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計算機圖形學(xué)論文范文第1篇

1. 計算機圖形學(xué)

1.1 計算機圖形學(xué)概述

我們現(xiàn)代人生活在各種各樣的信息之中，如何應(yīng)用計算機處理信息，處理圖形成為了一個越來越重要的課題。本論文所要介紹的計算機圖形技術(shù)，是計算機領(lǐng)域的熱門領(lǐng)域之一，它是同電子硬件和計算機的周邊設(shè)備一同發(fā)展而來。隨著人類在航空航天、軍事和通信等領(lǐng)域的突破，計算機圖形學(xué)也得到了很快的發(fā)展。

計算機圖形學(xué)是一門實用計算機產(chǎn)生、顯示以及處理圖形界面的知識體系。計算機圖形學(xué)已經(jīng)變得越來越重要，主要原因是：人們接收和發(fā)出信息，圖形是很好的一種傳遞信息的方式。一個圖形本身，就具有很豐富的信息，人們根據(jù)圖形能夠很自然快速地與外界進行交流。

1.2 計算機圖形學(xué)研究熱點

計算機圖形學(xué)主要研究以下三個方面的內(nèi)容。第一：隱藏線（面）的消除；第二：基本曲線的裁剪以及繪制；第三：現(xiàn)代圖形學(xué)熱點研究的內(nèi)容，主要是虛擬現(xiàn)實技術(shù)、可視化、三維立體的重建等等。

由于在一個圖形應(yīng)用或圖形軟件中要大量重復(fù)調(diào)用這些基礎(chǔ)算法，因此在這方面的任何進步都會對整個圖形系統(tǒng)產(chǎn)生很大的影響。計算機圖形學(xué)的基礎(chǔ)算法經(jīng)過人們幾十年的研究，己比較成熟。但每一個進步對解決圖形技術(shù)所面臨的存儲、傳輸、顯示等問題都有很大的幫助。

2. 基礎(chǔ)算法的研究

2.1 多邊形裁剪算法

裁剪是處理圖形一種很基礎(chǔ)的方法，常見的裁剪操作主要有將不同的圖形裁剪拼接形成新的圖形。我們可以看出，裁剪算法在計算機圖形學(xué)中是一種十分基礎(chǔ)但是卻又十分重要的操作[1]。

本論文所提到的裁剪方法，主要是針對凸多邊形的。裁剪方法主要可以分為四個方法：中點算法、CS算法、CB算法、梁B算法。

（1）CS算法是Cohen-Sutherland的一種分區(qū)編碼算法[2]。CS算法以前是計算機圖形學(xué)中很重要的一種算法。CS算法對線段可以分為以下三種情況：窗內(nèi)、窗外以及其它情況。我們在使用CS算法的時候，需要判斷線段兩端端點的編碼，進而判斷窗口和線段之間的位置關(guān)系，這種算法的缺點是對于判斷所做的工作比其他算法多。端點編碼檢查算法的核心代碼如下：

end point code algorithm

P1 and P2 are the end points of the line

xL，xn，yT，yB are the left， right， top and bottom window coordinates calculate the end point codes

put the codes for each end into 1*4 arrays called P1code and P2code

first end point： P1

if x1 < xL then P1code（4） = 1 else P1code（4） = 0

if x1 > xR then P1code（3） = 1 else P1code（3） = 0

if y1 < yB then P1code（2） = 1 else P1code（2） = 0

if y1 < yT then P1code（1） = 1 else P1code（1） = 0

second end point： P2

if x2 < xL then P1code（4） = 1 else P1code（4） = 0

if x2 > xR then P1code（3） = 1 else P1code（3） = 0

if y2 < yB then P1code（2） = 1 else P1code（2） = 0

if y2 < yT then P1code（1） = 1 else P1code（1） = 0

finish

（2）中點算法是基于硬件實現(xiàn)的。重點算法同樣把窗口和線段的關(guān)系分成三種情況：窗內(nèi)、窗外以及其它情況。對于窗內(nèi)和窗外這兩種情況，中點算法和CS算法的處理方法相同；對于第三種情況，中點算法簡單地將線段分成兩段。中點算法是基于硬件的，所以算法比較簡單，相對于用軟件來實現(xiàn)，更偏重于用硬件來實現(xiàn)。

（3）CB算法能夠裁剪任意一種凸多邊形的窗口。CB算法會將交點簡化成上下兩組，主要判斷的方法是：直線段的方向矢量和窗口邊法矢量的點積是否大于零。CB算法會取上組部分最小的交點以及下組最大的交點，作為可見部分的端點。由于CB算法更適用于一般情況，所以CB算法的運算更加復(fù)雜。

（4）梁B算法在四種方法中，運算速度最快。但是在某些特殊情況下，梁B算法也需要進行大量的運算。

四種基礎(chǔ)算法的適用情況，如表2-1所示。

2.2 逐點生成算法

上一小節(jié)主要介紹了圖像的裁剪，本小節(jié)的逐點生成算法主要著重于研究圖形曲線的繪制。由于任何圖像都是根據(jù)圖形而來，而任何圖形都需要繪制，所以圖形曲線的繪制也是一項非常基礎(chǔ)性的研究課題。

科學(xué)家最開始采用幾何算法作為繪圖算法，這是因為以前的圖形顯示器都是掃描類型的顯示器。目前這種算法已經(jīng)很少采用，但是在工程制圖的繪制過程中，受到各方面的限制，我們往往不得不采取這種方法。這種算法的基本思想就是：步長之間的兩個點，采取直線的方法連接。但是由于步長很小，我們實際看起來就是一條曲線。由于繪制條件以及算法本身的限制，這類算法有著自身的缺點：運算量非常大而且繪制不夠精細。

