第2章 计算机图形图像技术
计算机图形学第2章图形系统
2、荫罩式
根据屏幕上荧光点的排列不同，控制栅也就不 一样。普通的显示器一般用三角的排列方式，这 种显像管被称为荫罩式显像管。荫罩法常用于光 栅扫描系统，因为它能产生的彩色范围比电子束 穿透法宽广得多。
三色荧光屏
荫罩
三个电子枪
能显示16兆种颜色的显示系统叫做真彩色显示系统
3、荫栅式
普通的显象管采用的都是荫罩式显象管，显象管 的表面呈略微凸起的球面状，故称之为“球面管”。 荫罩式球面显示器几何失真大，而且三角形的荧光 点排列造成即使点很密很细也不会特别清晰，所以 近几年荫栅式显示器逐渐流行起来。
喷绘仪实物图
四、静电设备
静电设备沿纸的宽度方向一次一整行地置负电 荷于纸上，尔后，面对调色剂曝光。调色剂充以 正电，被吸引到充以负电的区域，从而产生指定 的输出。 静电绘图仪分辨率可达200dpi，其速度比笔绘 仪高，运行可靠，噪声小，但用纸特殊而价格昂 贵。
静电绘图仪结构图
五、电热式设备
电热式利用点阵打印头的热度，在热感应纸上输 出图案。
二、激光设备
在激光设备里，激光束把要打印的图形写在感光 鼓上，鼓再把这一图形转移到纸上。激光打印机 的主要构成部分有感光鼓、炭粉、打底电晕丝和 转移电晕丝。
激光打印机结构图
三、喷墨设备
喷墨法产生的输出，是沿包裹在鼓上的纸卷逐行 喷墨水来实现的。在高压下墨水形成墨雾，充电 荷的墨雾在电场控制下发生偏转，将墨雾喷印到 纸上。
热升华打印机
六、笔绘仪
笔绘仪有一支或多支笔安装在横跨纸的笔架或滑杆 上，各种彩色和不同粗细的笔用来绘制各种阴影和 线型。与前面几种点阵硬拷贝设备不同，笔绘仪属 于随机画线硬拷贝设备。 笔绘仪的绘图速度取决于绘图笔移动的速度和 加速度。这里，加速度和笔绘仪笔头的质量有关。
计算机图形学教案
计算机图形学教案第一章：计算机图形学概述1.1 课程介绍计算机图形学的定义计算机图形学的发展历程计算机图形学的应用领域1.2 图形与图像的区别图像的定义图形的定义图形与图像的联系与区别1.3 计算机图形学的基本概念像素与分辨率矢量与栅格颜色模型图像文件格式第二章：二维图形基础2.1 基本绘图函数画点函数画线函数填充函数2.2 图形变换平移变换旋转变换缩放变换2.3 图形裁剪矩形裁剪贝塞尔曲线裁剪多边形裁剪第三章：三维图形基础3.1 基本三维绘图函数画点函数画线函数填充函数3.2 三维变换平移变换旋转变换缩放变换3.3 光照与材质基本光照模型材质的定义与属性光照与材质的实现第四章：图像处理基础4.1 图像处理基本概念像素的定义与操作图像的表示与存储图像的数字化4.2 图像增强对比度增强锐化滤波4.3 图像分割阈值分割区域生长边缘检测第五章：计算机动画基础5.1 动画基本概念动画的定义与分类动画的基本原理动画的制作流程5.2 关键帧动画关键帧的定义与作用关键帧动画的制作方法关键帧动画的插值算法5.3 骨骼动画骨骼的定义与作用骨骼动画的制作方法骨骼动画的插值算法第六章：虚拟现实与增强现实6.1 虚拟现实基本概念虚拟现实的定义与分类虚拟现实技术的关键组件虚拟现实技术的应用领域6.2 虚拟现实实现技术头戴式显示器（HMD）位置追踪与运动捕捉交互设备与手势识别6.3 增强现实基本概念与实现增强现实的定义与原理增强现实技术的应用领域增强现实设备的介绍第七章：计算机图形学与人类视觉7.1 人类视觉系统基本原理视觉感知的基本过程人类视觉的特性和局限性视觉注意和视觉习惯7.2 计算机图形学中的视觉感知视觉感知在计算机图形学中的应用视觉线索和视觉引导视觉感知与图形界面设计7.3 图形学中的视觉错误与解决方案常见视觉错误分析避免视觉错误的方法提高图形可读性与美观性第八章：计算机图形学与艺术8.1 计算机图形学在艺术创作中的应用数字艺术与计算机图形学的交融计算机图形学工具在艺术创作中的使用计算机图形学与艺术的创新实践8.2 计算机图形学与数字绘画数字绘画的基本概念与工具数字绘画技巧与风格数字绘画作品的创作与展示8.3 计算机图形学与动画电影动画电影制作中的计算机图形学技术3D动画技术与特效制作动画电影的视觉艺术表现第九章：计算机图形学的未来发展9.1 新兴图形学技术的发展趋势实时图形渲染技术基于物理的渲染动态图形设计9.2 计算机图形学与其他领域的融合计算机图形学与的结合计算机图形学与物联网的结合计算机图形学与生物医学的结合9.3 计算机图形学教育的未来发展图形学教育的重要性图形学教育的发展方向图形学教育资源的整合与创新第十章：综合项目实践10.1 项目设计概述项目目标与需求分析项目实施流程与时间规划项目团队组织与管理10.2 项目实施与技术细节项目技术选型与工具使用项目开发过程中的关键技术项目测试与优化10.3 项目成果展示与评价项目成果的展示与推广项目成果的评价与反馈重点和难点解析一、图像的定义与图像的定义，图形与图像的联系与区别1. 学生是否能够理解并区分图像和图形的概念。
第2章计算机图形图像技术详解
第二章
计算机图形图像技术
2.1.2 图形与图像
• 图形又称为矢量图形（Vector Graphics）、几何图形或 矢量图，由一组指令的描述组成，这些指令给出构成该 画面的所有直线、曲线、矩形、椭圆等的形状、位置、 颜色等各种属性和参数，也可以用更为复杂的指令表示 图像中的曲面、光照、阴影、材质等效果。计算机显示 图形就是从文件中读取指令并转化为屏幕上显示的图形 效果
用途
目录
第二章
计算机图形图像技术
2.2 图像的数字化
• 图像可以通过网上下载、图片库、扫描、数 码照相机拍摄、计算机绘制等方式获取。图 像的获取过程涉及图像的数字化。图像的数 字化包括采样、量化和编码三个步骤，称为 图像信号数字化的“三部曲”
第二章
计算机图形图像技术
2.2 图像的数字化
分辨率 颜色深度 图像的大小及压缩标准 图像的文件格式 JPEG图像优化和压缩工具:JPEG Optimizer 6. 显示设备 7. 常用的输入设备 1. 2. 3. 4. 5.
