computer graphics research,introduce a representative of the method of image-based modeling and the latest research progress,give the basic principles of these methods,analysis and compare these methods,finally,give a number of recommendations and problems which should be solved on image-based modeling technology for future research. Keywords:three-dimensional modeling techniques;image modeling techniques;computer graphics;virtual reality 收稿日期：2009-03-19 作者简介：康皓（1978-），女，吉林长春人，硕士研究生，讲师，研 究方向：计算机辅助设计与编程。 TECHNOLOGICAL DEVELOPMENT OF ENTERPRISE 2009年6月Jun.2009 企业技术开发 第28卷
三维图形 一． 三维曲线 plot3(x1,y1,z1,选项1,x2,y2,z2,选项2,…,xn,yn,zn,选项n) 其中每一组x,y,z 组成一组曲线的坐标参数，选项的定义和plot 函数相同。当x,y ,z 是同维向量时，则x,y,z 对应元素构成一条三维曲线。当x,y ,z 是同维矩阵时，则以x,y,z 对应列元素绘制三维曲线，曲线条数等于矩阵列数。 Example1.绘制三维曲线。 程序如下： clf, t=0:pi/100:20*pi; x=sin(t); y=cos(t); z=t.*sin(t).*cos(t); %向量的乘除幂运算前面要加点 plot3(x,y,z); title('Line in 3-D Space'); xlabel('X');ylabel('Y');zlabel('Z'); grid on; 所的图形如下： -1 1 X Line in 3-D Space Y Z 二． 三维曲面 1. 产生三维数据 在MATLAB 中，利用meshgrid 函数产生平面区域内的网格坐标矩阵。
语句执行后，矩阵X 的每一行都是向量x ，行数等于向量y 的元素的个数，矩阵Y 的每一列都是向量y ，列数等于向量x 的元素的个数。 2. 绘制三维曲面的函数 surf 函数和mesh 函数 example2. 绘制三维曲面图z=sin(x+sin(y))-x/10。 程序如下： clf, [x,y]=meshgrid(0:0.25:4*pi); %产生平面坐标区域内的网格坐标矩阵 z=sin(x+sin(y))-x./10; surf(x,y,z); axis([0 4*pi 0 4*pi -2.5 1]); title('surf 函数所产生的曲面'); figure; mesh(x,y ,z); axis([0 4*pi 0 4*pi -2.5 1]); title('mesh 函数所产生的曲面'); -2.5 -2-1.5-1-0.500.51surf 函数所产生的曲面
利用Ａｌｉｃｅ三维虚拟世界进行程序设计入门教学 摘要：本文提出了一个对于程序设计入门教学的改革方法，利用Alice三维虚拟世界帮助学生理解程序设计的流程及基本概念。同时根据教学实践总结并分析了Alice作为初学程序设计环境的利与弊，并对如何将Alice课程同计算机现有课程体系的整合进行了探讨。 关键词：Alice；虚拟世界；面向对象；对象优先；三维动画 1引言 如何对基础相对薄弱的高职高专学生实施程序设计的入门教学，一直受到计算机教育者的关注。目前，在教学过程中所面临的主要困难，是在讲解烦琐的语法知识同时帮助学生学会抽象算法，通过程序的函数、方法去实现功能。在过去的几十年，国外计算机教育者开发了许多软件帮助初学者学习程序设计，其中包括最早的Karel the Robot，以及持续到今日的Jeroo，Greenfoot等。其中，三维虚拟世界的图形程序设计环境——Alice，在国外大学程序设计入门教学中的应用日益得到关注[1]。2006年美国国家科学基金(NSF) 关于应用Alice进行教学的会议吸引了来自各地的学者，Alice相关出版物也陆续出现。国外计算机教育领域对Alice所带来的积极因素表示了肯定[2][3]，虽然在国内尚未普及，但是我们相信在未来几年Alice将受到国内计算机教育领域的关注。 2Alice的概述 Alice是由美国卡耐基·梅隆(Carnegie Mellon) 大学开发的以学习者为中心，支持面向对象程序设计的三维虚拟世界动画教学工具软件，由https://www.doczj.com/doc/fc17342920.html,提供免费下载。Alice的显著特点是支持图形化程序设计，能够生成三维虚拟世界中的对象，将场景的设计同程序设计结合起来。学生可以创建不同的对象和它们的行为构建虚拟世界中的不同场景。其中，虚拟世界的组成对象(人物、动物、场景等)可以从扩展的三维对象图库中进行选择。 Alice提供拖放的图形用户界面，使得学生集中精力于程序设计的核心——程序结构的组成。图形界面提供了组织对象、和对象成员(接口和数据)和方法的图形化的提示。Alice界面根据功能分为5个区域(如图1所示)，其中包括对象树，显示的是场景中出现的对象；World窗口，将对象添加到该窗口中进行场景的设计；事件区，对事件的响应进行编程，函数方法细节区，显示各个对象的属性、方法和函数；代码编辑区，通过将对象的属性、方法、函数拖拉到该区，根据提示自动生成代码。