不同于曲線的幾何算法，像素級生成算法是一種全新的基于計算機的算法，這種算法主要分成兩種。第一種是對參數(shù)方程進行求導(dǎo)，進而計算出小于或等于一個像素迭代步長的距離的點。這類算法的優(yōu)點是能夠適用于大多數(shù)曲線的繪制；這類算法的缺點是計算量很大，而且會造成多余的計算。第二種是根據(jù)曲線的隱式方程，找出曲線走向中下一個像素中最近的點。正是由于采用了這種原理進行曲線繪制，所以曲線的誤差在一個像素范圍內(nèi)。這類算法的優(yōu)點是速度快，因為每一次的步長都是一個像素點的距離；這類算法的缺點是適用范圍狹窄[3]。

3. 結(jié)論

我們現(xiàn)代人生活在各種各樣的信息之中，如何應(yīng)用計算機處理信息，處理圖形成為了一個越來越重要的課題。本論文主要介紹了計算機圖形學(xué)，以及兩種基礎(chǔ)算法：多邊形裁剪算法和逐點生成算法。對于這些基礎(chǔ)算法的研究，對提高計算機圖形系統(tǒng)系能具有重要的意義。

參考文獻

[1]高云 計算機圖形學(xué)若干基礎(chǔ)算法的研究[J] 沈陽工業(yè)大學(xué)，2002.

[2]沈穎，宋文強 計算機圖形學(xué)的基本算法實現(xiàn)研究[J] 電腦知識與技術(shù)，2009，17（5）：4518-4519.

計算機圖形學(xué)論文范文第2篇

關(guān)鍵詞：計算機圖形學(xué)；實驗；教學(xué)研討

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B

計算機圖形學(xué)是一門理論與實驗并重的學(xué)科。從理論方面看，該學(xué)科主要涉及與圖形相關(guān)的概念和算法，和數(shù)

學(xué)、物理等相關(guān)學(xué)科的關(guān)系緊密，學(xué)起來有一定的難度。而實驗是理論教學(xué)的深化與補充，是抽象轉(zhuǎn)化為具體的方式，是晦澀難懂的公式變?yōu)榛钌嬅娴倪^程。通過實驗，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力，而且對于建立學(xué)生自信心、培養(yǎng)學(xué)生興趣也起至關(guān)重要的作用。學(xué)生對該課程是既喜歡又擔心學(xué)起來難度太大，如何上好第一次課，改變學(xué)生的態(tài)度，如何安排教學(xué)內(nèi)容和實驗環(huán)節(jié)，使學(xué)生既易于接受又能反映計算機圖形學(xué)的基礎(chǔ)知識和最新知識。本文針對這些問題，結(jié)合教學(xué)中的實際情況淺談一下自己的看法和體會。

1課程內(nèi)容介紹

在多數(shù)人的印象中，計算機圖形學(xué)和其它專業(yè)課相比較，數(shù)學(xué)公式太多，難以學(xué)習(xí)和理解。但是由于它的諸多應(yīng)用非常具有吸引力，尤其它是大家所感興趣的游戲和動畫的基礎(chǔ)，很多學(xué)生又想接觸它。如何加強學(xué)生的這個念

頭，第一次課非常關(guān)鍵，它在很大程度上決定了學(xué)生是否選學(xué)這門課。圖形學(xué)的理論雖然抽象，但是所表示的內(nèi)容卻形象，可以以此作為突破口。我們知道被稱為“圖形學(xué)之父”的Sutherland博士論文答辯時，將所研究的內(nèi)容制作一部電影，邊放映邊講解，大獲成功。所以我覺得可以從一個動畫短片或游戲片段出發(fā)，將所涉及的圖形學(xué)知識融會貫通起來。因為在沒學(xué)習(xí)圖形學(xué)之前，學(xué)生很難建立圖形學(xué)知識和游戲動畫之間的聯(lián)系。他們只知道圖形學(xué)理論很抽象，游戲動畫很容易吸引學(xué)生眼球，而且也知道它們之間的關(guān)系很緊密，但具體有什么聯(lián)系卻不是很清楚。我們可以從此出發(fā)，引出圖形學(xué)的相關(guān)知識，讓學(xué)生在不知不覺中了解圖形學(xué)，接受圖形學(xué)。這樣輕松建立了相關(guān)知識點與實際應(yīng)用的聯(lián)系，也解答了學(xué)生學(xué)有何用的疑問。

現(xiàn)以動畫短片《棋逢敵手》(Geri's Game)為例來說明如何引出圖形學(xué)內(nèi)容。該短片講述的是Geri老頭在公園跟自己下棋的事，故事情節(jié)生動，動畫效果惟妙惟肖，很具吸引力。學(xué)生非常感興趣，這是怎么做的，采用什么技術(shù)，Geri老頭是怎么得到的等等一系列問題。我們便可以問題為導(dǎo)向一一解釋給學(xué)生。Geri老頭采用的是一種稱為Catmull－Clark的細分曲面造型技術(shù)，在造型之前需要準備數(shù)據(jù)，所謂巧婦難為無米之炊，一般這樣的數(shù)據(jù)是先建立一個實物的模型，然后通過三維激光掃描儀獲取的。三維掃描儀掃描實物的表面數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)量大，而且?guī)в性胍?，所以需要做去噪，簡化等處理。簡化后得到Geri老頭的表面骨架，然后再采用細分曲面造型技術(shù)獲取光滑逼真的模型。細分造型是一種逐層加細技術(shù)，如圖1所示，圖1(a)-(c)是不同層次的效果。從中可以看出圖(c)圖形的光滑效果最好，而圖(a)最差。但是圖(c)的數(shù)據(jù)量最大，這就需要根據(jù)不同情況選擇不同的圖形，如圖2所示，當圖形距離我們較遠時可以選擇精度不高的(a)圖形，而較近時選擇(c)圖形。在游戲動畫方面，對速度要求高，而對圖形逼真性的要求相對低，這時可以選擇數(shù)據(jù)量小的圖形。這樣通過圖形展示給學(xué)生以感性的認識，一方面易于接受，易于理解，另一方面也能增加學(xué)習(xí)的興趣。另外，形象逼真的圖形采用真實感繪制技術(shù)，場景遠近變化利用了圖形變換的知識等等。一個短篇，基本上把圖形學(xué)的相關(guān)內(nèi)容都包括了，我們還可以再結(jié)合其它一些具體生動的圖形動畫介紹給學(xué)生。實際上，在圖形學(xué)授課的各個環(huán)節(jié)，為了調(diào)節(jié)枯燥的數(shù)學(xué)公式，都可以演示一些相關(guān)內(nèi)容的圖形，也所謂的多媒體教學(xué)，在這方面，圖形學(xué)應(yīng)該更有優(yōu)勢。

