第一章计算机图形学简介1.与图形信息相关的计算机科学的分支计算机图形学(ComputerGraphics)图像处理(ImageProcessing)模式识别(PatternRecognition)2.计算机图形学指用计算机产生对象图形的输出的技术(简单)。对象:具体或者抽象图形分为两大类:⑴线图(工程图,地图,曲线图等)⑵明暗图(照片类似)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。(确切)计算机生成图形的过程:对象模型图形⑴根据对象建立对象的模型(建模)模型：能够正确地表达出一个对象性质、结构和行为的所有描述信息。⑵利用计算机对这个模型进行必要的处理,产生能正确反映对象的某种性质的图形输出.3.图象处理是指用计算机来改善图象质量的数字技术.⑴如何消除噪声(去噪)⑵压缩图像数据以便于传输和存贮⑶用对比增强技术突出图像中的某些特征⑷用复原技术使模糊的图像清晰⑸从CT信息重建二维三维图像4.模式识别是指用计算机对输入图形进行识别的技术。特征提取统计判定法或者语法分析法(人像,指纹,味觉,声音,虹膜,血管识别)6.与计算机图形学关系密切的学科⑴计算几何学是研究几何模型和数据处理的学科。曲线曲面的构造,三维立体造型,拼接(2)交互式计算机图形学是指用计算机交互式地产生图形的技术。交互设备是实现交互技术，完成交互任务的基础。交互设备有定位、键盘、选择、取值和拾取。交互任务是用户输入到计算机的一个单元信息，基本任务有四种：定位、字串、选择、取数。第二节计算机图形学的起源1.早期:打印机1950年与麻省理工学院的旋风计算机相连的显示器产生了简单的图形第一台图形显示器的诞生阴极射线管(CRT)当时的计算机图形学称为”被动式”图形学2.50年代末期MIT的林肯实验室在”旋风”机上开发的SAGE空中防御系统第一次使用了具有指挥和控制空能的CRT显示器(用笔在屏幕上指出目标)交互式计算机图形学的诞生//InteractiveComputerGraphics3.1962年MITIvanESutherland发表了博士论文“sketchpad人-机图形通信系统首次使用”ComputerGraphics”术语,为计算机图形学奠定了基础证明交互式计算机图形学有前途的研究领域4.60年代中期国际大公司(通用,贝尔等)研究计算机图形显示计算机图形学的黄金时代5.70年代计算机图形学广泛应用(CAD,教育等)6.80年代应用领域(工业,管理,艺术),进入家庭7.90年代科学计算可视化,虚拟现实VR的应用第三节计算机图形学的应用及发展动向2.图形学主要研究内容⑴图形的生成和表示技术⑵图形的操作与处理方法⑶图形输出设备与输出技术的研究⑷图形输入设备、交互技术及用户接口技术的研究⑸图形信息的数据结构及存储、检索方法⑹几何模型构造技术(造型,颅骨”克隆”技术)⑺动画技术3DMAX,FLASH⑻图形软硬件的系列化、模块化和标准化的研究⑼科学计算的可视化第四节图形系统的硬件1.计算机图形系统的硬件组成计算机、显示处理器(DPU)、图形显示器、输入设备和硬拷贝设备2.CRT(CathodeRayTube)显示器工作原理图CRT显示器工作原理示意图受到高速电子束的激发，这些荧光粉单元分别发出强弱不同的红、绿、蓝三种光。根据空间混色法(将三个基色光同时照射同一表面相邻很近的三个点上进行混色的方法)产生丰富的色彩，这种方法利用人们眼睛在超过一定距离后分辨力不高的特性，产生与直接混色法相同的效果。用这种方法可以产生不同色彩的像素，大量的不同色彩的像素可以组成一张漂亮的画面，而不断变换的画面就成为可动的图像。很显然，像素越多，图像越清晰、细腻，也就更逼真。视觉残留特性和荧光粉的余辉①基本概念（性能指标）a.象素(pixel):屏幕上可以点亮或熄灭的最小单位b.分辨率(resolution):显示屏上象素的总数，常用每行的象素数与行数的乘积表示c.颜色或者亮度等级②帧存储器:二维矩阵，帧存大小＝分辨率×单元字节存储屏幕上每个象素对应的颜色或亮度值③工作过程（从左到右，自上而下的扫描过程）每个象素由一个等离子管构成，大量等离子管排列构成屏幕↓内充有氖氙气体↓加高压放电空间内的混合气体发生等离子体放电产生紫外光↓激活屏幕显示屏上红绿蓝三基色荧光粉而发光独立的荧光粉象素发光低电压维持发光（不用刷新存储器）优点：（1）高亮度、高对比度(2)纯平面图像无扭曲（CRT边缘的扫描速度不均匀，很难控制到不失真的水平）(3)超薄设计、超宽视角(4)具有良好的防电磁干扰功能。（显示原理不需要借助于电磁场）（5）环保无辐射