课程设计报告 设计题目：数字图像处理中的边缘检测技术学院： 专业： 班级：学号： 学生姓名： 电子邮件： 时间：年月 成绩： 指导教师：
数字图像处理中的边缘检测技术课程设计报告I 目录 1 前言:查阅相关文献资料，了解和掌握基本原理、方法和研究现状，以及实际应用的背景意义 (1) 1.1理论背景 (1) 1.2图像边缘检测技术研究的目的和意义 (1) 1.3国内外研究现状分析 (2) 1.4常用边缘检测方法的基本原理 (3) 2 小波变换和小波包的边缘检测、基于数学形态学的边缘检测法算法原理 (7) 2.1 小波边缘检测的原理 (7) 2.2 数学形态学的边缘检测方法的原理 (7) 3 算法实现部分：程序设计的流程图及其描述 (9) 3.1 小波变换的多尺度边缘检测程序设计算法流程图 (9) 3.2 数学形态学的边缘检测方法程序设计算法描述 (10) 4实验部分：对所给的原始图像进行对比实验，给出相应的实验数据和处理结果 (11) 5分析及结论：对实验结果进行分析比较，最后得出相应的结论 (15) 参考文献 (17) 附录：代码 (18)
1前言 查阅相关文献资料，了解和掌握基本原理、方法和研究现状，以及实际应用的背景意义 1.1 理论背景 图像处理就是对图像信息加工以满足人的视觉心理或应用需求的方法。图像处理方法有光学方法和电子学方法。从20世纪60年代起随着电子计算机和计算技术的不断提高和普及，数字图像处理进入了高速发展时期，而数字图像处理就是利用数字计算机或其它的硬件设备对图像信息转换而得到的电信号进行某些数学处理以提高图像的实用性。 图像处理在遥感技术，医学领域，安全领域，工业生产中有着广泛的应用，其中在医学应用中的超声、核磁共振和CT等技术，安全领域的模式识别技术，工业中的无损检测技术尤其引人注目。 计算机进行图像处理一般有两个目的：(1)产生更适合人观察和识别的图像。 (2)希望能由计算机自动识别和理解图像。数字图像的边缘检测是图像分割、目标区域的识别、区域形状提取等图像分析领域的重要基础，图像处理和分析的第一步往往就是边缘检测。 物体的边缘是以图像的局部特征不连续的形式出现的，也就是指图像局部亮度变化最显著的部分，例如灰度值的突变、颜色的突变、纹理结构的突变等，同时物体的边缘也是不同区域的分界处。图像边缘有方向和幅度两个特性，通常沿边缘的走向灰度变化平缓，垂直于边缘走向的像素灰度变化剧烈。根据灰度变化的特点，图像边缘可分为阶跃型、房顶型和凸缘型。 1.2 图像边缘检测技术研究的目的和意义 数字图像处理是伴随着计算机发展起来的一门新兴学科，随着计算机硬件、软件的高度发展，数字图像处理也在生活中的各个领域得到了广泛的应用。边缘检测技术是图像处理和计算机视觉等领域最基本的技术，如何快速、精确的提取图像边缘信息一直是国内外研究的热点，然而边缘检测也是图像处理中的一个难题。 首先要研究图像边缘检测，就要先研究图像去噪和图像锐化。前者是为了得到飞更真实的图像，排除外界的干扰，后者则是为我们的边缘检测提供图像特征更加明显的图片，即加大图像特征。两者虽然在图像处理中都有重要地位，但本次研究主要是针对图像边缘检测的研究，我们最终所要达到的目的是为了处理速
2011年04月 科教纵横 浅谈平面设计中二维图形的三维效果 文/陈辉 摘 要：平面设计中对二维图形的审视不仅仅满足于纯平面的欣赏，更要追寻视觉上三维效果的视觉表现形式。二维图形三维效果的介入使这种探寻成为可能，它为平面设计带来了新的思路与活力。 关键词：平面设计；图形；二维；三维 中图分类号：TB47 文献标识码：A 文章编号：1006-4117（2011）04-0187-01 一、二维与三维 1、二维的定义 在一个平面上的内容就是二维。二维即左右、上下两个方向，不存在前后。在一张纸上的内容就可以看做成是二维。即只有面积，没有立体。 2、三维的定义 三维是由二维组成的，二维即只存在两个方向的交错，将一个二维和一个一维叠合在一起就得到了三维。三维具有立体性，但我们俗语常说的前后，左右，上下都只是相对于观察的视点来说。没有绝对的前后，左右，上下。 二、平面设计中二维图形——点线面 在平面设计中二维图形有着各种各样的元素，但所有的元素概括起来不外乎点线面三种，三种元素的相互结合与相互转换之间就构成了世界上最好的设计。 而点、线、面的关系是什么呢。那便是：点连续延伸的轨迹成为线，密集成片而成为面。由于疏密变化而转化为明暗色调；线即可以作为物象的边缘，又可独立的表达一定的形象。例如线的直与曲，长与短；面在立体艺术中指的是形体，在平面艺术中指两度空间的占有。 