第二章
计算机图形图像技术
2.1.2 图形与图像
• 图像又称点阵图像或位图图像，指在空间上和亮度上已 经离散化了的图像。我们可以把一幅位图图像理解为一 个矩形，矩形中的任一元素对应于图像上的一个点，称 为像素（Pixel）。像素是计算机图形与图像中能被单独 处理的最小基本单元，颜色等级越多，图像就越逼真
第二章 计算机图形图像技术
2.1.1 彩色的基本概念
亮度（Luminance） • 描述色光明暗变化强度的物理量称为亮度。亮度是 色光能量的一种描述，对于色调和饱和度已经固定 的光，当它的全部能量增加时，感觉亮；反之则感 觉暗淡
第二章
计算机图形图像技术
第2章 计算机图形图像技术
• YUV与YIQ模型 • 彩色电视系统采用YUV或YIQ颜色模型表示彩 色图像，YUV适用于PAL和SECAM彩色电视制式， YIQ适用于NTSC彩色电视制式。 美国、日本等国采用的NTSC制，选用了 YIQ彩色空间，Y仍为亮度信号，I、Q仍为色差 信号，但它们与U、V是不同的，其区别是色度 矢量图中的位置不同。
第二章 计算机图形图像技术
分辨率
分辨率：影响图像质量的重要参数。
屏幕分辨率：显示器屏幕上的最大显示 区域，即水平与垂直方向 的像素个数。
图像分辨率：数字化图像的大小，即该 图像的水平与垂直方向的 像素个数。 像素分辨率：像素的宽和高之比一般为 1:1。
第二章 计算机图形图像技术
图像深度和显示深度
第二章 计算机图形图像技术
• CMYK模式减色模式
第二章 计算机图形图像技术
(3). 彩色电视YUV和YIQ彩色空间
现代彩色电视系统中，通常采用三管彩色 摄像机或彩色电荷耦合器件摄像机，把摄得的 彩色图像信号，经分色棱镜分成R0G0B0三个分量 的信号，分别经放大和校正得到RGB信号，再经 过矩阵变换电路得到亮度信号Y、色差信号R-Y 和B-Y，最后发送端将Y、R-Y及B-Y三个信号进 行编码，用同一信道发送出去。这就是常用的 YUV彩色空间。 多媒体计算机中采用了YUV彩色空间，数 字化后通常为Y∶U∶V = 8∶4∶4或者是 Y∶U∶V = 8∶2∶2。
第二章 计算机图形图像技术
(4). HSI彩色空间
在HSI彩色空间中，人们常用H、S、I参数 描述颜色特性，其中H表示色调，S表示颜色的饱 和度，I表示光的强度。HSI彩色空间能够减少彩 色图像处理的复杂性，而且更接近人对色彩的认 识和解释。
计算机图形图像处理
图像在计算机内的表示方法。
8.2.1 图像表示与存储技术
调色板
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8.2.1 图像表示与存储技术
调色板 调色板由红、绿、蓝三种基本颜色实现调色，每种颜色 被分成浓淡共256种级别（0到255）。 不同的颜色值还具备色调（色彩纯度）、饱和度（色彩 浓度）、亮度（色彩2暗程度）等属性，其取值范围也对应 为0到255。 对红、绿、蓝三种基本色彩取不同值混合就可产生 256×256×256=224种颜色，这就是真彩色。
显示卡（见下图）
是图像处理工作必备的装置，它负责将 CPU 送来的影 像资料处理成显示器可以理解的格式，再送到显示屏幕 上形成影像。图像处理工作中选用的显示卡必须配备足 够的专用显存和相应的图形图像处理加速芯片，具备一 定图像预处理能力，而不是仅单纯的作为一个显示接口 设备。
8.1.2 图形图像处理的硬件设备
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8.2.1 图像表示与存储技术
典型的矢量图像格式有： (1) swf格式 ：利用Flash我们可以制作出一种后缀名为 swf（Shockwave Format）的动画，这种格式的动画图像能 够用比较小的体积来表现丰富的多媒体形式。在图像的传输 方面，不必等到文件全部下载才能观看，而是可以边下载边 看，因此特别适合网络传输。 (2) wmf格式：wmf (Metafile) 是一种矢量图形格式， Word中内部存储的图片或绘制的图形对象属于这种格式。 无论放大还是缩小，图形的清晰度不变，wmf是一种清晰简 洁的文件格式。
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8.2.1 图像表示与存储技术
(4)emf格式：emf（Enhanced Metafile）是微软公司为了弥 补使用wmf的不足而开发的一种Windows 32位扩展图元文 件格式，也属于矢量文件格式，其目的是欲使图元文件更加 容易接受。 (5)dxf/dwg/dwf格式：这三种格式都是AutoCAD中的矢量文 件格式，它们以ASCII码方式存储文件，在表现图形的大小 方面十分精确。许多软件都支持dxf格式的输入与输出。
2023大学_图学基础教程第二版(谭建荣 张树有 陆国栋 施岳定著)课后答案
