计算机图形学频率滤波论文

计算机图形学频率滤波论文

　　如果需要下列参考文献的话可以联系我（点我可见）。

　　【篇名】 计算机图形学的发展及应用 CAJ原文下载 PDF原文下载
　　【作者】 英海燕. 李翔.
　　【刊名】 现代情报 2004年01期 编辑部Email
　　ASPT来源刊 CJFD收录期刊
　　【机构】 临沂师范学院. 临沂九中 临沂276005 . 临沂276001.
　　【关键词】 计算机图形学. 可视化. 自然景物仿真. 计算机动画. 分形图形学.
　　【聚类检索】 同类文献 引用文献 被引用文献
　　【摘要】 计算机图形学经历了30多年的发展,在计算机辅助设计与制造、科学计算可视化、图形实时绘制与自然景物仿真、计算机动画、计算机艺术等方面都有着长足的发展和广阔的应用前景
　　【光盘号】 INFO0403S1

　　2 【篇名】 计算机图形学的发展状况与应用前景 CAJ原文下载 PDF原文下载
　　【作者】 程世杰.
　　【刊名】 黑龙江八一农垦大学学报 2000年01期 编辑部Email
　　CJFD收录期刊
　　【机构】 哈尔滨理工大学!哈尔滨150076.
　　【关键词】 智能CAD. 计算机美术. 可视化. 多通道用户界面.
　　【聚类检索】 同类文献 引用文献 被引用文献
　　【摘要】 概述了近年来计算机图形学中各个分支的发展状况，及其在各领域中的应用成果。
　　【光盘号】 AGRI0007

　　3 【篇名】 计算机图形学的相关技术与发展 CAJ原文下载 PDF原文下载
　　【作者】 蔡强.
　　【刊名】 北京工商大学学报(自然科学版) 1999年03期 编辑部Email
　　CJFD收录期刊
　　【机构】 北京轻工业学院机械工程系!北京100037.
　　【关键词】 计算机图形学. 可视化. 虚拟现实技术.
　　【聚类检索】 同类文献 引用文献 被引用文献
　　【摘要】 对计算机图形学自60年代产生以来所取得的各方面进展进行了综述，对计算机图形学这门热点学科的相关技术——数学基础、实体造型技术、表面造型技术、可视化、虚拟现实技术做了较为全面的阐述和分析，在此基础上对计算机图形学下一步的发展方向和一些突破点做了预测，认为最近几年，图形学将有一个较大的飞跃；
　　【光盘号】 SCTB0004

　　【篇名】 面向对象交互式图形系统的层次模型 CAJ原文下载 PDF原文下载
　　【作者】 王斌君. 郝克刚. 葛玮. 华庆一. 王靖亚.
　　【刊名】 小型微型计算机系统 1997年07期 编辑部Email
　　《中文核心期刊要目总览》来源期刊 ASPT来源刊 CJFD收录期刊
　　【机构】 西北大学软件工程研究所.
　　【关键词】 交互式图形系统. 面向对象. 聚合对象.
　　【聚类检索】 同类文献 引用文献 被引用文献
　　【摘要】 本文从面向对象的观点出发，通过动态地建立聚合对象，讨论了面向对象的交互式图形系统的层次模型。首次提出将交互式图形系统中各种图形对象类划分为基本图元类、静态聚合对象类和动态聚合对象类的分类分法。
　　【光盘号】 SCTA9709

　　4 【篇名】 在线交互式图形图表制作的解决方案 CAJ原文下载 PDF原文下载
　　【作者】 林继成.
　　【刊名】 安庆师范学院学报(自然科学版) 2004年03期 编辑部Email
　　CJFD收录期刊
　　【机构】 安庆师范学院计算机系 安徽安庆246011.
　　【关键词】 计算机软件. Web应用. Chart组件. XMLDOM. 图表制作.
　　【聚类检索】 同类文献 引用文献 被引用文献
　　【摘要】 给出运用XML DOM技术和Chart组件,设计在线交互式图形图表绘制应用程序的全过程。包括数量不定的数据在线输入与提交的处理、数据的组织与解析、图形图表的生成、数据的在线修改等方面的内容。
　　【光盘号】 SCTA0410

　　【篇名】 一种高效的基于摄影测量数据库的数字测图系统 CAJ原文下载 PDF原文下载
　　【作者】 马秋禾.
　　【刊名】 测绘学院学报 1995年03期 编辑部Email
　　《中文核心期刊要目总览》来源期刊 CJFD收录期刊
　　【关键词】 数据库. 数字测图.
　　【聚类检索】 同类文献 引用文献 被引用文献
　　【摘要】 本文介绍了一种高效的基于摄影测量数据库的数字测图系统，该系统由数据采集、图形编辑和处理、绘图数据处理以及作为主体的数据库管理等四个子系统组成。用户可在国产解析测图仪APS—1和经过数字化改造的模拟测图仪器上进行数据采集，通过交互式图形编辑和摄影测量处理以形成1：5万摄影测量数据库数据，并输出线划地形图，具有对该数据库数据的检查、验收功能。此外，本文还研究了等高线内插的若干算法，形成了较为实用的等高线内插软件包。
　　【光盘号】 SCTA9504