在平面设计中，同样一个点，由于大小、形态、位置的不同，所产生的视觉效果和心理作用也不同。点的缩小起着强调和引起注意的作用，而点的放大有面之感。它们注重形象的强调和表现给人情感上和心理上的量感。当点居于几何中心时，上下左右空间对称视觉张力均等。当居于视觉中心时，有视觉心理的平衡与舒适感。当点偏左或偏右，产生向心移动趋势，但过于边置也产生离心之动感。 对线的理解，也不仅仅是平面上的一根直线而已，线是空间分割的重要元素，同时在造型中的地位也非常重要。因为面的形是由线来界定的，也就是形的轮廓线。不同的线表现不同的意念。粗线有力，细线锐利。线的粗细可产生远近关系，线还有很强的方向性。垂直线有庄重、上升之感；水平线有静止、安宁之感；斜线有运动、速度之感；而曲线有自由流动、柔美之感。 面可理解为点的放大，点的密集或线的重复。具有长度、宽度，无厚度，是体的表面。它受线的界定，具有一定的形状。另外，线的分割产生各种比例的空间，同时也形成各种比例关系的面。面体现了充实、厚重、整体、稳定的视觉效果。面与面前后叠压的位置关系又构成空间层次。 三、平面设计中二维图形中三维效果的概念 随着信息时代的来临，人们的审美感觉也变的越来越敏锐和细腻。人们对二维图形设计的审视不仅仅满足于视觉平面的欣赏，更要追寻视觉上三维空间的视觉表现。传统意义上的二维图形设计所包含的元素表现风格已经不能适应新的进步和发展。在当今新技术、新媒体、新理念的要求下，原有的二维图形设计必然会呈现一种新的风格趋势，加入其他影响设计的因素，对原有内涵进行扩大、完善和发展。二维图形三维效果的介入使这种探寻成为可能，它为平面设计带来了新的思路与活力。 现在所说的三维效果在设计表现方式和市场要求的前提下，越来越呈现出多元化的特征。不单单是指传统的立体效果，伴随而来的还有动感、光感、材质、肌理等特征表现。在这我们只谈论在平面设计中由二维图形所形成的三维效果。比如图形的动感是由图形的动势产生的，而具动势的形象会产生明显的韵律和连续性，在视觉上能产生节奏感，在处理上可加以移动、扭动、流动、飘动、明暗、线条的疏密等变化。 四、平面设计中二维图形中三维效果的形成 在平面设计中通过二维图形来表现三维效果，是根据透视原理和阴影、投影的方法，对二维图形的基本元素点线面的明暗、疏密、深浅等多种变化，达到远近和层次的关系，从而使受众在二维平面的范围内得到立体感和进深感的三维效果，可以对二维图形进行重复、渐变、发射等方式的处理来形成三维效果。 重复是指运用完全相同的图形元素反复出现，以这种方式构成平面设计的方法叫做重复，重复的形象在视觉上的反映为整齐一律单纯统一使人产生深刻的印象。在平面设计中可以通过对重复二维图形的平移、反射、旋转、扩大或则是重复图形的错位排列等形成画面的变化，体现出三维动感的效果。 渐变是以类似的二维图形，进行渐次变化，形成一种阶段性的调和秩序。我们可以通过对二维图形的形状渐变、大小渐变、方向渐变、位置渐变等方法来实现二维图形的三维效果，通过渐变形成的三维效果更有规律性，更加严谨。 发射是由秩序性的方向变动形成的，特点是近中心部分图形较挤，远中心部分则较宽绰。发射的先决条件是中心的确立，中心是方向变化的依据，方向变化有一定的规律，中心安排则是这种规律的主要部分，通过由中心发散来表现二维图形的三维效果。 结论：在二维的画面中追求三维效果的表现，是一种独特视觉传达设计的体现，也是设计思维的一种拓展。我们现在能越来越多的看到具有三维视觉效果的二维平面设计作品，这是因为立体的三维效果较之二维平面效果具有更强烈的视觉冲击力和更新颖的视觉感受。在这个彰显个性化的设计时代，三维效果作为二维图形的表现趋势被不断的应用，为满足消费者在视觉和心理上的需求及时代发展的需要，平面设计应在其设计中合理应用二维图形来表现三维效果，使两者达到和谐统一。这种趋势的形成也是多方因素逐渐累积而成的结果。 三维效果作为二维作品的一个表现趋势，将使设计拥有更为广阔的发展空间。任何设计都是以人为核心设计的，随着现代化的飞速发展和众多对多样化需求的转变而改变，随着社会的发展以及人们审美观念的不断改变，视觉上纯平面的图形已经不能再演艺更深刻的内涵，因此，平面设计中二维图形的三维效果表现此刻更能满足现代人们的审美意识形态和视觉感受。 作者单位：华侨大学美术学院作者简介：陈辉，男，教师，硕士学位，毕业于南京林业大学研究生院设计艺术学，研究方向：产品设计，就职于福建泉州华侨大学美术学院。 参考文献： [1]辛华泉.形态构成学.中国美术学院出版社,1999出版. [2]成朝晖.二维设计基础.黑龙江美术出版社,2006年5月. [3]岳虹.平面设计之图形设计浅谈[J].西北美术,2005年04期. [4]李公伟.论平面设计中的图形张力[D].东北师范大学,2005年. 2011.04 187