2023图学基础教程第二版（谭建荣张树有陆国栋施岳定著）课后答案2023图学基础教程第二版（谭建荣张树有陆国栋施岳定著）课后答案下载前言第1章图与图学基础1.1 图的基本概念1.2 图的语言内涵1.3 图的科学技术内涵1.4 图的美学内涵1.5 图是人类思维外化的重要工具1.6 图的形成与基本图学方法1.7 图学基础课程的内涵思考与练习第2章计算机中的图形与图像2.1 计算机绘图系统及绘图工具2.2 计算机色彩2.3 图形生成的汁算机基本辅助工具2.4 思维过程图形化的计算机基本辅助工具 2.5 演示文稿(幻灯片)中的图形制作工具2.6 图像处理的计算机辅助工具思考与练习第3章平面图形的设计、表达与理解3.1 几何型图形的绘制3.2 几何型图形的尺寸与线段分析3.3 意象型图形的基本元素及其性格3.4 意象型图形设计与图形理解思考与练习第4章思维过程的图形化表达与解读4.1 思维过程图形化的优越性4.2 思维过程图形化的.一般方法与原则4.3 思维过程图形化方法的应用思考与练习第5章数据与函数信息的图形化表达与应用 5.1 “场”的概念及场的图形化5.2 数据及其采集与分析5.3 函数与公式及其图形化5.4 数据与函数图形化的基本方法思考与练习第6章空间有形物体的平面表达6.1 投影的基本概念6.2 空间形体的三面正投影图6.3 空间形体内外结构的常用表达方法6.4 空间实体的轴测投影图6.5 空间实体的透视投影图思考与练习第7章空间形体的图形转换及阅读7.1 表达空间形体的图样阅读7.2 图样中图形阅读的基本要点及基本方法 7.3 根据两个视图补画第三视图7.4 根据所给视图画指定方向的剖视图7.5 根据所给视图画指定方向的外形视图 7.6 根据三视图画立体草图7.? 工程图样的整体识读思考与练习参考文献……图学基础教程第二版（谭建荣张树有陆国栋施岳定著）：内容提要点击此处下载2023图学基础教程第二版（谭建荣张树有陆国栋施岳定著）课后答案图学基础教程第二版（谭建荣张树有陆国栋施岳定著）：图书目录本书紧紧抓住人脑中潜在而巨大的、也是实际上拥有最为广泛应用领域的非言语思维工具——图形转换与图示图解，总结、归纳井详尽地介绍了各专业科学研究领域所涉及的基本图学方法和工具。
第2章 计算机图形图像技术(2)
Photoshop
十八、修复画笔工具
Photoshop
十八、修复画笔工具
步骤： 放大 用修复画笔工具取样（Alt+单 击） 在须修复处涂抹
Photoshop
十八、修复画笔工具
修复画笔工具可用于校正图像中的 瑕疵或斑点。 它与仿制图章工具非常相似，可以 使用图像或图案中的样本像素来绘制， 但修复画笔工具还可以将样本像素的 纹理、光照和阴影与源像素进行匹配， 从而使修复后的像素不留痕迹地融入 到图像的其他部分。 运用修复工具修复图像时，先将图 像放大，然后再进行修复，可以更精 确地修复图像。
Photoshop
二十二、橡皮擦工具
Photoshop
二十二、橡皮擦工具
步骤： 1. 设橡皮擦工具的画笔 2. 在多余的位置涂抹，擦掉不 要的画面
Photoshop
二十二、橡皮擦工具
使用橡皮擦工具可以擦除不同的图 像区域，如果在背景图层或透明像素 被锁定的图层中编辑图像，像素将改 变为背景色，在普通图层中擦除时， 像素被涂抹为透明，这样就可以看到 图层下的内容。
Photoshop
二十、红眼工具
Photoshop
二十、红眼工具
步骤： 用红眼工具直接点击人眼
Photoshop
二十、红眼工具
使用红眼工具可以除去用闪光灯拍 摄的人像或动物照片中的红眼，也可 以除去用闪光灯拍摄的动物照片中的 白色或绿色反光。 运用红眼工具，只需要在眼睛上单 击，即可修正红眼，使用该工具，可 以调整瞳孔的大小和暗部数量。
Photoshop
二十一、模糊工具
Photoshop
二十一、模糊工具
步骤： 1. 快速选择工具选择区域 2. 扩展+羽化 3. 模糊工具在要模糊的地方涂 抹
八年级(上)第二章 活动2 剪裁图像与抠取图像(第一课时)
课题：第二章编辑处理图像活动2裁剪与拼接图像剪裁图像与抠取图像教案（第一课时）备课教师：授课年级：八年级抠取图像，理解使用环境。
教学方法讲解法、演示法、合作探究法、交流讨论法、实践操作法等。
教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图创设情境激发兴趣创设问题情境，导入新课1.利用投影仪给学生播放原图和处理后的图片。
2.认真观察图片，你又获得了哪些信息？通过多媒体素材，创设情境，从而吸引学生想学Photoshop处理图片的兴趣。
我们对Photoshop软件的操作有了一定的认识。
想想我们在上节课中对于图片的操作运用了哪些方法？在处理图像时，如果我们选用的土相比我们要用的图像大很多，该怎么办？学生认真观察图片，得出结果。
根据老师提出的问题，进行积极思考。
通过观察，激发学生学习的兴趣。
通过多媒体素材，创设情境，从而吸引学生想学的兴趣。
新知探究二、探究新知：（一）明确学习任务阅读课文，自学课本42-45页的课文，了解本节课学习内容。
（二）理解概念1.剪裁：我们把从图像中剪切出带有背景的局部图像的操作称为剪裁。
2.抠取：把沿着边界将某对象从图像中剪切出来的操作称为抠取。
（三）剪裁图像1.教师讲解、示范裁剪图像的基本操作方法：①.打开要裁剪的图像，选定工具。
单击工具学生自学教材，理解课文内容。
教师引导学生理解重要概念。
教师引导学生学习剪裁图像的方法。
通过学生自学，培养学生的自学能力。
通过学习，培养学生的理解能力。
通过学习，培养学生剪裁图像的能力。
教学环节教师活动学生活动设计意图②.在图像上拖动鼠标指针，拉出一个矩形编辑区。
如下图：③拖动编辑框上的控制点，调整要剪栽图像的大小。
最后敲回车键或在编辑框内双击，剪裁操作就完成了。
如下图：2.学习练习抠图的基本操作方法。
（四）阅读1.学生自学课本第43页“你知道吗?”的内容。