　　18 【篇名】 一种面向对象数据库系统图形用户界面的设计与实现 CAJ原文下载 PDF原文下载
　　【作者】 王拓. 刘海琦. 古新生. 胡保生.
　　【刊名】 计算机工程与应用 1995年04期 编辑部Email
　　《中文核心期刊要目总览》来源期刊 “中国期刊方阵”入选期刊 ASPT来源刊 CJFD收录期刊
　　【机构】 西安交通大学CIMS研究中心.
　　【关键词】 对象. 语义. 模式. 实例. 图形用户界面.
　　【聚类检索】 同类文献 引用文献 被引用文献
　　【摘要】 本文介绍了西安交通大学CIMS研究中心，近几年来所研制的面向对象数据库管理系统CIM—ODBMS的图形用户界面。它是一个交互式图形界面，用户通过鼠标完成对数据库的各种操纵，这种操纵十分直观和方便。
　　【光盘号】 INFO9502
　　【篇名】 交互式图形环境露天矿采剥计划CAD软件的开发 CAJ原文下载 PDF原文下载
　　【作者】 陈建宏. 邓顺华. 王李管.
　　【刊名】 中国矿业 1996年03期 编辑部Email
　　《中文核心期刊要目总览》来源期刊 “中国期刊方阵”入选期刊 ASPT来源刊 CJFD收录期刊
　　【机构】 中南工业大学.
　　【关键词】 矿床模型. 集成图形环境. CAD技术.
　　【聚类检索】 同类文献 引用文献 被引用文献
　　【摘要】 本文详细分析了传统采剥计划编制软件存在的问题，介绍了一个建立在“块段模块”与“线框模型”相结合基础上的，以自主开发的面向对象的交互式集成图形环境为平台的露天矿采剥计划CAD软件。
　　【光盘号】 SCTB96S3

　　31 【篇名】 加快数字制图产业化 促进地质测绘事业发展 CAJ原文下载 PDF原文下载
　　【作者】 林茂山.
　　【刊名】 地矿测绘 1996年04期 编辑部Email
　　CJFD收录期刊
　　【机构】 山东省地质测绘院 济南 210008.
　　【聚类检索】 同类文献 引用文献 被引用文献
　　【摘要】 <正> 一、数字制图技术在我院的发展数字制图是利用计算机图数转换技术、交互式图形技术,将图件要素数字化,通过计算机编辑修改并利用图形设备直接成图的技术。以MAPCAD为代表的一大批数字制图系统的出现标志着我国的数字制图技术已发展到一个新的阶段。传统的制图方法效率低、周期长、成本高,缺乏竞争力。我院在开发利用宇宙机、物化探
　　【光盘号】 SCTA96S4

　　【篇名】 交互式图形生成系统的设计与实现 CAJ原文下载 PDF原文下载
　　【作者】 木妮娜·玉素甫.
　　【刊名】 新疆师范大学学报(自然科学版) 1996年03期 编辑部Email
　　CJFD收录期刊
　　【机构】 新疆师范大学数学系.
　　【关键词】 图素库. 图形生成. 人机界面.
　　【聚类检索】 同类文献 引用文献 被引用文献
　　【摘要】 本文就工业控制与管理系统人机界面的图形自动生成问题提出了一种解决的方案,开发了一套工业图形编辑工具软件,用交互对话作图的方式,实现了工业系统中所需要的图形编辑.
　　【光盘号】 SCTA96S3

计算机影象处理在全息学中的应用论文

全息技术的发现是物理学的一项重大突破，尤其是计算机技术的普遍应用为全息技术的发展提供了一定的平台。如果能将计算机的影象处理技术应用在全息学中，将会大大提高工作效率。下面是我给大家推荐的，希望大家喜欢!

《计算机影象处理在全息学中的应用》

[摘 要]全息技术的发现是物理学的一项重大突破，尤其是计算机技术的普遍应用为全息技术的发展提供了一定的平台。在全息技术中包含着两个重要的部分，一是CCD，一是计算机的影象处理技术。因此，本文主要通过对计算机影象处理技术在全息学中的应用情况进行细致的分析，希望能能够给相关的工作人员提供一定的借鉴。

[关键词]计算机 影象处理技术;CCD;全息学

随着全息技术的不断发展，在社会发展的各个领域都有所应用，特别是随着计算机技术以及CCD技术的发展，全息技术也实现了突飞猛进的发展。全息技术也由光学全息转变成了数字全息。这两种方式存在着较大的差异。对于光学全息来说，主要是利用物光和参考光来对光的振幅以及资讯进行干涉，而数字的全息则是利用CCD技术来形成一定的数字全息图。然后经过计算机技术对其进行处理。因此，对计算机图形进行处理涉及到很多方面，如果能将计算机的影象处理技术应用在全息学中，不仅会大大提高工作效率，同时也会增强测量的准确度。

1、影象处理技术概述

影象也是一种语言，通过影象人们可以获取更多的资讯。在日常生活中，人们为了取得一定的影象资讯，需要采用多种技术和方法。对于影象本身来说，可以有多种形式，无论是可视的还是不可视的，抽象的还是具体的，都包含在影象的两大类中。意识模拟影象，一是数字影象。模拟影象的种类繁多，其中较为常见的光学影象、照相影象以及电视电影的影象等都属于模拟影象。其有点事处理速度较快，但是也具有一定的缺点，比如灵活性较差。对于数字影象来说，主要是将模拟图形离散化之后形成的影象型别，这种影象可以满足计算机的识别系统。计算机影象处理技术主要是通过计算机处理系统来对影象讯号进行转化，使之成为数字讯号，然后再进行一定的处理。这种影象处理方式具有很多优点，其中速度较快，可以保证影象的失真率，很容易进行储存和传输，而且不会受到其他因素的干扰。基于这些特点，计算机影象处理技术在航空、自动化以及导航等方面进行了广泛的应用，受到了业界的一致好评。