图像处理技术原理及其在生活中的应用探讨 摘要在社会生活实践中，图像处理技术获得了广泛的应用。这种技术之所以可以得到广泛应用，与其极强的功能所分不开的。在计算机算法不断改善的过程中，图像处理技术的发展前景是非常广阔的。笔者对图像处理技术的原理进行了分析，并其对在生活中的应用进行了探究[1]。 关键词图像处理技术原理；生活；应用 1 图像处理技术的原理分析 所谓的图像处理技术，就是通过计算机技术以及相关的技术来对图像进行处理，从而使图像更好地为我们所利用的一种技术。在这个过程中，需要运用到几个技术要点。第一个就是使图像进行转换，从而得到计算机容易识别的矩阵，这种矩阵被称为是“数字矩阵”。这样得到的矩阵更容易被计算机所存储。第二就是通过多种算法来实现对计算机所存储的图像进行有关处理，其中用到的常用算法就有基于人眼视觉特性的阈值算法、具有去噪功能的图像增强算法等。第三就是在进行了一些技术性的处理，然后获取图像信息。通过中国知网、万方数据库等平台所查阅到的图像类型相关资料可知，图像的类型主要可以分为两大类，一类是数字化图像，另一类是模拟图像。前者不仅处理便捷，而且精度较高，能够适应现代社会的发展要求，后者在现实生活中的应用更为常见，比如在相机图片中的应用。模拟图像输出较为简单，灵活性和精度不太高，因此其使用的限制性较大[2]。 2 图像处理技术原理在生活中的应用探讨 2.1 图像处理技术原理在安全防范中的应用 在安全防范监控系统不断发展的过程中，系统从模拟向数字的方向发展，这跟人们要求图像的精准度越来越高有关。在安防领域，图像处理技术如果能够得到很好的利用，那么就可以实现对图像的去噪声处理，对失真的图像进行矫正处理。在公安部门破案的过程中，有时会根据犯罪现场的指纹特征来对视频采集参数进行调节，比如色彩补偿就是一种很好的调節方法，这样方便公安部门更快地破案。尽管现在的监控系统越来越完善，但是如果遇到暴风暴雨和雾霾或者光线较弱的天气，那么监控得到的视频图像往往还是比较模糊的，对于这些模糊的图像，可以通过图像增强技术进行一些处理，从而为后续的公安部门调查和取证提供便利，模糊图像处理技术这时就排上了用场[3]。 2.2 图像处理技术原理在娱乐休闲领域的应用 在娱乐休闲领域，图像处理技术原理主要的应用场合就是平时我们利用手机或数码相机摄影以及电影特效制作等场合。在数码相机出现以前，图像只能使用传统相机通过胶片的形式保存。在数码相机出现之后，人们就可以短时间内对相
1 三维图形绘制 实验报告 所属课程名称 MATLAB编程与应用 实验地点 实验日期 2112 班级 学号 姓名 指导老师 一、实验目的 实现手工难以绘制的函数或实验数据的图形可视化，绘制三维图形，通过控制线型、色彩等属性控制对数据内在特征进行表现。 二、实验内容 【实验过程及成果】（程序说明、实验代码、实验数据、实验结果） 程序说明 mesh函数用来绘制三维网格，surf函数用来绘制三维曲面图，surfl函数是具有光照效果的曲面，meshz函数绘制带底座的三维网格曲面，title进行图形标注,meshgrid(x,y)创建网格矩阵。 实验代码 >> [x,y]=meshgrid(-8:.5:8); z=sin(sqrt(x.^2+y.^2)) subplot(2,2,1);
mesh(x,y,z);title('mesh(x,y,z)') subplot(2,2,2); meshz(x,y,z);title('meshz(x,y,z)') subplot(2,2,3); surf(x,y,z);title('surfc(x,y,z)') subplot(2,2,4); surfl(x,y,z);title('surfl(x,y,z)') 实验数据 >> [x,y]=meshgrid(-8:.5:8); z=sin(sqrt(x.^2+y.^2)) 实验结果 【实验小结】（收获体会） 了解了mesh、meshc、meshz、surf、surfc、surfl函数来绘制三维曲线、面，mesh函数用来绘制三维网格，而surf函数用来绘制三维曲面图，各线条之间的补面用颜色来填充，meshc函数是带等高线的三维网格曲面,meshz函数是带底座的三维网格曲面，surfc函数具有等高线的曲面和surfl函数具有光照效果的曲面。通过学习可以基本绘制三维图形并且对三维图形有了全面的认识，可以基本利用三维曲线的基本函数plot3和三维曲线、面的函数，三维等高线的绘制等。 三、指导教师评语及成绩 评语 评语等级 优 良 中
第一章绪论 1.1 图像拼接技术的研究背景及研究意义 图像拼接(image mosaic)是一个日益流行的研究领域，他已经成为照相绘图学、计算机视觉、图像处理和计算机图形学研究中的热点。图像拼接解决的问题一般式，通过对齐一系列空间重叠的图像，构成一个无缝的、高清晰的图像，它具有比单个图像更高的分辨率和更大的视野。 早期的图像拼接研究一直用于照相绘图学，主要是对大量航拍或卫星的图像的整合。近年来随着图像拼接技术的研究和发展，它使基于图像的绘制（IBR）成为结合两个互补领域——计算机视觉和计算机图形学的坚决焦点，在计算机视觉领域中，图像拼接成为对可视化场景描述（Visual Scene Representaions）的主要研究方法：在计算机形学中，现实世界的图像过去一直用于环境贴图，即合成静态的背景和增加合成物体真实感的贴图，图像拼接可以使IBR从一系列真是图像中快速绘制具有真实感的新视图。 在军事领域网的夜视成像技术中，无论夜视微光还是红外成像设备都会由于摄像器材的限制而无法拍摄视野宽阔的图片，更不用说360 度的环形图片了。但是在实际应用中，很多时候需要将360 度所拍摄的很多张图片合成一张图片，从而可以使观察者可以观察到周围的全部情况。