2.学生先自行理解“你知道吗?”这段内容。
3.教师引导学生掌握“矩形选框工具”、“套索工具”、“魔术棒工具”的使用，利用“复制”、“粘贴”等操作，把选定区域复制到所需的图像中或者以新的图像文件保存起来。
计算机图形学基础与CAD开发 第2章 图形输入输出设备
3. 图形扫描仪
功能： 图形扫描仪是利用光电技术和数字处理技术， 以扫描方式将图形或图像或者实物信息转换为数字信号的 一种输入装置。 主要用在图形图像处理、排版印刷、人事 档案管理、图纸存档管理、文字识别、机器翻译等领域。
种类：扫描仪主要分为滚筒式扫描仪和平面扫描仪。近 几年出现了笔式扫描仪、便携式扫描仪、胶片扫描仪、底 片扫描仪和名片扫描仪。
LED显示器基本结构是一块电致发光的半导体材料， 电流通过其中的化学物质而产生的光。
本节重点学习 ： （1）基本概念 （2）光栅扫描显示器的结构、工作原理
一、光栅扫描显示器概念
➢ 显示器尺寸（显像管对角线的尺寸，以英寸为单位(1 " =2.54cm)， 如15 " 、19"显示器）
➢ 像素点（Pixel)（1024×768 640×480)
➢ 屏幕分辨率(Screen Resolution) ➢ 点阵纵横比(Aspect Ratio)
(竖直与水平方向每英寸像素点之比） ➢ 前景(Foreground )
（屏幕上被字符和图形填充的区域） ➢ 背景(Background)
当使用者在台板上移动游标到指定位置，并将十字叉的交点对准数 字化的点位时，按动按钮，数字化仪则将此时对应的命令符号和该点的 位置坐标值排列成有序的一组信息，通过接口（多用串行接口）传送到 计算机。
种类：按结构与工作原理分，有电位梯度式、静电耦合 式、超声波式及电磁感应式等，其中电磁感应式应用较多。 功能：具有定位、拾取、选择三个基本功能。 主要性能指标有:
Ch2 图形输入与输出设备
本章掌握各种图形设备的结构、工作原理、性能指标。
图形输入设备 图形显示设备 图形输出设备
2.2 图形显示设备
第2章 计算机图形系统组成
第2章计算机图形系统组成随着计算机图形技术的发展，大量的计算机图形系统应用到了非常多的领域。
本章将探讨计算机图形系统的功能和结构；对部分硬件设备，特别是图形显示设备进行简要介绍；最后，为方便后面章节的讲述。
2.1.计算机图形系统概述2.1.1.计算机图形系统的功能计算机图形系统是由计算机图形硬件和计算机图形软件组成，它的基本任务是研究如何用计算机生成、处理和显示图形。
一个交互式计算机图形系统应具有计算、存储、交互、输入和输出等5中功能。
如图2-1所示。
1）计算功能（Computing）。
应包括形体设计和分析方法的程序库，描述形体的图形数据库。
数据库中应有坐标的平移、旋转、投影、透视等几何变换程序库、曲线、曲面生成和图形相互关系的检测库等。
2）存储功能(Storage)。
在计算机内存储器和外存储器中，应能存放各种形体的几何数据及形体之间相互关系，可实现对有关数据的实时检图2-1 计算机图形系统的基本功能图索以及保存对图形的删除、增加、修改等信息。
3）输入功能（Input）。
由图形输入设备将所设计的图形形体的几何参数（例如大小、位置等）和各种绘图命令输入到图形系统中。
4）输出功能（Output）。
图形系统应有文字、图形、图像信息输出功能。
在显示屏幕上显示设计过程当前的状态以及经过图形编辑后的结果。
同时还能通过绘图仪、打印机等设备实现硬拷贝输出，以便长期保存。
5）交互功能（Interactive）。
可通过显示器或其他人－机交互设备直接进行人－机通信，对计算结果和图形，利用定位、拾取等手段进行修改，同时对设计者或操作员执行的错误给予必要的提示和帮助。
以上5种功能是一个图形系统所具备的最基本功能，至于每一功能中具有哪些能力，则因不同的系统而异。
2.1.2.计算机图形系统的结构根据基本功能的要求，一个交互式计算机图形系统的结构如图2-2 所示。
可以看到，它由计算机图形硬件和计算机图形软件两部分组成。
图2-2 计算机图形系统的结构1.图形软件图形软件分为图形应用数据结构、图形应用软件和图形支撑软件三部分。
计算机图形学复习题及答案
第一章计算机图形学概论1.计算机图形学研究的主要内容有哪些？研究图形图像的计算机生成、处理和显示2 .图形学中的图形特点是什么？图形图像有什么区别？图形主要是用矢量表示，图像则是由点阵表示3.计算机图形学发展的主要阶段包括哪些？字符显示->矢量显示->2D光栅显示->3D显示->新的计算机形式4.计算机图形学主要应用哪些方面？你对哪些领域比较熟悉？计算机辅助设计、可视化技术、虚拟现实、地理信息系统、计算机动画与艺术5.颜色模型分为面向用户和__面向设备__两种类型，分别是什么含义？颜色模型是一种在某种特定的上下文中对颜色的特性和行为解释方法。
6.解释三基色原理。
三基色：任意互不相关（任意两种的组合不能产生三种的另一种颜色）的三种颜色构成颜色空间的一组基，三基色通过适当的混合能产生所有颜色。
7.解释加色模型和减色模型的概念。
加色模型：若颜色模型在颜色匹配时只需要将光谱光线直接组合而产生新的颜色类型这种颜色模型称为加色模型，形成的颜色空间称为加色空间减色模型：若颜色模型在匹配是某些可见光会被吸收而产生新的颜色类型，这种颜色模型称为减色模型，形成的颜色空间称为减色空间。