2理論與實踐并重

對計算機圖形學(xué)這樣的專業(yè)課而言，理論的學(xué)習(xí)離不開實踐，實驗是非常重要的一個環(huán)節(jié)。抽象的理論，乏味的數(shù)學(xué)公式，如果不和實驗結(jié)合，學(xué)生是體會不到學(xué)習(xí)樂趣的。通過實驗，所學(xué)的知識得以鞏固，枯燥的算法與生動的圖形之間建立聯(lián)系。學(xué)生的興趣也是通過實驗建立起來的。每次實驗報告，我都會要求學(xué)生寫下心得體會，從報告可以看出，多數(shù)學(xué)生能夠在實驗中找到快樂，能夠通過實驗建立自信心，成就感。他們說做實驗很受鍛煉，知識掌握的也更牢固。當然有的學(xué)生也提到，做實驗是一件非常辛苦的事情，特別是沒有思路或者找不到錯誤時，真的很痛苦。但是成功后的滿足，特別是做出來的那一瞬間，那種心境別人無法體會。

由于計算機圖形學(xué)是專業(yè)限選課，學(xué)時不多。我們一般安排32個上課學(xué)時和16個實驗學(xué)時。為了增加學(xué)生的知識面，我們的實驗是在Sun工作站Solaris操作系統(tǒng)下采用gcc編譯器進行，編程時調(diào)用OpenGL庫中的圖形函數(shù)。通常安排4個學(xué)時熟悉這些內(nèi)容。這樣根據(jù)剩余學(xué)時安排五個小實驗：直線生成、裁剪、幾何變換、曲線生成以及真實感圖形繪制，還有一個綜合性實驗：做一個簡單的圖形系統(tǒng)。題目的要求隨著難易程度變化。直線生成算法比較簡單，學(xué)生編寫的程序應(yīng)具有通用性，適用于任何直線。裁剪算法是為了確定顯示區(qū)域內(nèi)的圖形，實驗一般要求實現(xiàn)線段裁剪算法，算法易于實現(xiàn)，考慮到易操作性，采用交互式的畫線方式，即以鼠標點擊繪圖區(qū)的位置確定線段的起點和終點，其中涉及消息映射和屏幕坐標到世界坐標轉(zhuǎn)化等相關(guān)知識。幾何變換幾乎在每個圖形系統(tǒng)或圖形應(yīng)用軟件都有使用，其主要包括旋轉(zhuǎn)、平移、縮放以及復(fù)合變換等內(nèi)容。學(xué)生對三維圖形更感興趣，尤其是較復(fù)雜的圖形。在做該實驗時，通常先介紹一些三維圖形的相關(guān)知識，包括幾何圖形表示、存儲形式以及讀文件操作等，一般以簡單的OBJ數(shù)據(jù)文件為例。然后讓學(xué)生實現(xiàn)三維圖形的幾何變換。另外，考慮到該實驗包括幾個操作，增加了菜單選擇功能。曲線曲面也是圖形學(xué)的核心內(nèi)容，生成方法有兩種：一種是逐層遞推的方法，另一種是根據(jù)參數(shù)曲線定義。學(xué)生根據(jù)自己的理解選擇不同的方法實現(xiàn)。在曲線生成的基礎(chǔ)上，增加鼠標拖動控制點改變曲線曲面形狀的功能。真實感實驗是為了增加學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，通過調(diào)用OpenGL的庫函數(shù)做出一些漂亮的效果，讓學(xué)生感覺到圖形學(xué)功能很強大，一些看似復(fù)雜的效果實現(xiàn)起來也簡單，只需調(diào)用OpenGL中現(xiàn)成的庫函數(shù)。綜合性實驗報告我也鼓勵學(xué)生做一些自己感興趣的東西，比如有的學(xué)生對游戲很感興趣，基礎(chǔ)也較好，想做一個小游戲，我是完全許可的。應(yīng)該來說，安排的實驗任務(wù)重，覆蓋內(nèi)容多，在有限學(xué)時內(nèi)完成這些實驗是不可能的，需要學(xué)生在課外做許多準備工作。而且，有些知識點較難，學(xué)生難以消化。針對這種情況，實驗部分也分了解和掌握兩種情況，這樣做的一個目的就是想增加學(xué)生的知識面。

3教學(xué)內(nèi)容安排

計算機圖形學(xué)知識更新快，內(nèi)容深而廣，如何在有限的學(xué)時內(nèi)安排教學(xué)內(nèi)容，使講解的知識難度適中，既兼顧基礎(chǔ)知識又可以反映計算機圖形學(xué)的最新成果和技術(shù)，同時，既兼顧理論又兼顧實驗。另外，在學(xué)生可以接受的情況下盡可能介紹三維知識。