2、影象处理技的具体表现

具体来说，影象处理技术就是将影象进行转化，变成数字矩形的状态，然后利用固定的演算法对其进行处理。在此过程中要设计到数学的相关内容以及设计形式。但是影象处理仅仅是一个笼统的概念，应用的不同的领域中就会产生不同的分支。主要表现在以下几个方面：

第一，影象数字化。将影象进行数字化的处理，主要是为了更好地满足计算机系统对影象的识别，然后进行以下的影象处理工作。

第二，影象的增强和复原。这一环节主要是对影象进行美化处理，用相应的装置和技术对影象中的有用资讯进行储存，祛除一些干扰部分，增强影象的完整性和清晰度，最后要对影象进行储存。

第三，影象编码。对影象进行编码的前提条件是确保影象的真实性。对其进行编码也是为了对其进行压缩，使得影象达到简化的目的，这样会更容易对其进行储存和传输。

第四，影象重建。这种方法主要是利用已经采集的资料来进行影象的重组，其中应用到的方法较多，较为常见的有代数法、反投影法以及卷积反投影法等等。对于影象进行重建需要一定的技术和技巧，因此对工作人员提出的要求较高。

第五，模式识别。模式识别是最重要的一个环节，是图形处理技术的核心。较为常见的是对指纹或者是面部进行识别。这一处理方式对技术提出了较高的要求，如果对技术的处理不当就会出现一些失误，影响到整个影象的处理工作。

第六，计算机图形学。这种技术具有一定的抽象性，主要是对实际中不存在的事物进行处理，通过计算机技术将这些事物转化为影象的像是，然后在计算机系统中加以显现，这就是通常所说的计算机图形学。

3、计算机影象技术在全息学领域的应用

随着时代的发展，在不同的年代会采用不同的影象处理技术，这也和科技的发展有着直接的关系。而且对于影象的传输速度也在准建加快。计算机影象处理技术得到了突飞猛进的发展，对于图片的质量和图片的传输和储存都采用了较为先进的手段。

由于计算机影象处理是以计算机软硬体为基础的，所以计算机图象处理技术真正大发展是在八十年代后，随着计算机技术的高速发展而迅猛发展起来。时至今日，计算机图象处理在医遥感及工业自动化领域的应用越来越多，大到科研、国防军事，小至人们生产生活的方方面面。现在人们可以实现声音、文字、影象相结合的多媒体通讯。经过多年的发展，我国在计算机影象处理技术上有了很大的发展。在理论研究和实践应用上已逐步赶上或接近发达国家的水平，在资料获取能力方面。成功研制出了一系列感测器，发射了众多对地观测卫星，组成了风云、海洋、资源和环境减灾等对地观测卫星体系。

全息技术的下一步发展就是3D全息成像及其传输。它类似一种立体的影像投射，其介质为空气。这是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实3D影象的手段演化而来的。而最新的近乎实时传送水平的3D全息成像技术，即“全息网真”，可以提供真人大小的影象、超高清晰度的视效、具有立体感和特殊设计的环境，营造出一种让身处不同地方的人能身临其境的场所，实现所谓的“咫尺天涯”。其可以在一个地点记录下3D影象，然后实时地显示在地球任何位置。该技术最简单直接的用途是将淘汰掉全息视讯会议，还能使观众在欣赏3D全息影像时，无需佩戴特殊眼镜和任何辅助装置。

计算机影象处理技术在全息中的应用主要有以下两个方面：1计算全息。基于计算机图形学将计算机技术与光全息技术结合起来，通过计算机模拟、计算、处理，制作出全息图。2利用影象的增强和复原。影象编码技术等对数字全息影象质进行提高以及实现的各种演算法。它的应用大致可以分为两大类，即空域法和频域法：空域法，这种方法是把影象看作是平面中各个画素组成的 *** ，然后直接对这一二维函式进行相应的处理。空域处理法主要有下面两大类：1领域处理法。其中包括梯度运算、拉普拉斯运算元运算。2点处理法。包括灰度处理，面积、周长、体积和重心运算等等。3频域法：数字影象处理的频域处理方法是首先对影象进行正交变换，得到变换频域系列阵列，然后再施行各种处理，处理后再反变换到空间域，得到处理结果。这类处包括：滤波、资料压缩和特征提取等处理。

4、结束语

综上所述，计算机影象处理在全息技术中的应用是全方位的，用实验方法得到的全息图中包含了更多的其他无用资讯，影象处理技术在这里就显得尤为重要。随着计算机影象处理技术的进一步发展，全息技术必然有更大的发展。

参考文献

[1] 翁嘉文，钟金钢.加窗傅立叶变换在三维形貌测量中的应用[J].光子学报，2004，2411：1511-1515.

[2] 刘诚，李银柱，李良玉等.数字全息测量技术中消除零级衍射像的方法[J].中国镭射，2001，A2811：1024-1026.