8.RGB表示模型中（1,0,0）（1,1,1）（0,0,0）（0.5,0.5,0.5）分别表示什么颜色？红白黑灰第二章计算机图形的显示与生成1.有哪两种主流的扫描显示方式？光栅扫描随机扫描2.解释屏幕分辩率的概念。
荧光屏在水平方向和垂直方向单位长度上能识别的最大光点数称为分辨率3.CRT产生色彩显示有哪两种技术？分别进行解释。
电子束穿透法：用红—绿两层荧光层涂覆在CRT荧光屏的内层，而不同速度的电子束能穿透不同的荧光粉层而发出不同颜色的光。
荫罩法：在荧光屏每个光点处呈三角形排列着红绿蓝三种颜色的荧光点，三支电子枪分别对应三个荧光点，调节各电子枪发出的电子束强度，即可控制各光点中三个荧光点所发出的红绿蓝三色光的强度。
计算机图形学课件之第2章图形输入输出设备
颜色模式决定了图像中颜色的表示方式，常见的颜色模式有RGB、CMYK等。不 同的颜色模式适用于不同的应用场景，例如RGB适用于显示器显示，CMYK适用 于印刷。
扫描速度
扫描速度
扫描速度是指扫描仪在单位时间内能够扫描的面积，通常以 平方英寸/分钟（sq in/min）或毫米/秒（mm/s）表示。扫 描速度越快，扫描大型图像所需的时间就越短。
扫描类型
扫描类型包括平板扫描、胶片扫描和3D扫描等，不同类型的 扫描仪适用于不同的应用场景。平板扫描仪适用于普通文档 和照片扫描，胶片扫描仪适用于胶片扫描，3D扫描仪适用于 物体表面形状和纹理的扫描。
打印速度
打印速度
打印速度是指打印机在单位时间内能够打印的页面数量，通常以页/分钟（ ppm）或页/秒（pps）表示。打印速度越快，打印大型文件所需的时间就越短 。
打印技术
打印技术是影响打印速度的重要因素，常见的打印技术有喷墨、激光、热转印 等。不同类型的打印技术适用于不同的应用场景，例如喷墨打印机适用于彩色 打印，激光打印机适用于黑白文档打印。
04
图形输入输出设备的 应用
办公自动化
文字处理
使用图形输入设备如键盘和鼠标 进行文档编辑，输出设备如打印 机进行打印输出。
数据可视化
利用图形输出设备展示数据，如 柱状图、饼图等，便于理解和分 析。
图像处理
图片编辑
使用图形输入设备如数码相机、扫描 仪获取图片，通过图形处理软件进行 编辑，再由输出设备如打印机输出。
特效制作
利用图形处理软件进行特效制作，如 滤镜、色彩调整等，丰富图像表现力 。
计算机辅助设计（CAD）
绘图设计
等。
触摸屏在移动设备和一些桌面应 用中广泛使用。
第二章计算机图形处理技术 ppt课件
学习内容
1.概述 2.图形变换 3.图形消隐技术 4.图形的光照处理技术 5.图形裁剪技术
2. 图形变换
图形变换指对图形的几何信息经过几何变换后产生新 的图形，提出的构造或修改图形的方法。
除图形的位置变动外，可以将图形放大或缩小，或者对图
形作不同方向的拉伸来使其扭曲变形…
• 坐标系统 • 窗口－视区变换 • 几何变换基础 • 二维图形基本几何变换 • 二维图形的复合变换 • 三维图形的几何变换
2. 图形变换
坐标系统
从定义一个零件的几何外形到图形设备上生成相应图形， 需要建立相应的坐标系统来描述，并通过坐标变换来实现 图形的表达
世界坐标系（World Coordinate System ）
设备坐标系（Device Coordinate System ）
规格化设备坐标系（Normalized Device Coordinate System ）
2. 图形变换
(4)以直线y=x为对称线的对称变换
变换后，图形点集的x和y坐标对调
矩阵形式
(5)以直线y=－x为对称线的对称变换
变换后，图形点集的x和y坐标对调，符号相反
矩阵形式
2. 图形变换
旋转变换
旋转变换是将图形绕 固定点顺时针或逆时 针方向进行旋转
图形绕原点沿逆时 针方向旋转θ角，变 换后的点（x* , y*） 的数学表达式:
2. 图形变换
窗口－视区变换
工程设计中，需要突出图形的某一部 分而用一个局部视图单独画出来。
在计算机图形学里，如何把指定的局 部图形从整体中分离出来，并对这部分图 形进行清晰、正确的显示，我们把“窗口” 这个词引用到计算机图形学中来，即通过 在整图中开“窗口”的方法解决上述问题。
计算机图形图像技术-名词解释
名词解释：计算机图形学（CG）是利用计算机研究图形的表示、生成、处理、显示的学科。
或者说计算机图形学研究关于计算机图形对象的建模、处理与绘制等方面的理论和技术。
图形：计算机图形学的研究对象广义上讲，图形是指能在人的视觉系统中产生视觉印象的客观对象，它包括人眼观察到的自然景物、拍摄到的图片、绘图工具得到的工程图、用数学方法描述的图形等等。
即对图像、图片、绘图、照片、插图等的统称。
矢量图：由短的直线段（矢量）组成的图形（又叫线图、图形、Graphics ）点阵图：由一系列点（象素）组成的图形（又叫点图、图像、Image）Virtual Reality 或称虚拟环境（Virtual Environment)是用计算机技术来生成一个逼真的三维视觉、听觉、触觉或嗅觉等感觉世界，让用户可以从自己的视点出发，利用自然的技能和某些设备对这一生成的虚拟世界客体进行浏览和交互考察。
齐次坐标：用n＋1维向量表示一个n维向量.如n维向量(P1,P2, …,Pn)表示为（hP1,hP2, hPn,h），其中h称为哑坐标。
几何变换是指对图形的几何信息经过平移、比例、旋转等变换后产生新的图形，是图形在方向、尺寸和形状方面的变换。
错切变换也称剪切、错位、错移变换，用于产生弹性物体的变形处理。
复合变换又称级联变换，指对图形做一次以上的几何变换。
