分析图像处理和动画制作技术的特点

篇一：图像处理技术的发展及应用

图像处理技术的发展及应用

摘要：图像处理技术的研究和应用越来越收到社会发展的影响，并以自身的技术特点反过来影响整个社会技术的进步。本文主要简单概括了数字图像处理技术近期的发展及应用现状，列举了数字图像处理技术的主要优点和制约其发展的因素，同时设想了图像处理技术在未来的应用和发展。

关键字：图像处理 发展 技术应用

在这学期，我们学习了由王老师指导的photoshop图像处理技术这门课程，对于没有一点美术基础，空有兴趣的我来说，是一次深刻了解它的机会。我一直觉得PS门槛很高，但通过一学期的学习，我对PS也有了一定的理解认识。

学习的态度和目的：在一开始时，不能着急地做出多么好的图像，首先要开始基本的训练，在生活中也是，做什么事都要从基础开始，急于求成，只会事背功半。

在我看来基础的训练以下三个方面比较重要。

1.造型能力，通过选区的各种模式可以做出很多优美的造型。强化钢笔工具训练(吃透原理 ,每天坚持用钢笔抠5个图) 。点线面的组合。用这些基本元素排列组合。然后把这些点线面换成具体的图形元素。一定要对尺寸敏感.习惯用参考线辅助线。力求精确。以后做样本的时候就知道这种习惯的重要性了。

造型能力的训练与培养很重要。你不要去做什么什么效果，你就是先要开始基本的造型的理解和深入。 因为只有这样到后来你才能得心应手。

2.色彩运用：PS很重要的特性就是色彩了。你可以展开这方面的训练。填充. 也是非常重要基本素质、渐变、圆形等等.反正你换着办法给它填。然后填充选区，各种各样的选区往里面填，不厌其烦。我们看到很多效果其实就是填充的合理运用得来的。所以掌握填充的重要性很重要。记住一句话：红、黄、蓝、绿。只要有这四种颜色。绝对是鲜艳无比的.。

3.整体工程把握(比较晦涩，但不知道用什么词语恰当) ：在你打开软件的时候你要知道我需要的功能在什么地方可以找到。右侧的面板现在处于什么状态下。一个效果仔细想想还有其它的实现方法吗？

我觉得学习固然重要但在实战中实践才能提高自身的技术水平。这一点很多人比较赞同。活学活用，多看多做多想，三多政策。在开始的时候一定要摆正心态，看那些高手做的图像，其实对自己技术的提高一点用处都没有。我们需要的

是在PS这部强大的数字机器下掌握最基本的使用说明。而不是利用这部机器生产属于我们的专利产品。

最后，还是要感谢郑老师在这一学期每周四晚指导我们上课，尽管我们都是初学者，对PS都不明白，但王老师悉心教导，使我们可以简单进行一些图像的处理技术。我相信老师教我们的，不管是知识还是理念，将会在我们今后的工作生活中带来巨大的帮助。

1.图像应用概述

1.1图像的概念

图像包含了它所表达的物体的描述信息。我们生活在一个信息时代，科学研究和统计表明，人类从外界获得的信息约有百分之七十来自视觉系统，也就是从图像中获得，即我们平常所熟知的照片，绘画，动画。视像等

1.2图像处理技术

图像处理技术着重强调在图像之间进行的变换，主要目标是要对图像进行各种加工以改善图像的视觉效果并为其后的目标自动识别打基础，或对图像进行压缩编码以减少图像存储所需要的空间或图像传输所需的时间。图像处理是比较低层的操作，它主要在图像像素级上进行处理，处理的数据量非常大。

1.3优点分析

1．再现性好。数字图像处理与模拟图像处理的根本不同在于，它不会因图

2．处理精度高。 按目前的技术，几乎可将一幅模拟图像数字化为任意大小的二维数组，这主要取决于图像数字化设备的能力。现代扫描仪可以把每个像素的灰度等级量化为16位甚至更高，这意味着图像的数字化精度可以达到满足任一应用需求。

3．适用面宽。图像可以来自多种信息源，它们可以是可见光图像，也可以是不可见的波谱图像（例如X射线图像、 射线图像、超声波图像或红外图像等）。从图像反映的客观实体尺度看，可以小到电子显微镜图像，大到航空照片、遥感图像甚至天文望远镜图像。即只要针对不同的图像信息源，采取相应的图像信息采集措施，图像的数字处理方法适用于任何一种图像。

4．灵活性高。图像处理大体上可分为图像的像质改善、图像分析和图像重建三大部分，每一部分均包含丰富的内容。而数字图像处理不仅能完成线性运算，而且能实现非线性处理，即凡是可以用数学公式或逻辑关系来表达的一切运算均可用数字图像处理实现。

像的存储、传输或复制等一系列变换操作而导致图像质量的退化。

2.近期发展及应用领域

2.1近期发展状况

进入21世纪，随着计算机技术的迅猛发展和相关理论的不断完善，数字图像处理技术在许多应用领域受到广泛重视并取得了重大的开拓性成就。随着计算机技术和人工智能、思维科学研究的迅速发展，数字图像处理向更高、更深层次发展。人们已开始研究如何用计算机系统解释图像，实现类似人类视觉系统理解外部世界，这被称为图像理解或计算机视觉。