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计算机图形学论文

同志你好：
一下是我给你总结的资料，请核对后使用。
最后祝你工作愉快！

计算机图形学

计算机图形学(Computer Graphics，简称CG)是一种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式的科学。
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。
计算机图形学一个主要的目的就是要利用计算机产生令人赏心悦目的真实感图形。为此，必须建立图形所描述的场景的几何表示，再用某种光照模型，计算在假想的光源、纹理、材质属性下的光照明效果。所以计算机图形学与另一门学科计算机辅助几何设计有着密切的关系。事实上，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像的方式提供的，计算机图形学也就和图像处理有着密切的关系。
图形与图像两个概念间的区别越来越模糊，但还是有区别的：图像纯指计算机内以位图形式存在的灰度信息，而图形含有几何属性，或者说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。
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。
计算机图形学的发展
1963年，伊凡•苏泽兰(Ivan Sutherland)在麻省理工学院发表了名为《画板》的博士论文， 它标志着计算机图形学的正式诞生。至今已有三十多年的历史。此前的计算机主要是符号处理系统，自从有了计算机图形学，计算机可以部分地表现人的右脑功能了，所以计算机图形学的建立具有重要的意义。近年来， 计算机图形学在如下几方面有了长足的进展：
1、智能CAD
CAD 的发展也显现出智能化的趋势，就目前流行的大多数CAD 软件来看，主要功能是支持产品的后续阶段一一工程图的绘制和输出，产品设计功能相对薄弱， 利用AutoCAD 最常用的功能还是交互式绘图，如果要想进行产品设计， 最基本的是要其中的AutoLisp语言编写程序，有时还要用其他高级语言协助编写，很不方便。而新一代的智能CAD 系统可以实现从概念设计到结构设计的全过程。例如，德国西门子公司开发的Sigraph Design软件可以实现如下功能：① 从一开始就可以用计算机设计草图，不必耗时费力的输入精确的坐标点，能随心所欲的修改，一旦结构确定，给出正确的尺寸即得到满意的图纸；② 这个软件中具有关系数据结构， 当你改变图纸的局部，相关部分自动变化，在一个视图上的修改，其他视图自动修改，甚至改变一个零件图，相关的其它零件图以及装配图的相关部分自动修改：③ 在各个专业领域中，有一些常用件和标准件， 因此，希望有一个参数化图库。而Sigraph不用编程只需画一遍图就能建成自己的图库；④Sigraph还可以实现产品设计的动态模拟用于观察设计的装置在实际运行中是否合理等等。智能CAD的另一个领域是工程图纸的自动输入与智能识别，随着CAD技术的迅速推广应用，各个工厂、设计院都需将成千上万张长期积累下来的设计图纸快速而准确输入计算机，作为新产品开发的技术资料。多年来，CAD 中普遍采用的图形输入方法是图形数字化仪交互输入和鼠标加键盘的交互输入方法．很难适应工程界大量图纸输入的迫切需要。因此， 基于光电扫描仪的图纸自动输入方法已成为国内外CAD工作者的努力探索的新课题。但由于工程图的智能识别涉及到计算机的硬件、计算机图形学、模式识别及人工智能等高新技术内容，使得研究工作的难点较大。工程图的自动输入与智能识别是两个密不可分的过程，用扫描仪将手绘图纸输入到计算机后，形成的是点阵图象． CAD 中只能对矢量图形进行编辑， 这就要求将点阵图象转化成矢量图形．而这些工作都让计算机自动完成．这就带来了许多的问题．如① 图象的智能识别；② 字符的提取与识别；③ 图形拓扑结构的建立与图形的理解；④实用化的后处理方法等等。国家自然科学基金会和863计划基金都在支持这方面的研究， 国内外已有一些这方面的软件付诸实用，如美国的RVmaster，德国的VPmax， 以及清华大学，东北大学的产品等。但效果都不很理想．还未能达到人们企盼的效果。
2 计算机美术与设计
2．1 计算机美术的发展
1952年．美国的Ben ．Laposke用模拟计算机做的波型图《电子抽象画》预示着电脑美术的开始(比计算机图形学的正式确立还要早)。计算机美术的发展可分为三个阶段：
(1)早期探索阶段(1952 1968年)主创人员大部分为科学家和工程师，作品以平面几何图形为主。1963年美国《计算机与自动化》杂志开始举办年度“计算机美术比赛”。
代表作品：1960年Wiuiam Ferrter为波音公司制作的人体工程学实验动态模拟．模拟飞行员在飞机中各种情况；1963年Kenneth Know Iton的打印机作品《裸体》。1967年日本GTG小组的《回到方块》。
(2)中期应用阶段(1968年～1983年)以1968年伦敦第一次世界计算机美术大展一“控制论珍宝 (Cybernehic Serendipity1为标志，进入世界性研究与应用阶段；计算机与计算机图形技术逐步成熟， 一些大学开始设置相关课题， 出现了一些CAD应用系统和成果， 三维造型系统产生并逐渐完善。代表作品：1983年美国IBM 研究所Richerd Voss设计出分形山(可到网站“分形频道hrtp：ttfracta1．126．tom 中查找有关“分形”的知识)