用户域：指程序员用来定义草图的整个自然空间（WD），也称为用户空间、用户坐标系。
是连续的、无限的。
窗口区：指用户指定用户域中输出到屏幕上的任一区域（Window）。
在计算机图形学中，是将在用户坐标系中需要进行观察和处理的一个坐标区域。
窗口区W小于或等于用户域WD，任何小于WD的窗口区W都叫做WD的一个子域。
目的是为了使规格化设备坐标系（NDC）上所显示的世界坐标中物体有一个合适的范围与大小。
将窗口内的图形在视区中显示出来，必须经过将窗口到视区的变换（Window-V iewport Transformation）处理，这种变换就是观察变换（V iewing Transformation）。
计算机图形图像基础
计算机图形图像基础计算机图形图像是计算机科学中一个重要的分支，一般来说，它是指使用计算机技术来绘制、模拟和分析真实世界中的三维物体、纹理和动画等。
计算机图形图像涉及技术广泛，它可以帮助工程师、科学家和艺术家以新的方式理解和表达世界。
这篇文章将重点介绍计算机图形图像的基础知识，以及它的内容和应用。
一、计算机图形图像的基本概念首先，将介绍计算机图形图像的一些基本概念，以便更好的理解它的特性和用途。
计算机图形图像包括两个主要的部分：计算机图形学和计算机图像学。
计算机图形学研究用于描述渲染三维物体的技术，包括变换(如平移、旋转和缩放)、映射(如线性和非线性)、光照和贴图等。
计算机图像学专注于计算机可以利用图像处理技术对图片进行处理和分析，包括图像采集、图像压缩、图像增强、图像识别、图像分割和图像分析等。
二、计算机图形图像的内容计算机图形图像的内容主要包括三维建模、渲染和动画、图像处理等。
三维建模是计算机图形图像的核心部分，它包含了模型建构(polygonal modeling)，曲面建模(surface modeling)，立体变换(stereoscopy)和三维扫描(3D scanning)等。
模型建构是利用计算机语言来描述三维物体的一种方法，曲面建模是利用计算机技术来创建复杂的曲面，立体变换则是利用计算机程序来实现立体图像的转换，三维扫描则是利用计算机技术来采集三维实物的一种技术。
渲染和动画主要用于利用计算机技术来模拟真实世界的复杂纹理和运动，以及模拟出自然环境中的照明、动画效果等。
在这里，可以用到模型建构，曲面建模，立体变换，三维扫描等技术来实现复杂的渲染和动画效果。
图像处理是计算机图形图像中的另一重要部分，其作用是利用计算机技术来优化和改善图像的质量。
常见的图像处理方法有图像采集、图像压缩、图像增强、图像识别、图像分割和图像分析等。
三、计算机图形图像的应用计算机图形图像的应用非常广泛，可以用于工程设计，科学研究，艺术创作，娱乐游戏，医学成像，机器视觉等。
第2章 数字图像的基础知识和基本概念
第2章数字图像的基础知识和基本概念一、数字图像数字图像是以二进制数字组形式表示的二维图像。
利用计算机图形图像技术以数字的方式来记录、处理和保存图像信息。
在完成图像信息数字化以后，整个数字图像的输入、处理与输出的过程都可以在计算机中完成，它们具有电子数据文件的所有特性。
通常把计算机图形主要分为两大类：位图（bitmap）图像和矢量（vector）图形（如图2-1所示）。
图2-1 计算机图形的主要分类1．关于位图图像（1）概念位图图像（在技术上称作栅格图像）使用图片元素的矩形网格（像素）表现图像。
每个像素都分配有特定的位置和颜色值。
在处理位图图像时，人们所编辑的是像素。
位图图像是连续色调图像（如照片或数字绘画）最常用的电子媒介，因为它们可以更有效地表现阴影和颜色的细微层次。
（2）分辨率位图图像与分辨率有关，也就是说它们包含固定数量的像素。
因此，如果在屏幕上以高缩放比率对它们进行缩放或以低于创建时的分辨率来打印它们，则将丢失其中的细节，并会呈现出锯齿，如图2-2所示。
图2-2 不同放大级别的位图图像示例（3）特点①位图图像有时需要占用大量的存储空间。
对于高分辨率的彩色图像，由于像素之间独立，所以占用的硬盘空间、内存和显存比矢量图都大。
②位图放大到一定倍数后会产生锯齿。
位图的清晰度与像素点的多少有关。
③位图图像在表现色彩、色调方面的效果比矢量图更加优越，尤其在表现图像的阴影和色彩的细微变化方面效果更佳。
④位图的格式有bmp、jpg、gif、psd、tif、png等。
⑤处理软件：Photoshop、ACDSee、画图等。
2．关于矢量图形（1）概念矢量图形（又称矢量形状或矢量对象）是由称作矢量的数学对象定义的直线和曲线构成的。
矢量根据图像的几何特征对图像进行描述。
（2）分辨率矢量图形是与分辨率无关的，即当调整矢量图形的大小、将矢量图形打印到PostScript 打印机、在PDF文件中保存矢量图形或将矢量图形导入到基于矢量的图形应用程序中时，矢量图形都将保持清晰的边缘（如图2-3所示）。
《图形图像处理技术》课件
现状
当前，图形图像处理技术 已经渗透到各个行业，成 为现代信息社会不可或缺 的一部分。
图形图像处理技术的应用领域
工业制造
用于产品设计和制造过程中的 可视化、模拟和优化。
医学影像
用于医学影像的数字化处理和 分析，辅助医生诊断和治疗。
安全监控
用于视频监控、人脸识别等安 全防范领域。
游戏娱乐
应用于游戏开发、动画制作和 虚拟现实等领域，提高游戏和
图像的色彩空间与转换
色彩空间
