湖南大学 信息科学与工程学院
37
图形图像处理系统的构成
典型的图形图像处理系统包括：处理、存 储、交互、输入和输出5个基本功能
湖南大学 信息科学与工程学院
38
图形图像处理系统的构成
处理机
CPU、GPU、嵌入式处理器
输入设备
扫描仪、数码相机、数码摄像机
湖南大学 信息科学与工程学院
39
图形图像处理系统的构成
在计算机内如何表示和存储图形
Wire frame modeling ->Surface Modeling -> Solid Modeling -> Feature Modeling
图形处理和输出技术
研究在显示设备上如何“逼真”的显示图形
湖南大学 信息科学与工程学院
28
图形图像处理的主要研究内容
湖南大学 信息科学与工程学院
26
第一章 绪论
1.1 概述
1.2 图形图像处理的基本概念
1.3 图形图像处理的研究内容
1.4 图形图像处理系统的组成及其应用
湖南大学 信息科学与工程学院
27
图形图像处理的主要研究内容
图形输入技术
如何将图形对象输入到计算机中（GUI，触 摸屏，草图）
图形建模技术
湖南大学 信息科学与工程学院
12
第一章 绪论
1.1 概述
1.2 图形图像处理的基本概念
1.3 图形图像处理的研究内容
1.4 图形图像处理系统的组成及其应用
湖南大学 信息科学与工程学院
13
1.2 图形与图像处理的基本概念
图形
由场景的几何模型和物理属性共同描述
图像
计算机内以位图形式存在的颜色和亮度信息
30
图形图像处理的主要研究内容
图像恢复
对失真的图像进行处理，使处理后的图像尽 量接近原始的未失真的图像
湖南大学 信息科学与工程学院
31
图形图像处理的主要研究内容
图像分割
根据选定的特征将图像划分成几个有意义的 部分，使原始图像在内容表达上更加简单明 了
湖南大学 信息科学与工程学院
32
图形图像处理的主要研究内容
70年代以来，随着信息论、控制论和系统论 以及数字新号处理技术的发展，数字图像处 理形成了较完善的学科体系。CT的发明者获 得了1979年诺贝尔医学奖
湖南大学 信息科学与工程学院
24
图形图像处理的历史与发展
20世纪80、90年代——广泛的实际应用
真实感图形显示算法逐渐成熟、超大规模集 成电路的发展使得图形学在CAD/CAM领域 得到广泛应用
1964年，美国喷气推进实验室（JPL）使了图像处理技术的里程碑
湖南大学 信息科学与工程学院
23
图形图像处理的历史与发展
20世纪70年代——学科形成
图形学进入兴盛时期，基本图形概念与算法 纷纷诞生，CAD图形系统出现
图形标准相继出现，如PHIGS， OpenGL
基于冯诺依曼体系的计算机发展起来以后， 数字图像处理的系统研究也在20世纪50年代 随之起步
湖南大学 信息科学与工程学院
22
图形图像处理的历史与发展
20世纪60年代——系统研究
1962年，Ivan Sutherland的博士论文： “Sketchpad：一个人机通信的图形系统”， 首次提出了“Computer Graphics”这个术语 ，确立了学科分支的独立地位
湖南大学 信息科学与工程学院
16
计算机图形学与数字图像处理
计算机图形学
研究如何利用计算机表示、生成、显示和处 理图形的学科
数字图像处理
对已有的图像进行处理，以满足人的视觉和 应用需求
湖南大学 信息科学与工程学院
17
数字图像处理的三个层次
图像处理
图像分 析
计算机 视觉
在像素级上进 行加工，用一 系列特定的操 作来改造图像， 以满足人的视 觉和应用要求， 如去噪、增强 对比度
43
3ds Max
由美国AutoDesk公司开发设计 主要用于电视与娱乐行业中
片头动画、影视特效
性价比高，上手简单 产品历史
3D Studio ---- DOS 3D Studio Max ---- Windows 3ds Max
3ds Max 作品欣赏
钢铁侠
3ds Max 作品欣赏
9
视觉信息的心理作用（1）
湖南大学 信息科学与工程学院
10
视觉信息的心理作用（2）
湖南大学 信息科学与工程学院
11
1.1 概述
图形图像处理融合了两门学科的内容
计算机图形学（Computer Graphics） 数字图像处理（Digital Image Processing）
图形图像处理是一门重要的信号与信息处 理学科
Catia，UG，Pro/E，SolidWorks，Rino
