下载文档原格式
了解计算机形学的基本知识计算机形学是计算机科学中一个重要的领域，它研究计算机如何理解、描述和表示图像和图形。
计算机形学广泛应用于图像处理、计算机视觉、模式识别等领域。
了解计算机形学的基本知识对于在这些领域中进行研究和开发都非常重要。
本文将介绍计算机形学的基本概念和技术，以及其在实际应用中的一些例子。
一、基本概念1. 图像和图形图像是计算机形学的基本研究对象，它是由像素组成的二维或三维矩阵。
图像包括数字摄影图像、绘画图像、医学影像等。
而图形则是由线段、曲线、多边形等图元组成的抽象图像，用于描述和表示真实世界的物体和场景。
2. 图像处理图像处理是计算机形学的核心技术之一，它包括图像的获取、预处理、增强、分割、识别和压缩等步骤。
通过图像处理算法和技术，我们可以改善图像质量、提取感兴趣的信息以及实现自动化处理。
二、基本技术1. 图像获取图像获取是将现实世界中的光、电、声等形式的信息转换为数字图像的过程。
常见的图像获取设备包括数码相机、扫描仪、医学成像设备等。
2. 数字图像表示数字图像表示是将连续的图像转换为离散的像素表示。
常见的表示方式包括二值图像、灰度图像和彩色图像。
二值图像只有黑白两种颜色，每个像素只有0和1两个取值；灰度图像每个像素的取值范围是0到255，表示不同的灰度级别；彩色图像包括红、绿、蓝三个通道，每个通道的取值范围也是0到255。
3. 图像增强图像增强是改善图像质量、突出图像特征的一种处理方法。
常见的图像增强技术包括直方图均衡化、滤波器、锐化等。
4. 图像分割图像分割是将图像划分为若干个具有相似特征的区域的过程。
常用的图像分割方法有阈值分割、边缘检测、区域生长法等。
图像分割可以用于目标检测、边缘提取和图像压缩等方面。
5. 目标识别目标识别是从图像中自动识别出特定目标的过程。
常见的目标识别方法包括模板匹配、特征提取和机器学习等。
目标识别在计算机视觉、智能交通、人脸识别等方面具有广泛的应用。
图像处理与计算机图形学的区别与联系是什么图像处理与计算机图形学的区别与联系是什么？数字图像处理，是指有计算机及其它有关的数字技术，对图像施加某种运算和处理，从而达到某种预期的目的，而计算机图形学是研究采用计算机生成，处理和显示图形的一门科学。
二者区别，研究对象不同，计算机图形学研究的研究对象是能在人的视觉系统中产生视觉印象的事物，包括自然景物，拍摄的图片，用数学方法描述的图形等，而数字图像处理研究对象是图像，研究内容不同，计算机图像学研究内容为图像生成，透视，消阴等，而数字图像处理研究内容为图像处理，图像分割，图像透析等，过程不同，计算机图像学是由数学公式生成仿真图形或图像，而数字图像处理是由原始图像处理出分析结果，计算机图形与图像处理是逆过程。
Image processing and computer graphics, the difference between what is? Digital image processing, is a computer and other digital technology, the image to exert some operation and processing, so as to achieve the intended purpose, and computer graphics is studied using computer generated, processing and graphic display of a science.The two difference, different research objects, the computer graphics research object is in the human visual system to produce a visual impression of things, including natural scenery, pictures, using the mathematical description of the graphics, and the digital image processing research object is the image, The research content of different, in computer graphics research content for image generation, perspective, Xiao Yin, and digital image processing research content for image processing, image segmentation, image dialysis, Different processes, computer image is created by a mathematical