色彩空间是指颜色的表示和排列方式。常见的色彩空间包括 RGB、CMYK、HSV等。不同的色彩空间适用于不同的应用 场景，如RGB适用于显示器显示，CMYK适用于印刷。
色彩空间的转换
由于不同的应用场景需要不同的色彩空间，因此需要进行色 彩空间的转换。常见的色彩空间转换方法包括线性变换和矩 阵变换。
安全领域的应用
在安全领域，图形图像处理技术也得到了广泛应用。例如 ，人脸识别技术可以用于身份认证、门禁系统等；车牌识 别技术可以用于智能交通管理、违章拍照等。
安全领域的图形图像处理技术还包括目标检测、行为分析 等，能够实现实时监控、预警和追踪等功能，提高公共安 全和防范能力。
遥感图像处理
遥感图像处理是指对卫星、飞机等遥感平台获取的图像进行处理和分析的技术。 通过遥感图像处理，可以实现对地球环境的监测、资源调查和强
图像增强的目的是改善图像的质量，使其更清晰、更鲜明。常见的图像增强方 法包括直方图均衡化、对比度增强、锐化等。
图像的复原
图像复原的目的是消除图像中的噪声和失真，恢复原始图像。常见的图像复原 方法包括滤波、去噪、超分辨率等。
03
图形图像处理的主要技术
图像分割与特征提取
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• YUV与YIQ模型 • 彩色电视系统采用YUV或YIQ颜色模型表示彩 色图像，YUV适用于PAL和SECAM彩色电视制式， YIQ适用于NTSC彩色电视制式。 美国、日本等国采用的NTSC制，选用了 YIQ彩色空间，Y仍为亮度信号，I、Q仍为色差 信号，但它们与U、V是不同的，其区别是色度 矢量图中的位置不同。
2.2 图像的数字化
• 图像可以通过网上下载、图片库、扫描、数 码照相机拍摄、计算机绘制等方式获取。图 像的获取过程涉及图像的数字化。图像的数 字化包括采样、量化和编码三个步骤，称为 图像信号数字化的“三部曲”
第二章 计算机图形图像技术
2.2 图像的数字化
根据压缩后数据准备还原的程度，图像数据压缩分为 • 无失真编码技术：Huffman（霍夫曼）编码、行程 编码、算术编码和字典模式编码等技术 • 有失真编码技术：预测编码（如DPCM、运动补 偿）、频率域方法（如正文变换编码、子带编码）、 模型方法（如分形编码、模型基编码）、空间域方 法（如统计分块编码）、基于重要性（如滤波、子 采样、比特分配、矢量量化）等技术 • 混合编码技术：JBIG、H261、JPEG和MPEG等技 术标准
第二章 计算机图形图像技术
图形与图像的区别
图 数据来源 数据量 三维景物 形 图 像 主观世界，较难表示自然景物 小 易于生成 ① 利用AutoCAD、CorelDraw、 Freehand、三维动画软件等绘图工具 （Draw Programs）绘制② 利用数字 化硬件设备绘制 可任意缩放、旋转、修改对象属性， 不引起失真 客观世界，易于表示自然景物 大，需要压缩 较难表示 ① 通过扫描仪、数码照相机等数字化采集 设备获得② 通过网上下载、光盘库、素材 库等方式获得③ 利用Photoshop等软件绘 制 缩放、旋转等操作会引起失真
第二章 计算机图形图像技术
图像深度
颜色深度/位 表现的颜色数 21=2种
1位图
4位图
1位（单色图）
4位（索引16色） 24=16种 8位（索引色） 28=256种
8位图
16位（高彩色） 216=65 536种 16位图 24位（真彩色） 224=16 777 216种 24位图 32位图 32位 232=4 294 967 296种
• 2.1.2 图形与图像
第二章 计算机图形图像技术
2.1
视频的彩色空间的表示及转换
在多媒体计算机中，常常涉及到几种不同 的色彩空间表示颜色。如计算机显示时采用RGB 彩色空间；彩色印刷时采用CMYK彩色空间；彩色 全电视信号数字化时采用YUV彩色空间；为了便 于色彩处理和识别，视觉系统又经常采用HSI彩 色空间。
第二章 计算机图形图像技术
练习：图像文件大小
用字节表示图像文件大小时，一幅未经 压缩的数字图像的数据量大小计算如下：
图像数据量大小 = 图像分辨率×图像深度÷8
练习：一幅 640×480 的 256 色图像为 640×480×8／8 = 307200 字节
第二章 计算机图形图像技术
Comparison:
图像深度（也称图像灰度、颜色深度） 表示数字位图图像中每个像素上用于表示 颜色的二进制数字位数。用位每像素（b/p） 表示，它决定了构成图像的每个像素可能 出现的最大颜色数。 显示深度：表示显示器上每个点用于 显示颜色的 2 进制数字位数。 若显示器的显示深度小于数字图像的 深度，就会使数字图像颜色的显示失真。
第二章 计算机图形图像技术
• CMYK模式减色模式
第二章 计算机图形图像技术
(3). 彩色电视YUV和YIQ彩色空间
现代彩色电视系统中，通常采用三管彩色 摄像机或彩色电荷耦合器件摄像机，把摄得的 彩色图像信号，经分色棱镜分成R0G0B0三个分量 的信号，分别经放大和校正得到RGB信号，再经 过矩阵变换电路得到亮度信号Y、色差信号R-Y 和B-Y，最后发送端将Y、R-Y及B-Y三个信号进 行编码，用同一信道发送出去。这就是常用的 YUV彩色空间。 多媒体计算机中采用了YUV彩色空间，数 字化后通常为Y∶U∶V = 8∶4∶4或者是 Y∶U∶V = 8∶2∶2。
1. 色彩的基本概念
2. 色彩空间的表示
3. 色彩空间的转换
1. 色彩的基本概念