(3)应用与普及阶段(1984年～现在)以微机和工作站为平台的个人计算机图形系统逐渐走向成熟， 大批商业性美术(设计)软件面市； 以苹果公司的MAC 机和图形化系统软件为代表的桌面创意系统被广泛接受，CAD成为美术设计领域的重要组成部分。代表作品：1990年Jefrey Shaw的交互图形作品“易读的城市f The legible city) 。
2．2 计算机设计学(Computer Des i gn i cs)
包括三个方面：环境设计(建筑、汽车)、视觉传达设计(包装)、产品设计。
CAD对艺术的介入，分三个应用层次：
(1)计算机图形作为系统设计手段的一种强化和替代； 效果是这个层次的核心(高精度、高速度、高存储)。
(2)计算机图形作为新的表现形式和新的形象资源。
(3)计算机图形作为一种设计方法和观念。
3 计算机动画艺术
3．1 历史的回顾
计算机动画技术的发展是和许多其它学科的发展密切相关的。计算机图形学、计算机绘画、计算机音乐、计算机辅助设计、电影技术、电视技术、计算机软件和硬件技术等众多学科的最新成果都对计算机动画技术的研究和发展起着十分重要的推动作用50年代到60年代之间，大部分的计算机绘画艺术作品都是在打印机和绘图仪上产生的。一直到60年代后期，才出现利用计算机显示点阵的特性，通过精心地设计图案来进行计算机艺术创造的活动。
70年代开始．计算机艺术走向繁荣和成熟 1973 年，在东京索尼公司举办了“首
届国际计算机艺术展览会”80年代至今，计算机艺术的发展速度远远超出了人们的想象 在代表计算机图形研究最高水平的历届SIGGRAPH年会上，精彩的计算机艺术作品层出不穷。另外，在此期间的奥斯卡奖的获奖名单中，采用计算机特技制作电影频频上榜，大有舍我其谁的感觉。在中国，首届计算机艺术研讨会和作品展示活动于1995年在北京举行 它总结了近年来计算机艺术在中国的发展，对未来的工作起到了重要的推动作用
3．2 计算机动画在电影特技中的应用
计算机动画的一个重要应用就是制作电影特技 可以说电影特技的发展和计算机动画的发展是相互促进的。1987年由著名的计算机动画专家塔尔曼夫妇领导的MIRA 实验室制作了一部七分钟的计算机动画片《相会在蒙特利尔》 再现了国际影星玛丽莲•梦露的风采。1988年，美国电影《谁陷害了兔子罗杰》 (Who Framed Roger Rabbit?)中二维动画人物和真实演员的完美结合，令人膛目结舌、叹为观止 其中用了不少计算机动画处理。1991年美国电影《终结者II：世界末日》展现了奇妙的计算机技术。此外，还有《侏罗纪公园》(Jurassic Park)、《狮子王》、《玩具总动员》(Toy Story)等。
3．3 国内情况
我国的计算机动画技术起步较晚。1990年的第11届亚洲运动会上，首次采用了计算机三维动画技术来制作有关的电视节目片头。从那时起，计算机动画技术在国内影视制作方面得到了讯速的发展， 继而以3D Studio 为代表的三维动画微机软什和以Photostyler、Photoshop等为代表的微机二维平面设计软件的普及，对我国计算机动画技术的应用起到了推波助谰的作用。
计算机动画的应用领域十分宽广 除了用来制作影视作品外， 在科学研究、视觉模拟、电子游戏、工业设计、教学训练、写真仿真、过程控制、平面绘画、建筑设计等许多方面都有重要应用，如军事战术模拟
4 科学计算可视化
科学计算的可视化是发达国家八十年代后期提出并发展起来的一门新兴技术，它将科学计算过程中及计算结果的数据转换为几何图形及图象信息在屏幕上显示出来并进行交互处理，成为发现和理解科学计算过程中各种现象的有力工具。
1987年2月英国国家科学基金会在华盛顿召开了有关科学计算可视化的首次会议。会议一致认为“将图形和图象技术应用于科学计算是一个全新的领域” 科学家们不仅
需要分析由计算机得出的计算数据，而且需要了解在计算机过程中数据的变化。会议将这一技术定名为“科学计算可视化(Visualization in Scientific Computing)”。科学计算可视化将图形生成技术图象理解技术结合在一起， 它即可理解送入计算机的图象数据．也可以从复杂的多维数据中产生图形。它涉及到下列相互独立的几个领域：计算机图形学、图象处理、计算机视觉、计算机辅助设计及交互技术等。科学计算可视按其实现的功能来分， 可以分为三个档次：(1)结果数据的后处理；(2)结果数据的实时跟踪处理及显示；(3)结果数据的实时显示及交互处理。
4．1 国外科学计算可视化现状
(1)分布式虚拟风洞
这是美国国家宇航局(Ames)研究中心的研究项目，包括连接到一台超能计算机上的两个虚拟屏幕。这一共享的分布式虚拟环境用来实现三维不稳定流场。两个人协同工作， 可在一个环境中从不同视点和观察方向同一流场数据。
(2)PHTHFINDER
这是美国国家超级计算机应用中心(NCSA)的研究项目． 是在交互分布环境下研究大气流体的软件。PHTHFINDER通过多个相联系的模型来研究暴风雨。
(3)狗心脏CT数据的动态显示
这也是NCSA的研究项目，它利用远程的并行计算资源．用体绘制技术实现CT扫描三维数据场动态显示。其具体内容是显示一个狗的心脏跳动周期的动态图像。
(4)燃烧过程动态模型的可视化
这是美国西北大学的研究项目．可以显示发生在非烧热的气体燃烧中复杂的空问瞬态图象。火焰位于两个同心圆柱之间．可燃混合气体从内圆柱注入，燃烧所生成的物质通过外圆柱送出。
(5)胚胎的可视化
依利诺大学芝加哥分校研制了一个在工作站和超级计算机上实现的可视亿应用软件。其内容是对一个七周的人类胚胎实现交互的三维显示， 是由卫生和医学国家博物馆所得到的数据重构而成的。这一项目表示了对人类形态数据实现远程访问和在网络资源中实现分布计算的可能性。最近美国还将做整个人体的可视化， 他们将两个自愿者(一男一女)做成了切片，男的被切了1780片， 厚度约1毫米，女的被切了5400片， 厚度约O．3毫米，数据量很大。概括起来有以下几点：
