計算機圖形學的應用論文

　　計算機圖形學是利用計算機研究圖形的表示、生成、處理，顯示的科學。經過30多年的發展，計算機圖形學已成為電腦科學中最為活躍的分支之一，並得到廣泛的應用。下面是小編給大家推薦的，希望大家喜歡!

　　篇一

　　《計算機圖形學在實踐中的應用》

　　摘要：本文對計算機圖形在實踐中的應用進行了論述。

　　關鍵詞：圖形學;發展;應用

　　1計算機圖形學的發展

　　計算機圖形學是利用計算機研究圖形的表示、生成、處理，顯示的科學。經過30多年的發展，計算機圖形學已成為電腦科學中最為活躍的分支之一，並得到廣泛的應用。1950年，第一臺圖形顯示器作為美國麻省理工學院***MIT***旋風一號——***Whirlwind***計算機的附件誕生.該顯示器用一個類似示波器的陰極射線管***CRT***來顯示一些簡單的圖形。在整個50年代，只有電子管計算機，用機器語言程式設計，主要應用於科學計算，為這些計算機配置的圖形裝置僅具有輸出功能。計算機圖形學處於準備和醞釀時期，並稱之為：“被動式”圖形學。

　　2計算機圖形學在曲面造型技術中的應用

　　曲面造型技術是計算機圖形學和計算機輔助幾何設計的一項重要內容，主要研究在計算機圖象系統的環境下對曲面的表示、設計、顯示和分析。它肇源於飛機、船舶的外形放樣工藝，經三十多年發展，現在它已經形成了以Bezier和B樣條方法為代表的引數化特徵設計和隱式代數曲面表示這兩類方法為主體，以插值***Intmpolation***、擬合***Fitting***、逼近***Ap-proximation***這三種手段為骨架的幾何理論體系。隨著計算機圖形顯示對於真實性、實時性和互動性要求的日益增強，隨著幾何設計物件向著多樣性、特殊性和拓撲結構複雜性靠攏的趨勢的日益明顯，隨著圖形工業和製造工業邁向一體化、整合化和網路化步伐的日益加快，隨著鐳射測距掃描等三維資料取樣技術和硬體裝置的日益完善，曲面造型在近幾年來得到了長足的發展。

　　2.1 從研究領域來看，曲面造型技術已從傳統的研究曲面表示、曲面求交和曲面拼接，擴充到曲面變形、曲面重建、曲面簡化、曲面轉換和曲面位差。

　　曲面變形***Deformation or Shape Blending***：傳統的非均勻有理B樣條***NURBS***曲面模型，僅允許調整控制頂點或權因子來區域性改變曲面形狀，至多利用層次細化模型在曲面特定點進行直接操作;一些簡單的基於引數曲線的曲面設計方法，如掃掠法***Sweeping***，蒙皮法***skinning***，旋轉法和拉伸法，也僅允許調整生成曲線來改變曲面形狀。計算機動畫業和實體造型業迫切需要發展與曲面表示方式無關的變形方法或形狀調配方法，於是產生了自由變形***fFD***法，基於彈性變形或熱彈性力學等物理模型***原理***的變形法，基於求解約束的變形法，基於幾何約束的變形法等曲面變形技術和基於多面體對應關係或基於圖象形態學中Minkowski和操作的曲面形狀調配技術。

　　2.2 從表示方法來看，以網格細分***Sub-division***為特徵的離散造型與傳統的連續造型相比，大有後來居上的創新之勢。而且，這種曲面造型方法在生動逼真的特徵動畫和雕塑曲面的設計加工中如魚得水，得到了高度的運用。

　　3 在計算機輔助設計與製造***CAD/CAM***的應用

　　這是一個最廣泛，最活躍的應用領域。計算機輔助設計***Computer Aided Design，CAD***是利用計算機強有力的計算功能和高效率的圖形處理能力，輔助知識勞動者進行工程和產品的設計與分析，以達到理想的目的或取得創新成果的一種技術。它是綜合了電腦科學與工程設計方法的最新發展而形成的一門新興學科。計算機輔助設計技術的發展是與計算機軟體、硬體技術的發展和完善，與工程設計方法的革新緊密相關的。採用計算機輔助設計已是現代工程設計的迫切需要。CAD技術目前已廣泛應用於國民經濟的各個方面，其主要的應用領域有以下幾個方面。

　　3.1製造業中的應用。CAD技術已在製造業中廣泛應用，其中以機床、汽車、飛機、船舶、航天器等製造業應用最為廣泛、深入。眾所周知，一個產品的設計過程要經過概念設計、詳細設計、結構分析和優化、模擬模擬等幾個主要階段。同時，現代設計技術將並行工程的概念引入到整個設計過程中，在設計階段就對產品整個生命週期進行綜合考慮。當前先進的CAD應用系統已經將設計、繪圖、分析、模擬、加工等一系列功能集成於一個系統內。現在較常用的軟體有UGII、I-DEAS、CATIA、PRO/E、Euclid等CAD應用系統，這些系統主要執行在圖形工作站平臺上。在PC平臺上執行的CAD應用軟體主要有Cimatron、Solidwork、MDT、SolidEdge等。由於各種因素，目前在二維CAD系統中Autodesk公司的AutoCAD佔據了相當的市場。

　　3.2工程設計中的應用。CAD技術在工程領域巾的應用有以下幾個方面：①建築設計，包括方案設計、三維造型、建築渲染圖設計等。②結構設計，包括有限元分析、結構平面設計、框/排架結構計算和分析等。③裝置設計，包括水、電、暖各種裝置及管道設計。④城市規劃、城市交通設計，如城市道路、高架、輕軌等。⑤市政管線設計，如自來水、汙水排放、煤氣等。⑥交通工程設計，如公路、橋樑、鐵路等。⑦水利工程設計，如大壩、水渠等。⑧其他工程設計和管理，如房地產開發及物業管理、工程概預算等。

　　3.3電氣和電子電路方面的應用。CAD技術最早曾用於電路原理圖和佈線圖的設計工作。目前，CAD技術已擴充套件到印刷電路板的設計***佈線及元器件佈局***，並在積體電路、大規模積體電路和超大規模積體電路的設計製造中大顯身手，並由此大大推動了微電子技術和計算及技術的發展。

　　3.4模擬模擬和動畫製作。應用CAD技術可以真實地模擬機械零件的加工處理過程、飛機起降、船舶進出港口、物體受力破壞分析、飛行訓練環境、作戰方針系統、事故現場重現等現象。在文化娛樂界已大量利用計算機造型模擬出逼真的現實世界中沒有的原始動物、外星人以及各種場景等，並將動畫和實際背景以及演員的表演天衣無縫地合在一起，在電影製作技術上大放異彩，拍製出一個個激動人心的巨片。

　　3.5其他應用。CAD技術除了在上述領域中的應用外，在輕工、紡織、家電、服裝、製鞋、醫療和醫藥乃至體育方面都會用到CAD技術。CAD標準化體系進一步完善;系統智慧化成為又一個技術熱點;整合化成為CAD技術發展的一大趨勢;科學計算視覺化、虛擬設計、虛擬製造技術是CAD技術發展的新趨向。

　　4 結語

　　計算機圖形學成為當代幾乎所有科學和工程技術領域用來加強資訊理解和傳遞的技術和工具。與此同時，計算機圖形學的硬體和軟體應用本身已發展成為一個巨大的產業，有著廣泛的發展前景，必將在人們的生活中起著越來越重要的作用。

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