三维建筑设计软件
Google SketchUp
湖南大学 信息科学与工程学院
42
典型图形图像处理软件
矢量图设计软件
Illustrator，Freehand，CoreDRAW
位图设计软件
PhotoShop
湖南大学 信息科学与工程学院
湖南大学 信息科学与工程学院
4
第一章 绪论
1.1 概述
1.2 图形图像处理的基本概念
1.3 图形图像处理的研究内容
1.4 图形图像处理系统的组成及其应用
湖南大学 信息科学与工程学院
5
1.1 概述
人类所获得信息80%以上是以图形图像的 形式通过人眼所获取的
人类获得的视觉信息具有四大特点
图像处理技术在医学、天文学、考苦学、工 业领域等方面得到了成功的应用
湖南大学 信息科学与工程学院
25
20世纪90年代以后——开拓新领域
随着计算机硬件能力的提高以及网络、多媒 体技术的发展，学科不断加深与拓宽
计算机图形学：真实感图形实时绘制、自然 景物的仿真、虚拟现实、计算机艺术
数字图像处理：引入数学形态学、小波理论 等新思路，开拓图像检索、图像绘制、及其 视觉等新方向
Maya
Alias公司开发，后被AutoDesk公司收购
1995年，SGI公司收购了Alias以及Wavefront公 司，命名为Alias|Wavefront
2005年，AutoDesk公司收购了Alias
主要特点
完整的建模系统 强大的程序纹理材质和
粒子系统 出色的角色动画系统 MEL脚本语言
主要用于电脑动画、电影、广告、电脑游戏
SoftImage 作品欣赏
ICE(Interactive Creating Environment)
SoftImage XSI 作品欣赏
Lightwave
由NewTek公司开发设计
原型由Allen Hastings设计 2004年，离开并新建公司Luxology，开发产品
从图像中 提取特征， 解释图像 内容，如 图像分割
在分析理解 的基础上， 对外部三维 世界进行感 知，解释客 观场景
湖南大学 信息科学与工程学院
18
计算机图形学与数字图像处理的关系
计算机图形学
对真实或虚构物体的模型描述在计算机上进 行设计、构造并显示
数字图像处理
研究的是计算机图形学的逆过程，对真实景 物进行必要的处理，并且提取、分析其模型
湖南大学 信息科学与工程学院
14
图形与图像
联系
从数据源角度上一脉相承
反映同一个客观物体
从呈现方式上殊途同归
最终显示在屏幕上都是由单个像素构成的若干区 域
湖南大学 信息科学与工程学院
15
图形与图像
区别
数据表现目的
图形侧重于描述 图像侧重于写照
数据的构成形式
图形以图元为基础，是一个矢量的概念 图像以像素为基础，是一个位图的概念
计算机图形图像处理基础
Computer Graphics and Digital Image Processing
湖南大学 信息科学与工程学院 谭光华
Email: guanghuatan@
教材及参考书
教材
计算机图形图像处理基础。唐波等，电子工 业出版社
参考书
数字图像处理，阮秋琦，电子工业出版社 数字图像处理（第二版），RafaelC. Gonzalez，电子
Maya 作品欣赏
岩魔
Maya 作品欣赏
SoftImage XSI
由加拿大SoftIamge软件公司开发，后被 AutoDesk公司收购
1995年， Microsoft公司收购了SoftImage 1998年，Avid公司从Microsoft公司收购了SoftImage 2008年， AutoDesk公司收购了SoftImage
Cinema 4D软件界面
各个三维建模软件的比较
详细的比较可以参考：
/wiki/Comparison_of_3D _computer_graphics_software
Blender
开源的多平台轻量级三维动画制作软件

湖南大学 信息科学与工程学院
19
图形图像处理的历史与发展
20世纪20年代 20世纪50年代 20世纪60年代 20世纪70年代 20世纪80、90年代 20世纪90年达以后
萌芽 雏形 系统研究 学科形成 广泛的实际应用 开拓新领域
湖南大学 信息科学与工程学院
20
图形图像处理的历史与发展
20世纪20年代——萌芽
数字图像处理最早应用于报纸业，通过光缆 传送经特殊编码的图像
湖南大学 信息科学与工程学院
21
图形图像处理的历史与发展
20世纪50年代——雏形