formula simulationgraphics or images, and digital image processing is made from the original image processing the results of the analysis, computer graphics and image processing is the inverse process.Image processing and computer graphics is the distinction between theDigital image processing, it is to point to have a computer and other relevant of digital technology, to exert a operational and image processing, thus achieve some of the expected goal, and the computer graphics is using computer generated, processing, and the graphics a science.Both difference, the research object different, computer graphics research object of study in the visual system produces visual impression of things, including the natural scenery, the shooting pictures, using mathematical methods describe graphics, etc., and the digital image processing research object is image,The research content is different, the computer image study content for the image generation, perspective, away Yin, etc., and the digital image processing research content for the image processing, image segmentation, images, dialysis,Process is different, the computer image study by mathematical formula is generating the simulation or image, and the digital image processing is by the original image processing the analysis results, computer graphics and image processing is inverse process.。
科技资讯2016 NO.11SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION信 息 技 术10科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION随着时代的进步和社会的发展,人们的生活水平越来越高,我国社会经济的发展越来越迅猛,与此同时,科学技术也在不断的飞速发展中,随着计算机技术的全面发展,计算机图形和图像已经广泛应用到生活工作的每个角度,人们无时无刻不在接触着各种各样的图形和图像,但是,大部分用户对图形和图像的概念还是非常模糊,也经常把计算机图形和图像混为一谈,这种认识上的错误,不仅影响计算机图形图像技术的普及和发展,也阻碍图形和图像技术的推广和应用。
所以,理解和掌握计算机图形和图像的内在关系,对于计算机图形图像技术的发展和应用都有着非常重要的意义。
只有这样,才能根据实际情况,实现对计算机图形和图像的合理运用。
1 计算机图形与图像的概念1.1 计算机图形的概念图形是指由外部轮廓线条构成的矢量图,是用计算机技术绘制的直线、圆、矩形、曲线以及图表等等。
其基本单元是锚点和路径,不论放大多少倍,图形的边缘都是平滑的,不会影响图像的输出质量,对其任意缩放,效果一样清晰。
1.2 计算机图像的概念图像又称位图。
它是通过扫描仪和摄像机等输入设备捕捉实际的画面而形成的数字图像。
数字图像是由像素点阵构成的,如果将其放大到一定程度,就会出现马赛克效果,每个小方格被称为一个像素,也可称为栅格。