(1)科学计算可视化技l术在美国的著名国家实验室及大学中已经从研究走向应用，应用范围涉及天体物理、生物学、气象学、空气动力学、数学、医学图象等领域。科学计算可视化的技术水平正在从后处理向实时跟踪和交互控制发展。
(2)美国在实现科学计算可视化时， 已经将超级计算机、光纤高速网、高性能工作站及虚拟环境四者结合起来，显示了这一领域技术发展的重要方向。就三维数据场的显示算法而言，当数据场分布密集而规则时(如cT扫描数据)多采用体绘制技术，这种算法效果好，但计算费时。对于数据场分布稀疏，或分布不规则的应用领域， 如天体物理、气象学多采用构造中间几何图象的方法，这种方法生成图象速度快，较易作到实时交互处理。
5 虚拟现实
“虚拟现实”(Virbual ReMity)- 词是由美国喷气推动实验室(VPL)的创始人拉尼尔(Jaron Lanier)首先提出的 在克鲁格(Myren Kruege)70年代中早期实验里．被称为 人工现实”(Artificial reality)；而在吉布森(William Gibson)l984 年出版的科幻小说Neuremanccr里，又被称为“可控空间”(Cyberspaee)。虚拟现实， 也育人称之为虚拟环境(Virtual Environment)是美国国家航空和航天局及军事部门为模拟而开发的一门高新技术 它利用计算机图形产生器，位置跟踪器，多功能传感器和控制器等有效地模拟实际场景和情形，从而能够使观察者产生一种真实的身临其境的感觉虚拟环境由硬件和软件组成，硬件部分主要包括：传感器(Sensors)、印象器(Efeeter)和连接侍感器与印象器 产生模拟物理环境的特殊硬件。利用虚拟现实技术产生虚拟现实环境的软件需完成以下三个功能：建立作用器(Actors)以及物体的外形和动力学模型：建立物体之间以及周围环境之间接照牛顿运动定律所决定的相互作用；描述周围环境的内容特性
5．1 虚拟现实技术的应用
5．1.1用于脑外科规划的双手操作空间接口工具
最近，美国弗尼亚大学推出了一种能用于脑外科规划的被称为Netra的双手操作空间接口工具 根据脑外科医生的工作环境和习惯，该系统采用一种外形象人头的控制器。脑外科医生可以根据他们的职业习惯，通过转动外形象人头的控制器， 来方便地观察人脑的不部位， 同时通过右手控制面板的平面来控制人脑的剥面的扫描井能根据CT或强磁共振图像所产生的主体脑模型显示所需得到观察视点着色后的真实图像
5．1．2虚拟环境用于恐高症治疗
英国研制的一个虚拟现实系统可以产生以下虚拟环境：① 透明的玻璃电梯，② 高层建筑阳台．@位于蛱咎之上的索桥。为了增加真实的感觉，患者除了佩戴能够产生三维立体景象的头盔式显示器外，还必须站在一个特制的框架内。调节电梯、．阳台和索桥的高度就可以产生不同程度的刺激。
5.1．3虚拟风洞
德国信息技术国家研究中心的克鲁格等人建立了一个所谓的“虚拟风嗣 ，用以代替风洞实验(因风洞实验成本高，且实验难以控制)。在虚拟风洞中，其模拟的数据来自超级计算机或高性能工作站上运行的有限元程序。利用虎拟风洞，观测者通过佩戴液晶开关眼镜可以方便地对于给定的点和线进行观察，而且还可以通过放大的方式进行更细致的研究，大大方便了人们对于物体动力中特性的研究。
5.1．4封闭式战斗作战训练器
封闭式战斗作战训练器(CCTT)是马斯塔格利等人为美军研制的用于坦克和机械化步兵在实际地形上进行演习的模拟装置。它与通常的虚拟环境和模拟器不同，它需要建立的是适用于军队训练的大规模复杂的虚拟环境。
5.1．5虚拟现实技术在建筑设计中应用
虚拟现实技术还被广泛用于建筑设计。克鲁格等将他们设计的未来建筑显现在他们发明的虚拟工作平台上，建筑学家们聚集在一起透过所佩戴的液晶眼镜，可以看到设计的立体建筑，井方便地增添或移去建筑的一部分或其它物体。同时也可以通过数据手套来设置不同的光源．模拟不同时间的日光和月光．观察在不同光线下所设计建筑的美感以及与整个环境的协调性。
总之．虚拟现实技术是一门多学科交叉和综合集成的新技术。因此， 它的发展将取决于相关科学技术的发展和进步 虚拟现实技术最基本的要求就是反映的实时性和场景的真实性。但一般来说，实时性与真实性往往是相互矛盾的。
5．2 多通道用户界面
用户界面是计算机系统中人与计算机之间相互通讯的重要组成部分。八十年代以WIMP(窗口、图符、菜单、鼠标)为基础的图形用户界面(GUD极大地改善了计算机的可用性、可学性和有效性，迅速代替了命令行为代表的字符界面，成为当今计算机用户界面的主流。以用户为中心的系统设计思想．增进人机交互的自然性，提高人机交互的效率和带宽是用户界面的研究方向。于是提出了多通道用户界面的思想，它包括语言、姿势输入、头部跟踪、视觉跟踪、立体显示、三维交互技术、感觉反馈及自然语言界面等。可以这样说人体的表面就是人机界面。人体的任何部分都应成为人机对话的通道。虚拟现实显示是关键所在，这不仅要求软件来实现，更主要的是硬件上的实现。概括起来虚拟现实的人机交互通道可分为两个方面：主要的感觉通道和主要作用通道。多通道用户界面强调：
(1)多个交互通道，如眼一语言一手势等。
(2)交互的双向性．如果每个通道兼有输入／输出
(3)交互不一定是在同一通道中完成．例如， 眼和耳都可以接受信息．但有明显的区别。眼永远是主动的， 即主动地去获取信息，耳永远是被动的，有些信息不管你愿不愿听，总要输到耳朵中，这就要求在具体的交互中具体选择交互通道。计算机图形学中各个领域的发展各有各自的特点， 但总起来说是以虚拟现实为导向
和目的的。虚拟现实的发展要求必将带动计算机图形学各学科的发展． 同样虚拟现实的发展也将依赖于其他学科的发展，计算机图形前景诱人。形势逼人(我国还比较落后)，但通过努力还是可以缩短差距的。