使用图像拼接技术，在根据拍摄设备和周围景物的情况进行分析后，就可以将通过转动的拍摄器材拍摄的涵盖周围360 度景物的多幅图像进行拼接，从而实时地得到超大视角甚至是360 度角的全景图像。这在红外预警中起到了很大的作用。 微小型履带式移动机器人项目中，单目视觉不能满足机器人的视觉导航需要，并且单目视觉机器人的视野范围明显小于双目视觉机器人的视野。利用图像拼接技术，拼接机器人双目采集的图像，可以增大机器人的视野，给机器人的视觉导航提供方便。在虚拟现实领域中，人们可以利用图像拼接技术来得到宽视角的图像或360 度全景图像，用来虚拟实际场景。这种基于全景图的虚拟现实系统，通过全景图的深度信息抽取，恢复场景的三维信息，进而建立三维模型。这个系统允许用户在虚拟环境中的一点作水平环视以及一定范围内的俯视和仰视，同时允许在环视的过程中动态地改变焦距。这样的全景图像相当于人站在原地环顾四周时看到的情形。在医学图像处理方面，显微镜或超声波的视野较小，医师无法通过一幅图像进行诊视，同时对于大目标图像的数据测量也需要把不完整的图像拼接为一个整体。所以把相邻的各幅图像拼接起来是实现远程数据测量和远程会诊的关键环节圆。在遥感技术领域中，利用图像拼接技术中的图像配准技术可以对来自同一区域的两幅或多幅图像进行比较，也可以利用图像拼接技术将遥感卫星拍摄到的有失真地面图像拼接成比较准确的完整图像，作为进一步研究的依据。 从以上方面可以看出，图像拼接技术的应用前景十分广阔，深入研究图像拼接技术有着很重要的意义 1.2图像拼接算法的分类 图像拼接作为这些年来图像研究方面的重点之一，国内外研究人员也提出了很多拼接算法。图像拼接的质量，主要依赖图像的配准程度，因此图像的配准是拼接算法的核心和关键。根据图像匹配方法的不同仁阔，一般可以将图像拼接算法分为以下两个类型：（1) 基于区域相关的拼接算法。 这是最为传统和最普遍的算法。基于区域的配准方法是从待拼接图像的灰度值出发，对
计算机图形学 课程设计报告 一、实验题目 三维真实感图形设计与绘制 （1）题目容说明： 本题目要求应用OpenGL的光照技术和纹理技术实现一个简单的三维真实感图形的程序设计。具体要现功能： 1）通过对话方式实现交互式设计光照模型功能。 2）实现三维模型纹理映射功能 3）用鼠标跟踪球方法实现三维模型的空间旋转 2）实现鼠标跟踪球方法程序 二、需求分析 真实感图形的设计与绘制，是计算机图形学中的一个重要研究领域，也是三维实体造型系统和特征造型系统的重要组成部分。一般地，三维实体在计算机显示屏上有三种表现形式:
简单线框图、线框消隐图和真实感图形。其中，简单线框图能够粗略表达实体的形状，但由于简单线框图的二义性，从而导致表达其的实体形状具有不确定性。而线框消隐图虽然能反映实体各表面间的相互遮挡关系，从而达到消除简单线框图产生的二义性的目的，但是这两者一样地只能反映实体的几何形状和实体间的相互关系，而不能反映实体表面的特征，如表面的颜色、材质、纹理等。所以，只有真实感图形才能表现实体的这些特征，因此，在三维实体造型中，生成三维实体的光照模型，进行实体的真实感绘制与显示占有重要的地位，是很有必要的，也是我做此设计的初衷。 在设计中，我主要使用Opengl绘制真实感图形，它作为一种强大的三维图形开发工具，通过便捷的编程接口提供了处理光照和物体材质、颜色属性等通用功能。真实感图形学是计算机图形的核心容之一，是最能直接反映图形学魅力的分支。 寻求能准确地描述客观世界中各种现象与景观的数学模型，并逼真地再现这些现象与景观，是图形学的一个重要研究课题。很多自然景物难以用几何模型描述，如烟雾、植物、水波、火焰等。本文所讨论的几种建模及绘制技术都超越了几何模型的限制，能够用简单的模型描述复杂的自然景物。 在计算机的图形设备上实现真实感图形必须完成的四个基本任务。 1. 三维场景的描述。三维造型。 2. 将三维几何描述转换成为二维透视图。透视变换。 3. 确定场景中的所有可见面。消隐算法，可见面探测算法。 4. 计算场景中可见面的颜色。根据基于光学物理的光照模型计算可见面投射到观察者眼中的光亮度大小和色彩组成。 三、设计简介及设计方案论述
数字图像处理简答题及答案 简答题 1、数字图像处理的主要研究内容包含很多方面，请列出并简述其中的4种。 2、什么是图像识别与理解？ 3、简述数字图像处理的至少3种主要研究内容。 4、简述数字图像处理的至少4种应用。 5、简述图像几何变换与图像变换的区别。 6、图像的数字化包含哪些步骤？简述这些步骤。 7、图像量化时，如果量化级比较小会出现什么现象？为什么？ 8、简述二值图像与彩色图像的区别。 9、简述二值图像与灰度图像的区别。 10、简述灰度图像与彩色图像的区别。 11、简述直角坐标系中图像旋转的过程。 12、如何解决直角坐标系中图像旋转过程中产生的图像空穴问题？ 13、举例说明使用邻近行插值法进行空穴填充的过程。 14、举例说明使用均值插值法进行空穴填充的过程。 15、均值滤波器对高斯噪声的滤波效果如何？试分析其中的原因。 16、简述均值滤波器对椒盐噪声的滤波原理，并进行效果分析。 17、中值滤波器对椒盐噪声的滤波效果如何？试分析其中的原因。 18、使用中值滤波器对高斯噪声和椒盐噪声的滤波结果相同吗？为什么会出现这种现象？