2 计算机图形和图像的区别2.1 数据来源的差异计算机图像信息一般情况下是来自客观世界的,它通指的是对客观世界的一种成像,比如说大家拿照相机拍出来的照片风景,而计算机图形则是通过计算机操作技术形成的一种形式,它是计算机通过对算法操作或者计算从而形成的。
2.2 处理方式的差异一般情况下,计算机图形处理是对图像处理的识别和弥补,图形处理更多的是一种对几何形式的处理,比如说对图形的缩放、旋转、明暗处理以及阴影处理等等。
计算机图形学与图形图像处理技术研究计算机图形学和图形图像处理技术是现代计算机科学中的一个重要分支，主要涵盖了人工智能、虚拟现实、游戏开发和数字媒体等众多领域。
本文将从定义、基本原理、应用等方面对计算机图形学和图形图像处理技术进行简要的介绍。
一、定义计算机图形学是应用数学和计算机技术，对几何模型和图像数据进行处理、分析、建模和渲染的一门学科。
计算机图形学通常与计算机图像处理技术一起使用，来创造具有真实感和艺术美感的图像，或是编辑、改变或增强现有图像的内容。
二、基本原理1、几何建模几何建模是计算机图形学的核心部分，主要涉及如何将真实世界的物体或场景用数学上的几何模型来描述。
几何建模包括点、线、面、曲线、曲面、体等基本几何元素的构建和操作。
在模型建立完成后，可以进行复杂的变换、旋转、缩放等操作，从而实现对模型的可视化操作。
2、渲染技术渲染技术是计算机图形学中最为关键的部分，其主要任务是将三维几何模型转换为二维图像。
渲染技术需要完成三个方面的任务：几何变换、光照计算和画面显示。
其中，几何变换作用是将几何模型转化为屏幕坐标系中的像素，光照计算则是给每个像素点选择合适的颜色值，画面显示是将颜色值绘制到屏幕上。
3、图像处理技术图像处理技术主要包括数字图像处理和计算机视觉两个部分。
数字图像处理是利用数字计算机进行图像处理的一种技术，其包括图像增强、滤波、变换、分割等操作，主要用于实现数字化图像的处理和改善。
计算机视觉是一种将视频、图像等视觉信息转化为计算机可理解的信息的技术。
其主要任务包括检测、跟踪、分类、识别等方面。
三、应用计算机图形学和图形图像处理技术广泛应用于各个领域，以下是其常见的应用方向：1、游戏开发计算机图形学技术在游戏开发中扮演着至关重要的角色。
其主要任务是为游戏开发工程师提供各类3D场景和物体建模，同时使用渲染技术实现光照、纹理等目的。
这些操作需要充分考虑到游戏场景中玩家对画面的要求和交互式表现。
图形：在载体上以几何线条和几何符号等反映事物各类特征和变化规律的表达形式。
图象：各种图形和影像的总称。
计算机所处理的图从其描述原理上可以分为两大类——位图图像和矢量图形。
由于图片描述原理的不同，对这两种图的处理方式也有所不同。
1.位图图像位图图像也成为栅格图像，它是由无数的彩色网格组成的，每个网格称为一个像素，每个像素都具有特定的位置和颜色值。
由于一般位图图像的像素都非常多而且小，因此图像看起来比较细腻，但是如果将位图图像放大到一定比例，无论图像的具体内容是什么，看起来都将是像马赛克一样的一个个像素，如下图所示。
2.矢量图形矢量图形是由数学公式所定义的直线和曲线所组成的。
数学公式根据图像的几何特性来描绘图像。
例如可以用半径这样一个数学参数来准确定义一个圆，或是用长宽值来准确定义一个矩形。
相对于位图图像而言，矢量图形的优势在于不会因为显示比例等因素的改变而降低图形的品质。
如下图所示，左图是正常比例显示的一幅矢量图，右图为放大三倍后的效果，可以清楚的看到放大后的图片依然很精细，并没有因为显示比例的改变而变得粗糙。
分辨率是和图像相关的一个重要概念，它是指在单位长度内含有点（即像素）的多少。
色彩模式是描述颜色的方法，常见的色彩模式有：HSB、RGB、CMYK和Lab。
HSB模式是“Hue（色相）”、“Saturation(饱和度)”和“Brightness(亮度)”的缩写。
RGB模式是“R(红色)”、“Green(绿色)”和“Blue(蓝色)”的缩写。
它是一种加色模式，大部分色谱都是由红色、绿色和蓝色三色光混合而成。
CMYK模式是“Cyan(青色)”、“Magenta(洋红)”、“Yellow(黄色)”和“Black(黑色)”的缩写，为避免和蓝色混淆，黑色用K而非B表示。
它是一种减色模式，其中青色是红色的互补色；黄色是蓝色的互补色；洋红是绿色的互补色。
CMYK模式被应用于印刷技术。
Lab模式的原型是1931年国际照明委员会(CIE)制定的颜色度量国际标准模式，1976年该模式经过重新修订并命名为CIE Lab。
计算机图形学——图形和图像⼀、图形和图像的区别在不同的背景下具有不同的含义。
简单来说，计算机图形是计算机产⽣的图形（像）。
⼀种说法：图形是有计算机绘制⽽成的，⽽图像则是⼈为的⽤外部设备所捕捉到的外部景象另外⼀种说法：图形是⽮量图，⽽图像是位图（点阵图）⼆、图形（像）的构成属性从⼴义的概念，⼀般分为⼏何属性和⾮⼏何属性（1）⼏何属性：刻画对象的轮廓、形状。
也称⼏何要素。
包括点、线、⾯、体。
（2）⾮⼏何属性：视觉属性，刻画对象的颜⾊、材质等。