计算机图形学三:光栅化

经过变换之后,不管是正交投影还是透视投影,都被变换成[-1,1]的立方体,接下来就是要绘制在屏幕上,叫做光栅化

1.相机的可视面,宽高,可以得到长宽比
(field of view视场角),根据垂直可视角度fovY和长宽比可以得到水平可视角度fovX

1.右边是视椎的近平面,点(1,t,n)与z轴的夹角是fovY/2
2.t是z的值,b是-t,近平面的高就是2t,r就是x的值,l是-r,近平面的宽就是2r
3.于是可以得到右边两个等式

1.左下角是原点,每个像素用(x,y)整数表示,图中蓝色像素是(2,1)
2.像素的宽高是1,像素的中心是(x+0.5,y+0.5)
3.屏幕的范围是从(0,0)到(width,height)

1.忽略z,实质还是一次平移加一次缩放
2.因为MVP得到的是中心在原点,所以要先平移,让左下角位于原点,然后把x和y拉伸到屏幕的大小

不管是二维还是三维,图形都可以分解成一定数量的三角形

1.实质就是判断点否在三角形内
2.定义一个函数inside(tri,x,y)来输出是否在三角形内,然后遍历整个屏幕中的像素

1.利用向量的叉乘,p2p0 x p2q,p0p1 x p0q,p1p2 x p1q三个结果如果是同号的,则在三角形内,否则在三角形外

在边缘上的点再不同情况下可以算也可以不算.

1.将三角形包围在内的矩形叫做bounding box
2.p1,p2,p3中取maxX和maxY,就得到一个优化后的bounding box,可以提高效率,除此之外还有很多优化方案

三角形光栅化之后,由于像素点本事有大小,因此就会产生锯齿(Aliasing)

锯齿产生的原因是采样率的问题,采样的概念在图片,视频.音频中通用,低采样率可以降低质量,加快处理速度,但是会产生走样(Artifacts),锯齿便是其中一种情况.
显示器会在刷新的时候隔行刷新,例如第一帧刷新奇数行第二帧刷新偶数行,以此提高效率,但是会在一定程度上造成走样,或者叫做瑕疵.
上图中叫做摩尔纹,是采样的时候,为了降低质量去除奇数行或者偶数行像素产生的.

信号变换的太快以至于采样的速度很不上,就造成了Artifacts

先对场景,或者说信号进行模糊(滤波)处理,然后再采样,可以在一定程度上反走样
注意如果先采样,再做模糊是达不到效果的

图二中:
同样的采样频率,信号频率越快,就越会走样,上面的根据采样可以大概的还原出信号函数,但是下面的已经完全不能还原了
图三中:
在蓝色函数中进行采样,采样之后还原,还原出来的是显然只能是黑色函数,和原本的蓝色已经差的太远;也可以理解成,用同样的采样频率去采样两种频率的信号,结果却完全相同

傅里叶变换可以把时域变成频域:
1.左边的图像,叫做时域,右边的图叫做频域,是左边的图经过傅里叶变换生成的
2.右边图像的信息由亮度在不同的位置表示出来,外围的是高频,中心的是低频
3.水平和数值的十字高亮,是因为图片不是重复信号,没有时间信息,因此处理的时候会把图片进行平铺,一张接一张,当图像切换边界的时候,会产生剧烈的变化,从高频到低频全部都产生了变化,就出现了十字高亮

去除低频信息:
1.将右边的中心低频信息抹去,逆傅里叶变换,从右向左重新生成图片,叫做高通滤波,也就是只有高频信息可以通过
2.由此可见,只剩下边缘,或者说边界,就是颜色和纹理等等细节发生剧烈变化的时候,就对应着高频的信息.