19、使用均值滤波器对高斯噪声和椒盐噪声的滤波结果相同吗？为什么会出现这种现象？ 20、写出腐蚀运算的处理过程。 21、写出膨胀运算的处理过程。 22、为什么YUV表色系适用于彩色电视的颜色表示？ 23、简述白平衡方法的主要原理。 24、YUV表色系的优点是什么？ 25、请简述快速傅里叶变换的原理。 26、傅里叶变换在图像处理中有着广泛的应用，请简述其在图像的高通滤波中的应用原理。 27、傅里叶变换在图像处理中有着广泛的应用，请简述其在图像的低通滤波中的应用原理。 28、小波变换在图像处理中有着广泛的应用，请简述其在图像的压缩中的应用原理。 29、什么是图像的无损压缩？给出2种无损压缩算法。 2、对于扫描结果：aaaabbbccdeeeeefffffff，若对其进行霍夫曼编码之后的结果是：f=01 e=11 a=10 b=001 c=0001 d=0000。若使用行程编码和霍夫曼编码的混合编码，压缩率是否能够比单纯使用霍夫曼编码有所提高？ 31、DCT变换编码的主要思想是什么？ 32、简述DCT变换编码的主要过程。 33、什么是一维行程编码？简述其与二维行程编码的主要区别。 34、什么是二维行程编码？简述其与一维行程编码的主要区别。 35、简述一维行程编码和二维行程编码的异同。 36、压缩编码算法很多，为什么还要采用混合压缩编码？请举例说明。 37、对于扫描结果：aaaabbbccdeeeeefffffff，若对其进行霍夫曼编码之后的结果是：f=01 e=11 a=10 b=001 c=0001 d=0000。若使用行程编码和霍夫曼编码的混合编码，压缩率是否能够比单纯使用行程编码有所提高？ 38、连续图像和数字图像如何相互转换？
实 验 报 告 课程名称：三维图形程序设计 学院：计算机科学与工程 专业：计算机科学与技术 指导教师：曹跃 学生姓名：郭小明 学号：2011060100010 实验成绩： 日期：2013年 5 月 3 日
电子科技大学 实验报告 实验四OpenGL纹理映射编程实验 实验室名称：A2—412 实验时间：2013.5.3 一．实验目的 1、理解OpenGL纹理映射的相关原理； 2、掌握与纹理映射相关的OpenGL API函数及其用法； 3、熟悉纹理映射设置的基本步骤。 二．实验内容 （一）编程任务1——绘制一个具有纹理和光照的房间
为在第三次实验中生成的房间（如上图）添加数字图像生成的纹理。 要求： 1、使用纹理对象； 2、墙壁、地板和天花板的数字图像生成的纹理要不相同； 3、屋内至少有一个点光源； 4、可用右键菜单交互式的开启或关闭场景光照和纹理； 5、可用右键菜单设置纹理环境（GL_REPLACE和GL_MODULATE）。分析 这两种方式中哪种适宜于有光照的环境下。 6、 三．实验要求 1.实验前要做好充分准备； 2.实验中独立完成源程序编辑、编译、链接过程，运行并记录程序运行结 果； 3.对程序结果进行分析。 四．实验报告 1.OpenGL纹理映射的基本原理和思想； 2.OpenGL纹理映射的基本步骤； 3.编程任务1 a)程序说明。说明程序的功能、结构。 b)编制的应用程序上机调试的情况、上机调试步骤、调试所遇到的问题 是如何解决的，并对编程过程中的问题进行分析，对执行结果进行分 析。 c)写出源程序清单（详细注释）和执行结果。 d)实验结果的分析。 五、实验器材（设备、元器件）：
CAD 绘制三维实体基础 1、三维模型的分类及三维坐标系； 2、三维图形的观察方法； 3、创建基本三维实体； 4、由二维对象生成三维实体； 5、编辑实体、实体的面和边； 1、建立用户坐标系； 2、编辑出版三维实体。 讲授8学时 上机8学时 总计16学时 AutoCAD除具有强大的二维绘图功能外，还具备基本的三维造型能力。若物体并无复杂的外表曲面及多变的空间结构关系，则使用AutoCAD可以很方便地建立物体的三维模型。本章我们将介绍AutoCAD三维绘图的基本知识。 11.1 三维几何模型分类 在AutoCAD中，用户可以创建3种类型的三维模型：线框模型、表面模型及实体模型。这3种模型在计算机上的显示方式是相同的，即以线架结构显示出来，但用户可用特定命令使表面模型及实体模型的真实性表现出来。 11.1.1线框模型(Wireframe Model) 线框模型是一种轮廓模型，它是用线（3D空间的直线及曲线）表达三维立体，不包含面及体的信息。不能使该模型消隐或着色。又由于其不含有体的数据，用户也不能得到对象的质量、重心、体积、惯性矩等物理特性，不能进行布尔运算。图11-1显示了立体的线框模型，在消隐模式下也看到后面的线。但线框模型结构简单，易于绘制。 11.1.2 表面模型（Surface Model） 表面模型是用物体的表面表示物体。表面模型具有面及三维立体边界信息。表面不透明，能遮挡光线，因而表面模型可以被渲染及消隐。对于计算机辅助加工，用户还可以根据零件的表面模型形成完整的加工信息。但是不能进行布尔运算。如图11-2所示是两个表面模型的消隐效果，前面的