我們的教學(xué)內(nèi)容主要分這幾部分內(nèi)容：光柵圖形學(xué)，圖形變換，幾何造型，真實感圖形繪制。而且，各部分內(nèi)容貫穿OpenGL的相關(guān)知識。前兩部分比較基礎(chǔ)，內(nèi)容相對簡單，課時盡可能安排緊湊，理論講的相對深入。但是對于幾何造型，尤其是曲線曲面造型部分，內(nèi)容的深淺需要根據(jù)學(xué)生情況來把握。曲面難度較大，一般只介紹大致的思路及做一些演示。對于曲線，如果講得比較深入，對于基礎(chǔ)不好的學(xué)生來說也難以接受。我曾嘗試采用分段多項式的形式推導(dǎo)B樣條基函數(shù)，不少同學(xué)聽得很費力，甚至影響后面知識的學(xué)習(xí)?，F(xiàn)在講這部分內(nèi)容時，我只是介紹基函數(shù)的由來，告訴學(xué)生基函數(shù)是根據(jù)曲線的性質(zhì)和定義推導(dǎo)出來的，不是隨隨便便指定的，這樣學(xué)生比較容易接受。實際上，無論Bezier曲線或B樣條曲線，都是曲線造型技術(shù)中的經(jīng)典算法，但也存在缺點。目前比較流行的曲線造型技術(shù)是細分算法，它有很多很好的性質(zhì)，如多分辨率，應(yīng)用簡單等。由于其比較新，很多教科書中尚未介紹。一般我從應(yīng)用層的角度將三次B樣條細分和四點插值細分等典型算法介紹給學(xué)生，介紹他們的特點以及實現(xiàn)技術(shù)。真實感圖形繪制部分，涉及數(shù)學(xué)、物理、心理學(xué)等方面的知識，理論較深，不太適合本科生學(xué)習(xí)。但由于其做出來的圖形太漂亮，很具吸引力。而且，用OpenGL的庫函數(shù)實現(xiàn)并不難，所以這部分內(nèi)容我一般是介紹一些基本概念，然后做一些程序演示。一方面增加學(xué)習(xí)的興趣，另一方面讓他們意識到，有些知識盡管理論比較深，但由于有現(xiàn)成的類似OpenGL庫函數(shù)這樣的技術(shù)支撐，也容易實現(xiàn)。很多東西并不是想象的那么神秘，那么可怕。

4結(jié)語

計算機圖形學(xué)是一門理論內(nèi)容深，應(yīng)用范圍廣的課程。本文就如何組織教學(xué)內(nèi)容談了自己的見解和體會，目的在于提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生在易于接受的情況下學(xué)到更多有用的知識。實踐表明方法具有一定的可行性，普遍學(xué)生反映，通過課程的學(xué)習(xí)體會到了圖形學(xué)的博大精深，增加了圖形學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。但也有部分同學(xué)感覺有些內(nèi)容講解不夠深入，難以理解。所以，如何在有限的學(xué)時內(nèi)更好地組織教學(xué)，還有待進一步探討。相信通過學(xué)習(xí)、思考和實踐可以做得更好。

參考文獻：

[1] 唐榮錫,汪嘉業(yè),彭群生. 計算機圖形學(xué)教程(修訂版)[M]. 北京:科學(xué)出版社,2000.

[2] 周開進,王志剛. 計算機學(xué)科與數(shù)學(xué)的強相關(guān)性及其對專業(yè)教育的影響[J]. 中山大學(xué)學(xué)報論叢,2002,(6).

計算機圖形學(xué)論文范文第3篇

【關(guān)鍵詞】 三維模型 視圖 特征提取

一、引言

隨著三維掃描技術(shù)和計算機圖形學(xué)廣泛應(yīng)用于工業(yè)，機械，醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，三維模型成為一種新多媒體數(shù)據(jù)類型，面對龐大的三維模型數(shù)據(jù)庫， 幫助用戶快速準確地獲取所需三維模型，實現(xiàn)資源重用成為了計算機視覺、計算機圖形學(xué)界的一個研究熱點。如何合理地描述三維模型即特征提取成為三維模型檢索首先要解決的難點問題。同時絕大多數(shù)三維模型檢索的研究都是針對通用模型進行的. 這也使得對三維模型特征提取的研究更加復(fù)雜。現(xiàn)有的三維模型檢索技術(shù)可以分為基于統(tǒng)計特征、基于拓撲結(jié)構(gòu)、基于幾何結(jié)構(gòu)分析和基于視圖四大類。

基于統(tǒng)計特征的方法通過對三維模型的某一特征信息進行統(tǒng)計，獲得統(tǒng)計直方圖后將其量化而得到三維模型特征向量，但是大多數(shù)統(tǒng)計特征帶有隨機性， 檢索性能不穩(wěn)定。基于拓撲和結(jié)構(gòu)分析得到的特征在檢索系統(tǒng)中檢索響應(yīng)時間較長?；谝晥D將三維模型投影成多個不同視角的二維圖像，再對二維投影進行特征的提取用以描述三維模型。這種方法將復(fù)雜的三維問題轉(zhuǎn)化為較為成熟的二維圖像處理問題，降低了計算的復(fù)雜度，符合人的視覺特征，檢索性能較好?；谝晥D的三維模型特征提取一般為三個步驟模型預(yù)處理，視圖獲取，描述符提取。