去除高频信息:
1.低通滤波,图像的边界已经看不到了,只剩下色块表示的低频信息

选择性的去除不同的频率区域:
1.产生不同的效果,图一去除了最低频的色块和高频的边缘,图二去除了大量低频的色块,和高频的信息,通过这种控制,可以得到不同程度的细节信息

卷积Convolution:
1.首先是一个一维的信号,方便理解
2.然后是一个过滤器,过滤器从左向右移动,每次移动一个单位,移动之后计算过滤器中心对应的信号值,计算加权平均值,然后写入采样,最终得到一个采样结果
3.卷积就是模糊操作

1.把信号(图)用滤波器做卷积(图变成另一张)
2.上一步等效于,把图通过傅里叶变换,生成频域,再把滤波器也傅里叶变换,两者相乘,最后再逆傅里叶变换,就得到了和1相同的另一张图

低通滤波器:
1.每个像素周围八个像素都乘1,再加起来,然后除上9
2.这个box越大,图像越模糊,如果是最小的box,则相当于没做滤波,图像就没变化
3.上图两个盒子,是时域图像,也就是黑白色块,右边频域图

MSAA抗锯齿:
把一个像素点细分成4个,甚至16个,通过三角形覆盖的点个数,取一个百分比,占三个就是75%,占一个就是25%

FXAA:采样生成图片之后,通过图像处理,把锯齿给替换掉,效率很高
TAA:把MSAA的样本分布在时间上,复用前面帧的处理
DLSS:深度学习超采样(超分辨率),50x50的图片放到200x200需要补充像素,因此功能就是放大图片

后画的东西会覆盖先画的东西,计算机绘制沿用画家算法的时候也是这么做的,远近或者说遮挡关系,叫做深度关系

一种互相遮挡的情况,画家算法无法解决这种场景.

深度缓存算法:
1.前面说到三个互相遮挡的三角形,无法确定深度关系,所以换个角度,去确定每个像素的深度,生成渲染后的图片的同时,也生成一张用于保存每个像素深度信息的图

1.左边是渲染后图
2.右边是深度图,离相机越近的点,颜色越黑
3.假设首先只有地板,地板的深度图是近黑远白,现在添加一个图中的镂空立方体进去,像素点a原本显示的地板有一个深度x,现在点a也同时处在立方体上,立方体给了a另一个深度y,根据x和y就可以决定地板和立方体的遮挡关系

1.首先将场景分解成一定数量的三角形
2.将三角形全部光栅化
3.一开始所有的像素深度缓存值是无限大,也就是最远,遍历所有三角形的所有像素,然后和深度图的所有像素点对比,如果深度比像素存储的深度要小,说明应该要覆盖原来的像素,就把深度重新写到这个像素中.
4.这个算法与顺序无关,也没有做排序,只是在记录一个最小值,大的值不做任何处理,因此复杂度仅为O(n)

1.R代表无限大
2.5比R小,则重新写入
3.加入第二个三角形,跟R和5相比,比5大要被原来的三角形遮挡,比5小的会遮挡原来的三角形
4.这两个三角形插入到了一起,互相遮挡一部分

李启虎的人物简介

李启虎，中国杰出的水声信号处理和声纳设计专家。现任中国科学院院士、中国科学院声学研究所研究员，厦门大学通信工程系教授、博士生导师。李启虎院士长期从事信号处理理论和声纳设计、研制工作。曾任中国科学院声学研究所所长。 李启虎院士结合我国浅海声传播的的特点，创造性地应用信息论、数字信号处理、水声工程等理论，解决了一系列水声信号处理中的问题，为我国海军声纳装备的现代化作出了重要贡献。研究了自适应波束成形的稳态特性，给出了用频率域最优传输函数求解波束指向性的表达式，给出了在海洋噪声背景下检测微弱信号的增益计算方法，解决了在时间上的非平稳、在空间上的不均匀的噪声场对经典理论应作的修正的问题，提出了指导声纳设计的重要依据——声纳方程的一种新的表达方式。在水下目标的被动检测中提出利用声信号的相位信息估计目标方位的新方法，还提出了用自适应阵处理方法完全分离在空间上不重叠的多个点源信号的新算法。在数字声呐设计中首次提出动态波束成形、可编程数字滤波、变采样率运算、类卡尔曼滤波和灰度变换技术，并提出用聚类分析方法设计用于水下目标识别的简易专家系统，对推动我国数字声纳的发展起到了良好的作用。1997年当选为中国科学院院士。1984至1986年应美国普林斯顿大学邀请在美国工作近两年。1976年因参加自适应滤波的研究而获得中国科学院重大科技成果一等奖；1978年因参加001岸用声纳站的研究而获得全国科学大会一等奖；1984年因负责262声纳研制而获得六机部科技进步奖。发表论文数十篇，其中有：《声纳设计中的计算机模拟技术》、《自适应阵信号分离理论》等。专著有《数字式声纳设计原理》、《声纳信号处理引论》、《计算机图形学》（合作编译）等。 2007年4月26日，《科学与无神论》记者采访了中国科学院院士李启虎研究员。李院士是水声信号处理和声纳设计专家，多年从事信号处理和声纳设计、研制工作，曾任中科院声学研究所所长。在长期科学研究工作中，李院士深深体会到进行科学研究，首先必须要有科学态度，具备了科学态度才能进行研究；其次，科学要求的是真实，科学不能掺假。因为真正的科学的东西是需要实践检验的。