計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的重要研究方向之一，圖形學(xué)技術(shù)也在社會(huì)生活和生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。本研究報(bào)告對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)進(jìn)行了簡(jiǎn)單梳理，包括以下內(nèi)容：

　　計(jì)算機(jī)圖形學(xué)概念。首先介紹計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的定義，接著對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展歷程進(jìn)行梳理，對(duì)我國(guó)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行介紹。

　　計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究情況。對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容，包括建模、動(dòng)畫、渲染和圖形交互以及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的相關(guān)技術(shù)算法進(jìn)行介紹。

　　計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域?qū)＜医榻B。利用 AMiner 大數(shù)據(jù)對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域?qū)＜疫M(jìn)行深入挖掘，對(duì)國(guó)內(nèi)外計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的學(xué)者進(jìn)行介紹。

　　計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用及趨勢(shì)預(yù)測(cè)。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)在現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用廣泛，目前的應(yīng)用集中在影視制作、游戲制作、虛擬現(xiàn)實(shí)、仿真技術(shù)、科學(xué)計(jì)算可視化和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造等領(lǐng)域，在介紹相關(guān)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)做出了相應(yīng)的預(yù)測(cè)。

　　什么是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)？

　　關(guān)于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的定義眾說(shuō)紛紜。IEEE 對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的定義為：Computer graphics is the art or science of producing graphical images with the aid of computer。

　　國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 ISO 將計(jì)算機(jī)圖形學(xué)定義為：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是一門研究通過(guò)計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形，并在專門顯示設(shè)備上顯示的原理方法和技術(shù)的學(xué)科。它是建立在傳統(tǒng)的圖學(xué)理論、應(yīng)用數(shù)學(xué)及計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)上的一門邊緣學(xué)科。

　　總而言之計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是研究怎樣利用計(jì)算機(jī)來(lái)顯示、生成和處理圖形的原理、方法和技術(shù)的一門學(xué)科，這里的圖形是指三維圖形的處理。

　　計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理及計(jì)算機(jī)視覺(jué)

　　計(jì)算機(jī)圖形學(xué)（computer graphics）的基本含義是使用計(jì)算機(jī)通過(guò)算法和程序在顯示設(shè)備上構(gòu)造圖形。圖形是人們通過(guò)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)和構(gòu)造出來(lái)的，不是通過(guò)攝像機(jī)、掃描儀等設(shè)備輸入的圖像。這里的圖形可以是現(xiàn)實(shí)中存在的圖形，也可以是完全虛擬構(gòu)造的圖形。以矢量圖的形式呈現(xiàn)，更強(qiáng)調(diào)場(chǎng)景的幾何表示，記錄圖形的形狀參數(shù)與屬性參數(shù)。例如，工程圖紙 （drawing），其最基本的圖形單元是點(diǎn)、線、圓/弧等，其信息包含圖元的幾何信息與屬性信息（顏色、線型、線寬等顯式屬性和層次等隱式屬性）。

　　圖像處理（image processing）則是研究圖像的分析處理過(guò)程，圖像處理研究的是圖像增加、模式識(shí)別、景物分析等，研究對(duì)象一般為二維圖像。圖像以點(diǎn)陣圖形式呈現(xiàn)，并記錄每個(gè)點(diǎn)的灰度或色彩。例如，照片、掃描圖片和由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的真實(shí)感和非真實(shí)感圖·形等，最基本的圖像單元（pels，picture elements）是點(diǎn)—像素（pixel），其信息實(shí)際上是點(diǎn)與它的屬性信息（顏色、灰度、亮度等）。

　　計(jì)算機(jī)視覺(jué)（computer vision）包括獲取、處理、分析和理解圖像或者更一般意義的真實(shí)世界的高維數(shù)據(jù)方法，它的目的是產(chǎn)生決策形式的數(shù)字或者符號(hào)信息。

　　計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和計(jì)算機(jī)視覺(jué)是同一過(guò)程的兩個(gè)方向。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)將抽象的語(yǔ)義信息轉(zhuǎn)化成圖形，計(jì)算機(jī)視覺(jué)則從圖形中提取抽象的語(yǔ)義信息，圖像處理研究的則是一個(gè)圖像或一組圖像之間的相互轉(zhuǎn)化和關(guān)系，與語(yǔ)義信息無(wú)關(guān)。

　　計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，輸入的是對(duì)虛擬場(chǎng)景的描述，通常為多邊形數(shù)組，而每個(gè)多邊形由三個(gè)頂點(diǎn)組成，每個(gè)頂點(diǎn)包括三維坐標(biāo)、貼圖坐標(biāo)、RGB 顏色等。輸出的是圖像，即二維像素?cái)?shù)組。

　　計(jì)算機(jī)視覺(jué)，輸入的是圖像或圖像序列，通常來(lái)自相機(jī)、攝像頭或視頻文件。輸出的是對(duì)于圖像序列對(duì)應(yīng)的真實(shí)世界的理解，比如檢測(cè)人臉、識(shí)別車牌。圖像處理，輸入的是圖像，輸出的也是圖像。Photoshop 中對(duì)一副圖像應(yīng)用濾鏡就是典型的一種圖像處理。常見(jiàn)操作有模糊、灰度化、增強(qiáng)對(duì)比度等。

　　盡管三者所涉及的都是運(yùn)用計(jì)算機(jī)來(lái)處理對(duì)象，但是長(zhǎng)期以來(lái)卻是屬于不同技術(shù)領(lǐng)域，近些年來(lái)，隨著多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫以及三維數(shù)據(jù)場(chǎng)顯示技術(shù)等的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺(jué)結(jié)合日益緊密，并且相互滲透。例如，三維游戲?yàn)榱嗽黾颖憩F(xiàn)力會(huì)疊加全屏的后期特效，原理就是數(shù)字圖像處理，只是將計(jì)算量放在了顯卡端；計(jì)算機(jī)視覺(jué)對(duì)需要識(shí)別的照片進(jìn)行預(yù)處理也是運(yùn)用了數(shù)字圖像處理技術(shù)；最明顯的是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR），用數(shù)字圖像處理技術(shù)進(jìn)行預(yù)處理，用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)進(jìn)行跟蹤物體的識(shí)別與姿態(tài)獲取，用圖形學(xué)技術(shù)進(jìn)行虛擬三維物體的疊加和顯示。