二、模型預(yù)處理

對于任意三維模型，其初始空間位置、尺寸及方向具有很大的隨機性，為了對三維模型在相同尺度、相同規(guī)則下進行比較檢索，首先對其進行位置和尺寸標準化預(yù)處理。一般分為三個部分平移歸一化，旋轉(zhuǎn)歸一化，尺度歸一化。 完整的模型歸一化過程表述為如下的幾何變換。

S*R*（I-C） （2-1）

式中： s 為縮放系數(shù)；R 為對應(yīng)于PCA變換的旋轉(zhuǎn)矩陣；I 為原始模型坐標；C為坐標原點。

2.1平移歸一化

平移歸一化的目的是為了在模型上找到一個點作為新坐標系的原點，重新計算模型在新坐標系中的頂點坐標實際應(yīng)用中的三維模型往往不是密度均勻分布的模型，文獻[1]采用面積加權(quán)法來提高重心平移的魯棒性，也就是將每個點的表面積作為該頂點的權(quán)重。

2.2旋轉(zhuǎn)歸一化

旋轉(zhuǎn)歸一化的目的是為了保證模型具有一個統(tǒng)一的姿態(tài)方向，使得提取的特征具有旋轉(zhuǎn)不變性，文獻[2]對旋轉(zhuǎn)歸一化改進利用蒙特卡羅法在三維模型表面均勻采點，以此代替原來頂點。該方法的特點是能快速地按照等面積原則，在三維模型表面采樣大量的三維點數(shù)據(jù)。

2.3 尺度歸一化

為了統(tǒng)一三維模型的尺度，保證拉伸不變性，需要計算縮放因子。文獻[1]采用的方法是找到模型中距離質(zhì)心最遠的頂點，取值為這個最大距離的倒數(shù)，然后按照這個系數(shù)進行縮放。

三、視圖獲取

模型預(yù)處理完成后需要進行視圖提取，按照提取的視圖是否進行二次選擇可分為：最優(yōu)視圖提取和多視圖提取.

3.1多視圖提取

多視圖提取一般將模型放在球體或正方體盒內(nèi)，在不同角度攝取二維深度圖像，Min[3]等人提出使用三維模型的二維輪廓圖描述比較模型之間的相似性。該方法從模型的正視、側(cè)視及俯視三個固定方向獲得二維投影視圖，然后對每副視圖進行輪廓特征提取。該方法由于只選擇了三個固定方向上獲取視圖。不能夠完全表達模型Chen[4]等提出一種基于光場（LightFiel Descriptor， LFD）的特征算法。首先，在正十二面體的10個頂點處捕獲二維圖像，由于正十二面體是對稱的所以只取20個頂點中的10個。每個頂點處設(shè)定10中不同的光場，這樣對于各個三維模型可以采100張圖像。對于每張圖像提取Zemike矩特征（取35個系數(shù)）和傅里葉變換特征（取10個系數(shù)），最后用4500維的特征向量來表示一個三維模型，龐大的特征向量帶來計算的困難。Shih[5]等提出了一種基于正視圖的特征提取算法，提取六個正視圖來表示三維模型，所有正視圖都是二維灰度圖形，用最小正方體盒包圍三維模型分別從前部，上部，右部，后部，下部和左部6個角度投影獲得正視圖，將每個圖形分解為L個同心正方形提取出圖形描述符。

3.2最優(yōu)視圖提取

由于產(chǎn)生的多視圖來描述模型在檢索模型時計算時間長，且有些視圖是冗余的。有些研究者會將多視圖進行最優(yōu)選擇出一組或一個最優(yōu)視圖。Cyr[6]等人提出基于形狀相似性的代表性視圖（Aspect Graph）方法。該方法首先對三維模型從不同視點得到大量視圖，然后用一組代表性視圖描述三維模型。代表性視圖通過對視圖集聚類分析，選擇那些彼此之間存在明顯差異的視圖而得到。

劉志等采用AdaBoost算法對輸入三維模型形狀特征進行相似性學(xué)習(xí)得到該模型的最優(yōu)視圖樣例，然后將輸入模型從不同視點得到的渲染視圖和最優(yōu)視圖樣例進行形狀相似性分析，以相似度最高者作為輸入模型的最優(yōu)視圖.得到的最優(yōu)視圖不僅可以有效地逼近用戶選擇結(jié)果而且具有較好的穩(wěn)定性。

四、總結(jié)

由于三維模型及其組成的三維場景能提供比二維圖像更多、更豐富的視覺感知細節(jié)。所以三維模型的檢索與復(fù)用近年來成為計算機圖形學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的一個重要研究課題。但三維模型比二維圖像特征提取更為復(fù)雜，現(xiàn)在二維圖像處理技術(shù)非常成熟所以將三維模型表達成視圖在進行處理，得到很好的模型描述符在檢索三維模型時節(jié)省時間。

參 考 文 獻

[1]基于視圖的三維模型檢索技術(shù)研究 馮毅攀 浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 2011.10.20

[2]三維模型特征提取與檢索 柳 偉 申請上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文 2008.1

[3] P. Min， J. Chen， T. Funkhouser. A 2D sketch interface for a 3D model search engine[A]. Proc of 2002 annual conference on Computer Graphics Proceedings[C]. San Autonio： ACM， 2002， 138.

[4]D.Y. Chen， X.P. Tian， Y.T. Shen. et al. On visual similarity based on 3D model retrieval[J]. Computer Graphics Forum. 2003， 22（3）： 223-232

[5] C.M. Cyr， B.B. Kimia. 3D object recognition using shape similarity-based aspect graph[A]. Proc of the 8th International Conference of Computer Vision[C]. Vancouver： ICCV， 2001， 254-261.