薄片圆筒遮住了后面长方体的一部分。 11.1.3 实体模型 实体模型具有线、表面、体的全部信息。对于此类模型，可以区分对象的内部及外部，可以对它进行打孔、切槽和添加材料等布尔运算，对实体装配进行干涉检查，分析模型的质量特性，如质心、体积和惯性矩。对于计算机辅助加工，用户还可利用实体模型的数据生成数控加工代码，进行数控刀具轨迹仿真加工等。如图11-3所示是实体模型。 11．2 三维坐标系实例——三维坐标系、长方体、倒角、删除面 AutoCAD 的坐标系统是三维笛卡儿直角坐标系，分为世界坐标系（WCS ）和用户坐标系（UCS ）。图11-4表示的是两种坐标系下的图标。 图中“X ”或“Y ”的剪头方向表示当前坐标轴X 轴或Y 轴的正方向，Z 轴正方向用右手定则判定。 图11-1 线框模型 图11-2 表面模型 图11-3 实体模型
MATLAB 数字图像处理技术 4 MATLAB 图像增强 4.1 原理、方法及体系结构 三个阶段：图像预处理、特征抽取阶段、识别分析阶段。 目的：改善图像的视觉效果，提高图像成分的清晰度；是图像变得有利于计算机处理。 方法：空间域增强方法、频域增强方法。 体系： 图像增强：空间域、频率域、彩色增强 空间域：像素点处理（图像灰度变换、直方图修正（中值滤波、均值滤波））、领域处理（图像平滑滤波、图像锐化滤波） 频率域：低通滤波、高通滤波、同态滤波 彩色处理：真彩色处理、伪彩色处理（灰度分层法、灰度变换法、频域伪彩色） 4.2 对比度增强 线性变换：(,)[(,)]N n g x y f x y m n M m -= -+-。其中功能是把函数的灰度值(,)f x y 从 范围[m,M]变为[n,N]。 非线性变换：分为对数变换和Gamma 变换。前者表达式为(,)log[(,)1]g x y c f x y =+， 其中c 为常数。后者表达式为r f cr =，r 为CCD 图像传感器或胶片等的入射光的强度，为 常数，灰度与光强成正比，则有1 ()r f g kr k c ==，k 为常数通常为1，1/r 取0.4~0.8。 我们可以用一个函数imadjust 函数来实现： J=imadjust(I)； J=imadjust(I,[low_in;high_in],[low_out;high_out]); J=imadjust(I,[low_in;high_in],[low_out;high_out],gamma)。 其中灰度范围用归一化灰度值，范围[0,1]。整个图像的[low_in;high_in]可以用函数stretch 函数来获得。 MATLAB image toolbox5.4还提供一个手动调节的控制面板，调用函数imconstrast 。 4.3 空域变换增强 分为基于像素点和基于模板的两类方法。 像素选择：pixval 和impixel 。用法如下： Pixval(‘on/off ’)；pixval ；pixval(fig,option); [C,R,P]=impixel(X,MAP)。 说明：MAP 仅仅当是索引图的时候采用此参数。C 为像素的颜色，R,P 为像素的坐标。Pixval 可以得到更多的像素信息，impixel 可以返回指定像素的颜色值。 强度描述图：improfile ，用以描述图像一条线段或多条线段的强度值。格式：
图像处理及制版原理 实验一图像扫描仪和数字照相机的操作和设置 一、实验名称： 图像扫描仪和数字照相机的操作和设置 二、实验目的和要求： 本实验适用于印刷工程、包装工程专业的《图像处理及制版原理》、《图文复制技术》及其他专业的类似课程。 在课堂教学的基础上，通过本实验的教学活动，学生应进一步认识扫描仪和数字照相机的基本构成和工作原理，熟悉扫描仪和数字照相机的基本操作技能，掌握扫描软件的设置方法，认识不同的图像设置对所获得图像的作用和影响。 根据教学安排和需要，可以将图像和数字照相机的实验内容分开实施，或有所取舍。 三、实验基本内容： 1.扫描仪的操作和扫描软件的设置； 2.数字照相机的操作，照相机设置。 四、实验设备： 1.桌面型平面扫描仪及扫描软件： Microtek公司ScanMaker 6700、ScanMaker I700等； 扫描软件：ScanWizard。 Microtek SanMaker 6700 Microtek I 700 2.专业平面扫描仪： Screen公司彩仙(Cézanne)及其扫描软件ColorGenius。
Screen Cézanne 3.紧凑型数字照相机： Panasonic公司的LUMIX FX 8、Canon公司的IXUS 400等。 Panasonic Lumix FX 8 Canon Ixus 400 五、实验原理： (一) 扫描仪和数字照相机的工作原理： 1.平面型扫描仪： 图像原稿放置在扫描平台上，扫描仪的线状光源逐行照射原稿，扫描仪的光学/电子单元从原稿获取图像信息。从原稿上反射或透射的图像光线经光学系统成像在光电转换器件(CCD)上。由于光电转换器件上具备红/绿/蓝三种滤色片，从原稿来的光线先被分解成红/绿/蓝光，再经光电转换器件转换成红/绿/蓝模拟电信号。随后，模/数转换器将模拟电信号转换成红/绿/蓝模拟电信号。经过扫描软件和相关硬件的图像处理，得到数字图像数据。数字图像数据经接口传送到计算机内，最终存储成数字图像文件。