亮度（Luminance） • 描述色光明暗变化强度的物理量称为亮度。亮度是 色光能量的一种描述，对于色调和饱和度已经固定 的光，当它的全部能量增加时，感觉亮；反之则感 觉暗淡
第二章 计算机图形图像技术
1. 色彩的基本概念 色调（Hue） • 描述颜色的不同类别的物理量称为色调，如红、橙、 黄、绿、青、蓝、紫等，它取决于该颜色的主要波 长 饱和度（Saturation） • 描述颜色的深浅程度的物理量称为饱和度，它按颜 色混入白光的比例来表示。当某色光的饱和度为 100%时，表示该色光是完全没有混入白色光的单 色光，饱和度越高则颜色越浓。如果大量混入白光 降低饱和度，人的视觉会感到颜色变淡。例如，在 蓝色中加入白光，饱和度降低，蓝色被冲淡为淡蓝 色
第二章 计算机图形图像技术
YIQ彩色空间和RGB彩色空间的转换方法是： 将V=0.877(R-Y)，U=0.493(B-Y)，代入下式： o o I=Vcos33 –Usin33 o o Q=Vsin33 +Ucos33 (2). HIS与RGB之间的转换
R B G I 3 1 . 90 Arc tan f H 360 min R , G , B S 1 I
用途
目录
第二章 计算机图形图像技术
2.2 图像的数字化
(1). 位图图像的技术指标 (2). 图像大小和压缩标准 (3). 常见的图像文件格式 (4). JPEG图像优化和压缩工具
用于生成和编辑位图图像的软件通 常称为“ paint ” 程序。 图像文件在计算机中的存储格式有 多种，如 BMP、PCX、TIF、TGA、GIF、 JPG 等，一般数据量都较大。 图像处理时要考虑三个因素： 分辨率 图像深度与显示深度 图像文件大小
第二章 计算机图形图像技术
颜色与光的波长有关，不同波长的光呈现不同颜色。 颜色具有三个特征：色调、亮度、饱和度。 色调：表示颜色的种类，如红、黄、蓝等。色彩 取决于光的波长，是决定颜色的基本特征。 饱和度：是表示颜色的纯净程度，即色彩含有某 中单色光的纯净程度。它是按单色光中混入其它 色的比例来表示的。 亮度：是指色彩所引起的人眼对明暗程度的感觉 同一种色调的亮度会因光源的强弱产生不同的变 化，同一色调如加上不同比例的黑或白色混合后 亮度也会发生变化。
第二章 计算机图形图像技术
2.2 图像的数字化
2.2.3 图像的大小及压缩标准 • 图像文件的大小是指存储文件所需的字节数， 它的计算公式是： 图像文件的字节数＝图像分辨率×图像深度/8 • 例如，一幅未经压缩的640×480的真彩色图 像（24位）在计算机中的原始数据量为： 640×480×24/8 B＝921 600B≈900KB
第二章 计算机图形图像技术
2. 色彩空间的表示
(1). 计算机显视器RGB彩色空间 (2). 彩色印刷CMYK彩色空间 (3). 彩色电视YUV和YIQ彩色空间 (4). HSI彩色空间
(1). 计算机显视器RGB彩色空间
RGB 彩色空间又称加色法系统。RGB 彩色 空间采用三种基本颜色，即 RGB(红，绿，蓝)。 彩色显视器的输入需要RGB三个彩色分量，通过 三个分量的不同比例配合，在显示屏幕上合成 所需要的任意颜色，三种颜色均无时显示黑色。 在RGB彩色空间，任意彩色光F，其配色方 程可写成： F=r[R]+g[G]+b[B] 其中，r、g、b为三色系数，r[R]、g[G]、 b[B]为F色光的三色分量。任意一种色光，其色 度可由相对色系数中的任意两个唯一的确定。
第二章 计算机图形图像技术
分辨率
分辨率：影响图像质量的重要参数。
屏幕分辨率：显示器屏幕上的最大显示 区域，即水平与垂直方向 的像素个数。
图像分辨率：数字化图像的大小，即该 图像的水平与垂直方向的 像素个数。 像素分辨率：像素的宽和高之比一般为 1:1。
第二章 计算机图形图像技术
图像深度和显示深度
第二章 计算机图形图像技术
I、Q与V、U之间的关系可以表示成： o o I=Vcos33 –Usin33 o o Q=Vsin33 +Ucos33
选择YIQ彩色空间的好处是，人眼的彩色 视觉特性表明，人眼分辨红、黄之间颜色变化 的能力最强，而分辨蓝与紫之间颜色变化的能 力最弱。在色度矢量图中，人眼对于处在红、 o 黄之间，相角为123 的橙色及其相反方向相角 o 为303 的青色，具有最大的彩色分辨力。
第2章 计算机图形图像技术
1. 图形图像概述
2. 图像的数字化 3. Photoshop图像制作与处理软件
2.1 图形图像概述
• 2.1.1 彩色的基本概念
1．物体的颜色
• 色调（Hue） • 饱和度（Saturation） • 亮度（Luminance）
2．常用的色彩模式
• • • • • • 索引模式（Index） RGB模式 CMYK模式 Lab模式 HSB模式 YUV与YIQ模型
第二章 计算机图形图像技术
(4). HSI彩色空间
在HSI彩色空间中，人们常用H、S、I参数 描述颜色特性，其中H表示色调，S表示颜色的饱 和度，I表示光的强度。HSI彩色空间能够减少彩 色图像处理的复杂性，而且更接近人对色彩的认 识和解释。
第二章 计算机图形图像技术
3. 色彩空间的转换
(1). RGB与YUV和YIQ之间的转换 ，在传 送过程中包含亮度信号和色差信号，亮度方程简 化如下： Y=0.3R+0.59G+0.11B 三个色差信号B-Y，R-Y，G-Y中有两个是独 立的，另一个可用亮度方程和两个色差信号通过 运算得到。