⽐如明暗、⾊彩、纹理、透明性、线型、线宽。
从构图要素上分为两类：三、位图和⽮量图的定义计算机能够以位图（bitmap）或⽮量图（vector）格式显⽰图像1、位图（点阵图）位图⼜叫点阵图或像素图，计算机屏幕上的图是由屏幕上的像素构成的，每个点⽤⼆进制数据来描述其颜⾊与亮度等信息。
2、⽮量图⽮量图，也称为⾯向对象的图形或绘图图形，是⽤数学⽅式描述的曲线即曲线围成的⾊块制作的图形。
四、位图和⽮量图的区别1、存储⽅式的区别点阵⽂件式存储图的各个像素点的位置信息、颜⾊信息以及灰度信息。
⽮量⽂件是数学⽅程、数学形式对图形进⾏描述，通常是⽤图形的形状参数和属性参数来表⽰图形显然，位图（点阵）⽂件存储空间⽐⽮量⽂件⼤。
⼆者可以相互转换2、缩放的区别位图（点阵图）是与分辨率有关的，即在⼀定⾯积的图像上包含有固定数量的像素。
放⼤失真，越放⼤，分辨率越低。
⽮量图与分辨率⽆关，可以将它缩放到任意⼤⼩和以任意分辨率在输出设备上打印出来，都不会影响清晰度。
3、存储格式的区别位图（点阵图）存储格式：BMP、TIFF、GIF、GPEG、PNG⽬前在⽹络上最常⽤的图像格式主要有JPEG、GIF、PNG格式。
⽮量图存储格式：DXF（Data exchange File）SVG（Scalable Vector Graphics）EPS、WMF、EMF4、⼩结位图与⽮量图相⽐更容易模仿真实感图形效果，但存储空间⽐⽮量图⼤在图形缩放时，⽮量图不失真，特别适合⽂字设计、图案设计、板式设计、标志设计、计算机辅助设计（CAD）、⼯艺美术设计、插图等。
图像分析与计算机视觉技术的异同点图像分析和计算机视觉技术是在数字图像处理领域中常见的两个概念。
虽然它们都涉及使用计算机对图像进行处理和分析，但在方法和应用方面存在一些明显的异同点。
本文将重点讨论图像分析和计算机视觉技术的异同点，并对其在实际应用中的差异进行深入分析。
首先，图像分析和计算机视觉技术都包含了一系列图像处理的方法和算法。
图像分析是指对图像进行特征提取、分类和识别等过程，以获得对图像内容的深入理解。
它主要关注从静态图像中提取出一些有意义的信息，例如物体识别、图像分割和目标跟踪等。
图像分析通常需要通过预定义的规则和算法来实现特定的任务。
相比之下，计算机视觉技术更注重模仿人类视觉系统的功能和能力，通过对图像和视频数据的分析来实现对物体、场景和动作的理解。
计算机视觉技术的目标是使计算机能够像人类一样理解和解释视觉信息。
计算机视觉技术通常利用机器学习、深度学习等方法来进行图像与视频的处理和分析，以实现自动化的视觉识别和理解。
其次，图像分析和计算机视觉技术在应用领域上有所不同。
图像分析主要应用于目标检测、图像识别、人脸识别、医学图像分析等领域。
例如，在机器人导航中，图像分析可以帮助机器人通过图像识别地图或环境中的障碍物，并做出相应的决策。
在医学领域，图像分析可以用于识别病变区域、辅助诊断和手术规划等任务。
然而，计算机视觉技术的应用范围更加广泛。
除了目标检测和图像识别之外，计算机视觉技术还应用于许多其他领域，如自动驾驶、智能交通系统、虚拟现实、增强现实、安防监控等。
这些应用领域要求计算机视觉技术能够实时地处理大量的图像和视频数据，并做出准确的判断和决策。
因此，计算机视觉技术在算法的复杂性和计算资源的需求上通常更高。
此外，图像分析和计算机视觉技术在方法和算法上也存在一些差异。
图像分析方法主要包括图像特征提取、图像分类和目标检测等，这些方法多基于图像本身的特征和上下文信息。
而计算机视觉技术则更加注重深度学习和神经网络等方法的应用。
关于计算机领域中图形与图像的差异分析
随着计算机技术的不断发展，多媒体技术被广泛应用于人们的生活中，图形与图像在生活中随之到处可见。
从概念上来看，图形与图像之间既有联系又有区别。
在计算机领域中，只有正确理解图形与图像之间的关系才能更好地应用并正确处理需要的多媒体文件。
1 图形与图像的概念上的区别
图形又称矢量图，是指由外部轮廓线条构成的矢量图。
即由计算机绘制的直线、圆、矩形、曲线、图表等。
图像又称位图，是由扫描仪、摄像机等输入设备捕捉实际的画面产生的数字图像，是由像素点阵构成的位图[1]。
与图像不同，在图形文件中只记录生成图的算法和图上的某些特点，在计算机还原时，相邻的特点之间用特定的很多段小直线连接就形成曲线，若曲线是一条封闭的图形，也可靠着色算法来填充颜色。
它最大的优点就是方便进行移动、旋转、压缩和扭曲等变换，主要用于表示工程制图、线框型的图画、美术字等。
常用的矢量图形文件有3DS（用于3D造型）、DXF（用于CAD）、WMF（用于桌面出版）等图像由一些排列的像素组成，在计算机中的存储格式有BMP、PCX、TIF、GIFD等，一般数据量比较大。
它除了可以表达真实的照片外，也可以表现复杂绘画的某些细节，并具有灵活和富有创造力等特点[2]。
2 图形与图像特点的区别
2.1 描述方式不同