計算機圖形學(xué)論文范文第4篇

英文名稱：Journal of Software

主管單位：中國科學(xué)院

主辦單位：中國科學(xué)院軟件研究所

出版周期：月刊

出版地址：北京市

語

種：中文

開

本：16開

國際刊號：1000-9825

國內(nèi)刊號：11-2560/TP

郵發(fā)代號：82-367

發(fā)行范圍：國內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行

創(chuàng)刊時間：1990

期刊收錄：

SA 科學(xué)文摘(英)(2009)

CBST 科學(xué)技術(shù)文獻速報(日)(2009)

Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)

EI 工程索引(美)(2009)

中國科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(CSCD―2008)

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

中文核心期刊(2000)

中文核心期刊(1996)

中文核心期刊(1992)

期刊榮譽：

中科雙百期刊

聯(lián)系方式

計算機圖形學(xué)論文范文第5篇

論文摘要：計算科學(xué)主要講述了一種科學(xué)的思想方法，計算科學(xué)的基本概念、基本知識它的發(fā)展主線、學(xué)科分支、還有計算科學(xué)的特點、發(fā)展規(guī)律和趨勢。

引言：隨著存儲程序式通用電子計算機在上世紀40年代的誕生，和計算科學(xué)的快速發(fā)展以及取得的大量成果。計算科學(xué)這一學(xué)科也也應(yīng)運而生?！队嬎憧茖W(xué)導(dǎo)論》正如此書的名字，此書很好的詮釋了計算科學(xué)這一學(xué)科，并且指導(dǎo)了我們應(yīng)如何去學(xué)好這一學(xué)科。使得我們收獲頗多。并且讓我深深的反思了我的大學(xué)生活。正如趙老師書中所講的：“計算科學(xué)是年輕人的科學(xué)，一旦你選擇了計算科學(xué)作為你為之奮斗的專業(yè)類領(lǐng)域，就等于你選擇了一條布滿荊棘的道路。一個有志于從事計算科學(xué)研究與開發(fā)的學(xué)生，必須在大學(xué)幾年的學(xué)習(xí)中，打下堅實的基礎(chǔ)，才有可能在將來學(xué)科的高速發(fā)展中，或在計算機產(chǎn)品的開發(fā)和快速更新?lián)Q代中有所作為。

一什么是計算科學(xué)和它的來歷

計算科學(xué)主要是對描述和變換信息的算法過程，包括其理論、分析、設(shè)計、效率分析、實現(xiàn)和應(yīng)用的系統(tǒng)研究。全部計算科學(xué)的基本問題是，什么能（有效的）自動運行，什么不能（有效的）自動運行。本科學(xué)來源于對數(shù)理邏輯、計算模型、算法理論、自動計算機器的研究，形成于20世紀30年代的后期。

隨著存儲程序式通用電子計算機在上世紀40年代的誕生，人類使用自動計算裝置代替人的人工計算和手工勞動的夢想成為現(xiàn)實。計算科學(xué)的快速發(fā)展以也取得大量成果，計算科學(xué)這一學(xué)科也也應(yīng)運而生。

二計算科學(xué)的發(fā)展

a、首先先介紹圖靈機

圖靈機的發(fā)明打開了現(xiàn)代計算機的大門和發(fā)展之路。圖靈機通過一條兩端可無限延長的袋子，一個讀寫頭和一組控制讀寫頭的（控制器）組成它有一個狀態(tài)集和符號集，而此符號集一般只使用0和1兩個符號。而就是這個簡潔的結(jié)構(gòu)和運行原理隱含了存儲程序的原始思想，深刻的揭示了現(xiàn)代通用電子數(shù)字計算機的核心內(nèi)容?，F(xiàn)在通用的計算機是電子數(shù)字計算機，而電子數(shù)字計算機的發(fā)展是建立在圖靈機的基礎(chǔ)之上。他的二進制思想使計算機的制作的簡化成只需兩個穩(wěn)定態(tài)的元器件。這在今后的計算機制作上無論是二極管或集成電路上都顯示了明顯的優(yōu)越性。

b、計算機帶動的計算學(xué)科

1946年隨著現(xiàn)代意義上的電子數(shù)字計算機ENIAC的誕生。掀起了社會快速發(fā)展的嶄新一頁。計算機工作和運行就擺在了人們的面前。

1、計算機語言

我們要用計算機求解一個問題，必須事先編好程序。因此就出現(xiàn)了最早的機器指令和匯編語言。20世紀50年代后，計算機的發(fā)展步入了實用化的階段。然而，在最初的應(yīng)用中，人們普遍感到使用機器指令編制程序不僅效率低下，而且十分別扭，也不利于交流和軟件維護，復(fù)雜程序查找錯誤尤其困難，因此，軟件開發(fā)急需一種高級的類似于自然語言那樣的程序設(shè)計語言。1952年，第一個程序設(shè)計語言ShortCode出現(xiàn)。兩年后，F(xiàn)ortran問世。作為一種面向科學(xué)計算的高級程序設(shè)計語言，F(xiàn)ortran的最大功績在于牢固地樹立了高級語言的地位，并使之成為世界通用的程序設(shè)計語言。Algol60的誕生是計算機語言的研究成為一門科學(xué)的標志。該語言的文本中提出了一整套的新概念，如變量的類型說明和作用域規(guī)則、過程的遞歸性及參數(shù)傳遞機制等。而且，它是第一個用嚴格的語法規(guī)則——巴科斯范式（BNF）定義語言文法的高級語言。還有用于支持結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的PASCAL語言，適合于軍隊各方面應(yīng)用的大型通用程序設(shè)計語言ADA，支持并發(fā)程序設(shè)計的MODULA-2，支持邏輯程序設(shè)計的PROLOG語言，支持人工智能程序設(shè)計的LISP語言，支持面積對象程序變換的SMALLTALK、C等。

