计算机图形学（Computer Graphics）是研究怎样用计算机生成、处理和显示图形的一门新兴学科，国际标准化组织（ISO）定义为：计算机图形学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
计算机图形学的基本含义是使用计算机通过算法和程序在显示设备上构造出图形来。
与此相反，图像处理是将客观世界中原来存在的物体的影像处理成新的数字化图像的相关技术，并研究如何从图像中提取二维或三维物体的模型。
它所研究的是计算机图形学的逆过程
计算机图形学的应用1. 图形用户界面2. 计算机辅助设计与制造（CAD／CAM）3. 事务和商务数据的图形展示4. 地形地貌和自然资源的图形显示5. 过程控制及系统环境模拟6. 电子出版及办公室自动化7. 计算机动画和艺术8. 科学计算的可视化9. 工业模拟10. 计算机辅助教学
数值微分法
对直线上任何给定的x的增量△x和y的增量△y，有下列计算公式：△y =k·△x (3–2)或△x = △y / k (3–3) 对于具有斜率绝对值|k|<1的线段，可以让x从起点到终点变化，每步递增(或递减)1，即令△x =±1，则△y =±k。
若前一次的直线上像素点坐标为(x i,y i)，这一次的直线上像素点坐标为(x i+1,y i+1)，则x i+1 = x i±1，y i+1 = y i±k。
随后用putpixel 函数输出该像素的颜色值即可。
对于具有斜率绝对值|k|>1的线段，可以让y从起点到终点变化，每步递增(或递减)1，即△y=±1,用(3–3)式计算对应的x增量，即△x=±1/k
Bresenham画线算法此算法的一个主要思想是借助于一个决策变量dk，来确定下一个该点亮的像素点。
对于直线斜率k在0～1之间的情况，如图3.3 所示，从给定线段的左端点(x1,y1)开始，逐步处理每个后续列(x位置)，并在扫描线y值最接近线段的像素上绘出一点。
假设当前直线上的像素已确定，其坐标为(xk,yk)。
那么下一步需要在列xk+1上确定扫描线y的值。
y值要么不变，要么递增1。
在列位置xk+1，用d1和d2来标识两个候选像素的y值与线段上理想y值的差值，则：d1 = y – y k = (k (x k + 1) +b) –y k
d2 = (y k+1) –y = y k + 1 – (k (x k + 1) +b) 那么d1 –d2 =2k (x k + 1) – 2y k + 2b– 1 设△y = y2 –y1和△x = x2 –x1，则k = △y/△x，代入上式，得：
△x(d1–d2)=2△y·x k–2△x·y k + c若令dk = △x(d1 –d2), 并称dk为画线中第k步的决策参数, 则dk的计算仅包含整数运算, 它的符号与d1–d2的符号相同。
Bresenham画圆算法考虑圆心在原点，半径为r的第一个8分圆。
取(0, r)为起点，按顺时针方向生成圆。
如图3.6所示。
从这段圆弧的任意一点出发，按顺时针方向生成圆时。
在这种情况下，x每步增加1，即xi+1=xi+1则相应的y有二种选择：yi+1=yi 或yi+1=yi-1 Bresenham画圆算法采用一个决策值来确定到底是选择yi还是yi-1。
在x=xi+1位置上，用d1和d2来标识两个候选像素的y值与圆弧上理想y值的差值，则：y2=r2-(xi+1) 2
d1=yi2-y2=yi2-r2+(xi+1) 2 d2= y2- (yi-1)2= r2-(xi+1) 2- (yi-1)2 令di=d1-d2，并代入d1、d2，则有：di=2(xi+1)2+yi2+(yi-1)2-2r2 在i+1步，di+1为：
di+1=2(xi+1+1)2+yi+12+(yi+1-1)2-2r2 已知xi+1=xi+1，因而得到：
di+1=2(xi+1+1)2+yi+12+(yi+1-1)2-2r2若di<0，取右方像素，yi+1= yi，则：
di+1=2(xi+1+1)2+yi2+(yi-1)2-2r2= di+4xi+6
若di>=0，取右下方像素，yi+1= yi-1，则：di+1=2(xi+1+1)2+(yi-1)2+(yi-1-1)2-2r2= di+4(xi-yi)+10 而决策值的初值d0由x=0,y=r代入前面公式，得：d0==3-2r
边填充算法基本思想是：对于每一条扫描线和每条多边形的交点(x1, y1)，将该扫描线上交点右方的所有像素取补。
对多边形的每条边作此处理，多边形的顺序随意。
边填充算法最适用于具有帧缓冲器的图形系统
栅栏填充法的基本思想是：对于每个扫描线与多边形的交点，就将交点与栅栏之间的像素取补。
若交点位于栅栏左侧，则将交点之右至栅栏之左的所有像素取补；若交点位于栅栏右边，则将栅栏之右至交点之左的像素取补。
种子填充算法填充方法是从多边形区域内部的一点开始，由此出发找到区域内的所有像素。
种子填充算法采用的边界定义是区域边界上所有像素均具有某个特定的颜色值，区域内部所有像素均不取这一特定颜色，而边界外的像素则可具有与边界相同的颜色值。
四向连通和八向连通。
链队列种子填充算法的算法基本思路是：从链队列中获得一个像素点，判断其四连通像素点，若没有填充，则填充它，并将它入队列，如此循环，直到队列空为止。
二次贝济埃曲线是一条抛物线
画家算法解决隐藏面或可见性问题。
又称深度排序算法。
深度排序算法就是按多边形离观察者的距离进行排序，根据距离的的远近建立一张深度优先级表，距离观察者近的优先级高，远的优先级低。
正确地建立该表后，只要从优先级低的多边形开始，依次绘制相应的多边形，直到绘制出优先级最高的多边形为止，就生成了整个场景的绘制结果。
深度缓冲器算法(Z缓冲区算法) 基本思路是：对于显示屏上的每一个像素，记录下位于该像素内最靠近观察者的那个景物面的深度坐标，同时相应记录下用来显示该景物面的颜色（或灰度），那么所有记录下的这些像素所对应的颜色就可以形成最后要输出的图形。
计算机图形学的研究内容涉及到用计算机对图形数据进行处理的硬件和软件两方面的技术，主要是围绕着生成、表示物体的图形图像的准确性、真实性和实时性的基础算法，大致可分为以下几类：
（1）基于图形设备的基本图形元素的生成算法，如用光栅图形显示器生成直线、圆弧、二次曲线、封闭边界内的图案填充等。
（2）图形元素的几何变换，即对图形的平移、放大和缩小、旋转、镜像等操作
（3）样条曲线和样条曲面的插值、拟合、拼接、光顺、整体和局部修改等
（4）三维几何造型技术，对基本体素的定义、输入及它们之间的布尔运算方法
（5）三维形体的实时显示，包括投影变换、坐标变换等
（6）真实感图形的生成算法，包括三维图形的消隐、光照、色彩、阴影、纹理及彩色浓淡图的生成算法
（7）山、水、花、草、烟、云等自然景物的模拟生成算法等。
（8）科学计算可视化和三维数据场的可视化，将科学计算中大量难以理解的数据通过计算机图形显示出来，从而加深人们对科学过程的理解。
例如有限元分析的结果等；应力场、磁场的分布等；各种复杂的运动学和动力学问题的图形仿真等。