图形的描述是指用一组数学指令来描述图形的内容，比如图形是平面还是三维、具体形状、某个点的数学坐标等，并且图形可以被任意缩小和放大，图形本身不会失真。
图形由专业人员借助绘图软件绘制而成，来自于计算机内部软件编辑产生。
图像的描述是指在某一区域像素点的个数、颜色、强度。
由于描述图形文件存储量过于庞大，在放大和缩小时，图像可能会失真。
图像是拍摄人员采集外部信息在计算机上进行编辑而成的。
2.2 适用范围不同
说到图形，大多数人会联想到数学，从某种意义来说，图形就是以数学坐标系来表示的，因此比较适用于图形结构简单、颜色比较单调的个体，因此在工程制图、AutoCAD、数学图形、PRO-E等应用中图形被广泛应用。
图像由于其存储容量大及构成的复杂性，比较容易通过编辑软件改变其颜色、轮廓、像素等，因此被广泛应用于照片以及复杂的绘图中。
2.3 显示方式不同
图形在屏幕上要借助于专门的图形软件通过指令转换成可供人们观看的形状与颜色。
首次浏览图形文件时需要安装对应的软件作为载体，否则无法对图片进行浏览和编辑。
图像可以不借助于外来软件即可被人们看到，需要注意的是图像的显示效果与显示器的像素有较大关系，像素越高，图像的显示效果越佳。
2.4 编辑方式不同
图形的编辑借助于Draw程序，根据用户的具体需求，可以对图形进行旋转、平移、镜像、分割、扭曲等操作。
由于图形需要借助于坐标系来描述，因此图形的参数主要为坐标、维数、形状等。
在进行图像编辑时往往借助Photoshop、Brush、Paint等图像编辑软件，对图像编辑时会改变图像的颜色、亮度、像素等，但是不能改变原图像的形状，这是与图形编辑最大的区别。
2.5 软件操作技术不同
图形在编辑时主要是对图形的重现与再造，从编辑操作来看比较简单，一般的编辑只会改变图形的形状和大小、线条的长宽度、颜色等，并未改变更深层的信息。
图像的操作技术相对比较复杂，由于图像存储空间比较大，在使用时一般要进行压缩和解压，而在编辑图形时也不只是简单改变线条的长度和宽带，而是从整体上对图片的信息进行编辑，相对图形编辑技术来说，图像编辑技术要复杂得多。
2.6 存储格式不同
由于描述方式不同，图形和图像在存储格式上也不一样，根据实际需求不同，在文件存储时的格式多种多样。
图片格式是计算机存储图片的格式，常见的存储格式主要有BMP、JPG、GIF、TIFF、FPX、PCX、TAG、SVG、PCD、CDR、DXF、RAW、U
FO、AI等图像格式即图像文件存放在记忆卡上的格式，通常有JPEG、TIFF、RAW等，由于存储容量过大，图像文件一般以压缩文件的形式进行存储。
2.7 对计算机硬件要求不同
图形文件由于结构比较简单，因此对计算机硬件要求比较简单，依赖专业制图显卡性能（例如ATI的显卡），只要CPU相关参数达到一定要求即可，一般情况下，只要计算机能够自由操图形编辑软件就基本满足图形格式文件的要求。
图形文件由于结构比较复杂，存储容量较大，因此对游戏类显卡高清、多核CPU、大容量内存有要求（例如3D动画制作对显卡和CPU内存要求都很高）[2]，为了更好的进行图像编辑图像工作编辑者对计算机硬件配置都有一定要求。
3 图形与图像之间的联系
3.1 图形与图像的互相转化
虽然图形与图像有很多不同之处，但万物皆有相通之处，只要条件允许，图形和图像之间是可以互相转化的。
格式的不同一般是压缩方式不同造成的，转格式软件就是将这些不同格式的文件统一规格，达到通用的效果，如果转格式软件程序足够完善，即使是不同类型的文件也可以互转，图形和图像就满足这样的条件。
在制作图形文件时，有些制图软件在保存图形时会提示操作者选择保存格式，如果操作者选择了图像格式，保存后的文件就是对图形文件的转化。
图形与图像进行转化时也要注意，并非所有的文件都可以转化，而且尽量减少转化次数，文件的有效性会随着转化次数的增多而降低。
3.2 文件向图形和图像的双向转化
图形和图像文件可以进行互相转化，同时其他格式的文件也可以通过格式转换软件向图形和图片双向转化。
目前使用的打印机都有扫描的功能，可以将纸质文件扫描成图像格式，然后可以通过格式转换软件将其转换为图形文件。
亦可以直接通过数字化仪将其输入，再利用图形编辑软件打开即成了图形文件。
4 结束语
图形和图像间的关系一直被人们误解，认为它们其实只是同一类文件的不同称呼，由于相对抽象的概念和人们一直以来的习惯性思维，要弄清图形与图像之间的联系与区别并非易事。
图像和图形之间的转化关系在多媒体技术中应用广泛，只有熟练掌握图形与图像的编辑方式才能在实际中图形与图像最大的用途。
参考文献
[1]李文绩.计算机领域中图形与图像的区别与联系[J].信息产业，2012，3：122.
[2]杨敏.计算机图形学与图形图像处理技术浅析[J].软件开发，2013，7：99-101.
作者简介：宋琳琳（1979.12.12），女，内蒙古通辽市人，硕士研究生学历，
内蒙古民族大学计算机科学与技术学院，研究方向：计算机图形图像处理及数据库应用。