摘要 本文对图形图像处理系统的发展现状和所采用的主要技术进行了详细分析，确定了相应的结构和主要功能，以及实际开发中所采取的技术。系统在Windows XP平台下实现，本课题是采用Visual C++作为编程工具，采用面向对象的程序设计技术实现一个图形绘制和图像处理的应用软件。主要工作分为三类，包括基本图形绘制与编辑、简单的图像处理、图像格式的转换。图形方面主要是设计图形基类，以及继承图形基类的具体图形类。通过对独立功能的封装，可以为今后需要的图形图像的应用奠定基础。系统的优点有：充分体现了面向对象的设计思想，充分运用了C++的特性，比如封装、多态、继承。程序结构清晰，可读性好，程序中做了充分的注释。图形绘制部分避免了传统的switch case的繁琐结构。容易扩充和移植。 最后，对系统进行测试表明，系统功能达到了预期的要求，界面友好，操作简便，运行也较稳定，是一个完成基本功能的图形图像系统。 总体上，本文介绍了系统开发设计的全过程和设计过程中部分代码，也对系统测试的过程进行简单描述，同时对系统中采用的关键技术也作了一些必要的说明，对图像变换的基本原理，图像处理的基本原理和各种图像格式做了详细的阐述。 关键词：图形；图像；多态；继承
Abstract This article has carried on the detailed analysis about graph image processing system development and using of the key technology，identify the corresponding structure and central function, as well as the system adopts technology in the actual development. The system realizes under the Windows XP platform, the topic use Visual C++ as a programming tool, use object-oriented programming techniques to achieve a graphic and image processing software. Major work is divided into three categories, basic drawing and editing graphics, simple image processing, and image format conversion. The graph aspect is designs the graph base class , as well as inherits the graph bas e class’s specific graph class. Through independent function's encapsulation, for the future’s needs of the graphic images lays the foundation. The system merit has: the object-oriented design’s thought application of the c++ properties, for example encapsulation, pol ymorphism, and inheritance. Program’s structure is clear, good readability, codes has the full annotation in the program. The graph plan’s part has avoided complicated structure of the traditional switch case. Easy expansion and transplantation. Finally, system’s testing shows, s ystem’s functions achieve the expected demand, friendly interface, and the operation is simple, also a much stable operation, it has basic functions of the graphic image system. As a whole, this paper describes the system design process and part of the process of designing code, also carries on the simple description to the system test process, meanwhile it made some necessary explanations about key technology in the system, it made the detailed description to image transform of the basic