2、計算機系統(tǒng)和軟件開發(fā)方法

現(xiàn)代意義上的計算機絕不是一個簡單的計算機了而也包括了軟件（系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件）。各種各樣的軟件使得計算機的用途大大增強。而軟件開發(fā)也成為了一個重要課題和發(fā)展方向。軟件開發(fā)的理論基礎(chǔ)即是計算模型。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)、分布式處理和多媒體的發(fā)展。在各種高級程序設(shè)計語言中增加并發(fā)機構(gòu)以支持分布式程序設(shè)計，在語言中通過擴展繪圖子程序以支持計算機圖形學(xué)程序設(shè)計在程序設(shè)計語言中已非常的流行。之后，在模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換等接口技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的支持下，通過擴展高級語言的程序庫又實現(xiàn)了多媒體程序設(shè)計的構(gòu)想。進入20世紀90年代之后，并行計算機和分布式大規(guī)模異質(zhì)計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展又將并行程序設(shè)計語言、并行編譯程序、并行操作系統(tǒng)、并行與分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等試行軟件的開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)依然與高級語言和計算模型密切相關(guān)，如各種并行、并發(fā)程序設(shè)計語言，進程代數(shù)，PETRI網(wǎng)等，它們正是軟件開發(fā)方法和技術(shù)的研究中支持不同階段軟件開發(fā)的程序設(shè)計語言和支持這些軟件開發(fā)方法和技術(shù)的理論基礎(chǔ)----計算模型

3、計算機圖形學(xué)

在計算機的硬件的迅速發(fā)展中。隨著它的存儲容量的增大，也掀起了計算機的巨大改革。計算機圖形學(xué)、圖像處理技術(shù)的發(fā)展，促使圖形化界面的出現(xiàn)。計算機圖形學(xué)是使用計算機輔助產(chǎn)生圖形并對圖形進行處理的科學(xué)。并由此推動了計算機輔助設(shè)計（CAD）、計算機輔助教學(xué)（CAI）、計算機輔助信息處理、計算機輔助測試（CAT）等方向的發(fā)展。圖形化界面的出現(xiàn)，徹底改變了在一個黑色的DOS窗口前敲代碼輸入控制命令的時代。同時也成就了一個偉大的公司Microsoft。

4、計算機網(wǎng)絡(luò)

隨著用戶迫切需要實現(xiàn)不同計算機上的軟硬件和信息資源共享。網(wǎng)絡(luò)就在我們的需求中誕生了。網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和信息資源的交換使每臺計算都變成了網(wǎng)絡(luò)計算機。這也促進計算機的發(fā)展和廣泛應(yīng)用。

三計算機學(xué)科的主線及發(fā)展方向

圍繞著學(xué)科基本問題而展開的大量具體研究，形成學(xué)科發(fā)展的主流方向與學(xué)科發(fā)展主線和學(xué)科自身的知識組織結(jié)構(gòu)。計算學(xué)科內(nèi)容按照基礎(chǔ)理論、基本開發(fā)技術(shù)、應(yīng)用以及他們與硬件設(shè)備聯(lián)系的緊密程度分成三個層面：

1、計算科學(xué)應(yīng)用層

它包括人工智能應(yīng)用與系統(tǒng)，信息、管理與決策系統(tǒng)，移動計算，計劃可視化，科學(xué)計算機等計算機應(yīng)用的各個方向。

2、計算科學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)層

它是為應(yīng)用層提供技術(shù)和環(huán)境的一個層面，包括軟件開發(fā)方法學(xué)，計算機網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)，程序設(shè)計科學(xué)，計算機體系結(jié)構(gòu)、電子計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)。

3、計算科學(xué)的基礎(chǔ)層

它包括計算科學(xué)的數(shù)學(xué)理論，高等邏輯等內(nèi)容。其中計算的數(shù)學(xué)理論涵蓋可計算性與計算復(fù)雜性理論形式語言與計算機理論等。

四計算機的網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展及網(wǎng)絡(luò)安全

(1)計算機網(wǎng)絡(luò)與病毒

一個現(xiàn)代計算機被定義為包含存儲器、處理器、功能部件、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、匯編程序、編譯程序、操作系統(tǒng)、外部設(shè)備、通信通道等內(nèi)容的系統(tǒng)。

通過上面定義，我們發(fā)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)也被加入到計算機當中。說明了網(wǎng)絡(luò)的重要以及普及性。21世紀是信息時代。信息已成為一種重要的戰(zhàn)略資。信息科學(xué)成為最活躍的領(lǐng)域之一，信息技術(shù)改變著人們的生活方式?，F(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于科研、教育、企業(yè)生產(chǎn)、與經(jīng)營管理、信息服務(wù)等各個方面。全世界的互聯(lián)網(wǎng)Internet正在爆炸性的擴大，已經(jīng)成為覆蓋全球的信息基礎(chǔ)設(shè)施之一。

因為互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展與應(yīng)用，我們各行各業(yè)都在使用計算機。信息安全也顯得格外重要。而隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全受到嚴重的挑戰(zhàn)，來自計算機病毒和黑客的攻擊及其他方面的威脅也越來越大。其中計算機病毒更是很難根治的主要威脅之一。計算機病毒給我們帶來的負面影響和損失是刻骨銘心的，譬如1999年爆發(fā)的CIH病毒以及2003年元月的蠕蟲王病毒等都給廣大用戶帶來巨大的損失。

我們想更好的讓計算機為我們服務(wù)，我們就必須很好的利用它，利用網(wǎng)絡(luò)。同時我們也應(yīng)該建立起自己的防護措施，以抵抗外來信息的侵入，保護我們的信息不受攻擊和破壞。

