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计算机图像学基础——图形 图像 图素 象素 位图的概念一、计算机图形学（Computer Graphics）1、什么是计算机图形学？计算机图形学是研究怎样利用计算机来显示、生成和处理图形的原理、方法和技术的一门学科。IEEE定义：Computer graphics is the art or science of producing graphical images with the aid of computer. 2、计算机图形学的研究内容计算机图形学的研究内容非常广泛，如图形硬件、图形标准、图形交互技术、光栅图形生成算法、曲线曲面造型、实体造型、真实感图形计算与显示算法、非真实感绘制，以及科学计算可视化、计算机动画、自然景物仿真、虚拟现实等。简单地说，计算机图形学的主要研究内容就是研究如何在计算机中表示图形、以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法。图形通常由点、线、面、体等几何元素和灰度、色彩、线型、线宽等非几何属性组成。从处理技术上来看，图形主要分为两类，一类是基于线条信息表示的，如工程图、等高线地图、曲面的线框图等，另一类是明暗图，也就是通常所说的真实感图形。计算机图形学主要目的就是要利用计算机表达的真实感图形。为此，必须建立图形描述的场景的几何表示，运用某种光照模型，计算出假想的光源、纹理、材质属性下的光照明效果。所以计算机图形学与计算机辅助几何设计有着密切的关系。图形学也把可以表示几何场景的曲线曲面造型技术和实体造型技术作为其主要的研究内容。同时，真实感图形计算的结果是以数字图象的方式提供的，计算机图形学和图形图象处理有着密切的联系3、计算机图形学的主要应用领域1）.计算机辅助设计与制造（Computer Aided Design / Computer Aided Manufacture）机械结构、零部件、土木建筑工程、集成电路等的设计等，利用计算机图形学不仅可提高设计效率、缩短设计周期、改善设计质量、降低设计成本，而且可以为后续的计算机辅助制造建立起数据库，CAD/CAM一体化，生产的自动化奠定基础。2）.科学研究科学上的假设有些可以用图形来表示，且远比用文字阐述更清晰和直观；科研中的计算结果使其可视化，更能深刻揭示和理解研究过程的本质。3）.事务管理和办公自动化生产部门的作业进程图、产量图等；学校中的学生成绩分布图，教师年龄、职称、学历的分布图等。4）.计算机动画。5）.计算机辅助教学。二、图形（graph）1、通常意义下的图形：能在人的视觉系统中产生视觉印象的客观对象，包括自然景物、各类事物等， 2、计算机图形学中所研究的图形 从客观世界物体中抽象出来的带有颜色及形状信息的图和形。3、图形的两个要素：几何信息：点、线、面非几何信息：材质、灰度、颜色等。4、图形的表示方法有两种：点阵法和参数法从客观世界中抽象出来的带有颜色及形状信息的图和形。一般指用计算机绘制的画面，如直线、圆、圆弧、任意曲线和图表等，图形文件中只记录生成图的算法和图上的某些特点，也称矢量图 （参数法）图像则是指由输入设备捕捉的实际场景画面或以数字化形式存储的任意画面。图像是由一些排列的像素组成的。（点阵法）三、图像（Picture）1、基本概念图像是由扫描仪、摄像机等输入设备捕捉实际的画面产生的数字图像。由像素点阵构成的位图。图像用数字任意描述像素点、强度和颜色。描述信息文件存储量较大，所描述对象在缩放过程中会损失细节或产生锯齿。在显示方面它是将对象以一定的分辨率分辨以后将每个点的色彩信息以数字化方式呈现，可直接快速在屏幕上显示。分辨率和灰度是影响显示的主要参数。图像适用于表现含有大量细节（如明暗变化、场景复杂、轮廓色彩丰富）的对象，如：照片、绘图等，通过图像软件可进行复杂图像的处理以得到更清晰的图像或产生特殊效果。 计算机中的图像从处理方式上可以分为位图和矢量图。2、图形与图像的区别图像纯指计算机内以位图(Bitmap)形式存在的灰度或彩色信息。图形含有几何属性，更强调场景的几何表示，是由场景的几何模型和景物的物理属性共同组成的。像素点是指图形显示在屏幕上的时候，按当前的图形显示分辨率所能提供的最小元素点。四、图素（image）计算机图象(computer image)：一个由图象单元(象素、象元)组成的矩阵数组,每个图象单元都有其色彩属性，这个带色属性的图象单元数组表示图象的内容。五、象素（pixel）1、像素：光栅扫描显示器是画点设备，可看作是一个点阵单元发生器，并可控制每个点阵单元的亮度，这些点阵单元被称为像素（Picture Element，Pixel）。2、分辨率光点：一般是指电子束打在显示器的荧光屏上，显示器能够显示的最小的发光点像素点：图形显示在屏幕上时候，按当前的图形显示分辨率所能提供的最小元素点，其最小