(2)計算機病毒及它的防范措施：

計算機病毒是一組通過復(fù)制自身來感染其它軟件的程序。當程序運行時，嵌入的病毒也隨之運行并感染其它程序。一些病毒不帶有惡意攻擊性編碼，但更多的病毒攜帶毒碼，一旦被事先設(shè)定好的環(huán)境激發(fā)，即可感染和破壞。

<一>、病毒的入侵方式

1．無線電方式。主要是通過無線電把病毒碼發(fā)射到對方電子系統(tǒng)中。此方式是計算機病毒注入的最佳方式，同時技術(shù)難度也最大?？赡艿耐緩接校孩僦苯酉?qū)Ψ诫娮酉到y(tǒng)的無線電接收器或設(shè)備發(fā)射，使接收器對其進行處理并把病毒傳染到目標機上。②冒充合法無線傳輸數(shù)據(jù)。根據(jù)得到的或使用標準的無線電傳輸協(xié)議和數(shù)據(jù)格式，發(fā)射病毒碼，使之能夠混在合法傳輸信號中，進入接收器，進而進人信息網(wǎng)絡(luò)。③尋找對方信息系統(tǒng)保護最差的地方進行病毒注放。通過對方未保護的數(shù)據(jù)鏈路，將病毒傳染到被保護的鏈路或目標中。

2．“固化”式方法。即把病毒事先存放在硬件（如芯片）和軟件中，然后把此硬件和軟件直接或間接交付給對方，使病毒直接傳染給對方電子系統(tǒng)，在需要時將其激活，達到攻擊目的。這種攻擊方法十分隱蔽，即使芯片或組件被徹底檢查，也很難保證其沒有其他特殊功能。目前，我國很多計算機組件依賴進口，困此，很容易受到芯片的攻擊。

3．后門攻擊方式。后門，是計算機安全系統(tǒng)中的一個小洞，由軟件設(shè)計師或維護人發(fā)明，允許知道其存在的人繞過正常安全防護措施進入系統(tǒng)。攻擊后門的形式有許多種，如控制電磁脈沖可將病毒注入目標系統(tǒng)。計算機入侵者就常通過后門進行攻擊，如目前普遍使用的WINDOWS98，就存在這樣的后門。

4．數(shù)據(jù)控制鏈侵入方式。隨著因特網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使計算機病毒通過計算機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)控制鏈侵入成為可能。使用遠程修改技術(shù)，可以很容易地改變數(shù)據(jù)控制鏈的正常路徑。

<二>病毒攻擊的防范的對策

1．建立有效的計算機病毒防護體系。有效的計算機病毒防護體系應(yīng)包括多個防護層。一是訪問控制層；二是病毒檢測層；三是病毒遏制層；四是病毒清除層；五是系統(tǒng)恢復(fù)層；六是應(yīng)急計劃層。上述六層計算機防護體系，須有有效的硬件和軟件技術(shù)的支持，如安全設(shè)計及規(guī)范操作。超級秘書網(wǎng)

2．嚴把收硬件安全關(guān)。國家的機密信息系統(tǒng)所用設(shè)備和系列產(chǎn)品，應(yīng)建立自己的生產(chǎn)企業(yè)，實現(xiàn)計算機的國產(chǎn)化、系列化；對引進的計算機系統(tǒng)要在進行安全性檢查后才能啟用，以預(yù)防和限制計算機病毒伺機入侵。

3．防止電磁輻射和電磁泄露。采取電磁屏蔽的方法，阻斷電磁波輻射，這樣，不僅可以達到防止計算機信息泄露的目的，而且可以防止“電磁輻射式”病毒的攻擊。

4．加強計算機應(yīng)急反應(yīng)分隊建設(shè)。應(yīng)成立自動化系統(tǒng)安全支援分隊，以解決計算機防御性的有關(guān)問題。

很多公司都有因為電腦被入侵而遭受嚴重經(jīng)濟損失的慘痛經(jīng)歷，不少普通用戶也未能避免電腦被破壞的厄運，造成如此大損失的并不一定都是技術(shù)高超的入侵者所為，小小的字符串帶給我們的損失已經(jīng)太多。因此，如果你是數(shù)據(jù)庫程序開發(fā)人員、如果你是系統(tǒng)級應(yīng)用程序開發(fā)人員、如果你是高級計算機用戶、如果你是論壇管理人員......請密切注意有關(guān)字符漏洞以及其他各類漏洞的最新消息及其補丁，及時在你的程序中寫入防范最新字符漏洞攻擊的安全檢查代碼并為你的系統(tǒng)安裝最新的補丁會讓你遠離字符帶來的危險。經(jīng)常殺毒，注意外來設(shè)備在計算機上的使用和計算機對外網(wǎng)的鏈接。也可以大大有效的避免計算機被攻擊。

五總結(jié)

在學(xué)了計算科學(xué)導(dǎo)論之后，讓我更深入的了解了我將來要從事的學(xué)科。計算科學(xué)導(dǎo)論指導(dǎo)著我們該怎么學(xué)習(xí)計算機。讓我更清楚的知道我們信息安全專業(yè)的方向。正如計算科學(xué)這座大樓一樣，在不斷的成長。信息安全也必將隨著網(wǎng)絡(luò)的進一步發(fā)展而更多的被人們重視?？傊畬W(xué)習(xí)了這門課之后讓我受益匪淺，也知道自己應(yīng)該好好努力，爭取在自己的專業(yè)領(lǐng)域上有所成就。

參考文獻：

1、《計算科學(xué)導(dǎo)論》（第三版），趙志琢著，科學(xué)出版社2004版

2、《計算機病毒分析與對抗》傅建明彭國軍張煥國編著武漢大學(xué)出版社2004版