从图像变换方面来讲，目前新兴研究的小波变换在时域和频域中都具有良好的局部化特性，它在图像处理中也有着广泛而有效的应用；而图像增强和复原图像增强和复原的目的是为了提高图像的质量，如去除噪声，提高图像的清晰度等，目前主要在指纹图像增强处理技术，医学影像学方面有显著的成果。这项技术使得各自图像的空间分辨率和对比度有了更大的提高，而最新的医学图像融合则是指对医学影像信息如CT、MRI、SPECT和PET所得的图像,利用计算机技术将它们综合在一起,实现多信息的同步可视化,对多种医学影像起到互补的作用。

图像分割图像分割是数字图像处理中的关键技术之一。图像分割是将图像中有意义的特征部分提取出来，这是进一步进行图像识别、分析和理解的基础。虽然目前已研究出不少边缘提取、区域分割的方法，但还没有一种普遍适用于各种图像的有效方法。因此，对图像分割的研究还在不断深入之中，是目前图像处理中研究的热点之一。

图像描述图像描述是图像识别和理解的必要前提。作为最简单的二值图像可采用其几何特性描述物体的特性，一般图像的描述方法采用二维形状描述，它有边界描述和区域描述两类方法。对于特殊的纹理图像可采用二维纹理特征描述。随着图像处理研究的深入发展，已经开始进行三维物体描述的研究，提出了体积描述、表面描述、广义圆柱体描述等方法；图像分类（识别）图像分类（识别）属于模式识别的范畴，其主要内容是图像经过某些预处理（增强、复原、压缩）后，进行图像分割和特征提取，从而进行判决分类。近年来新发展起来的模糊模式识别和人工神经网络模式分类在图像识别中也越来越受到重视。

2.2图像技术应用领域

图像是人类获取和交换信息的主要来源，因此，图像处理的应用领域必然涉及到人类生活和工作的方方面面。随着人类活动范围的不断扩大，图像处理的应用领域也将随之不断扩大。

1．航天和航空技术方面的应用。数字图像处理技术在航天和航空技术方面的应用，许多国家每天派出很多侦察飞机对地球上有兴趣的地区进行大量的空中摄影。对由此得来的照片进行处理分析，用配备有高级计算机的图像处理系统来

判读分析，既节省人力，又加快了速度，还可以从照片中提取人工所不能发现的大量有用情报。这些图像无论是在成像、存储、传输过程中，还是在判读分析中，都必须采用很多数字图像处理方法。现在世界各国都在利用陆地卫星所获取的图像进行资源调查（如森林调查、海洋泥沙和渔业调查、水资源调查等），灾害检测（如病虫害检测、水火检测、环境污染检测等），资源勘察（如石油勘查、矿产量探测、大型工程地理位置勘探分析等），农业规划（如土壤营养、水份和农作物生长、产量的估算等），城市规划（如地质结构、水源及环境分析等）。我国也陆续开展了以上诸方面的一些实际应用，并获得了良好的效果。在气象预报和对太空其它星球研究方面，数字图像处理技术也发挥了相当大的作用。

2．生物医学工程方面的应用。数字图像处理在生物医学工程方面的应用十分广泛，而且很有成效。除了上面介绍的CT技术之外，还有一类是对医用显微图像的处理分析，如红细胞、白细胞分类，染色体分析，癌细胞识别等。此外，在X光肺部图像增晰、超声波图像处理、心电图分析、立体定向放射治疗等医学诊断方面都广泛地应用图像处理技术。

3．通信工程方面的应用。当前通信的主要发展方向是声音、文字、图像和数据结合的多媒体通信。具体地讲是将电话、电视和计算机以三网合一的方式在数字通信网上传输。其中以图像通信最为复杂和困难，因图像的数据量十分巨大，如传送彩色电视信号的速率达100Mbit/s以上。要将这样高速率的数据实时传送出去，必须采用编码技术来压缩信息的比特量。在一定意义上讲，编码压缩是这些技术成败的关键。除了已应用较广泛的熵编码、DPCM编码、变换编码外，目前国内外正在大力开发研究新的编码方法，如分行编码、自适应网络编码、小波变换图像压缩编码等。

4．工业和工程方面的应用。在工业和工程领域中图像处理技术有着广泛的应用，如自动装配线中检测零件的质量、并对零件进行分类，印刷电路板疵病检查，弹性力学照片的应力分析，流体力学图片的阻力和升力分析，邮政信件的自动分拣，在一些有毒、放射性环境内识别工件及物体的形状和排列状态，先进的设计和制造技术中采用工业视觉等等。其中值得一提的是研制具备视觉、听觉和触觉功能的智能机器人，将会给工农业生产带来新的激励，目前已在工业生产中的喷漆、焊接、装配中得到有效的利用。

5．军事公安方面的应用。在军事方面图像处理和识别主要用于导弹的精确末制导，各种侦察照片的判读，具有图像传输、存储和显示的军事自动化指挥系统，飞机、坦克和军舰模拟训练系统等；公安业务图片的判读分析，指纹识别，人脸鉴别，不完整图片的复原，以及交通监控、事故分析等。目前已投入运行的高速公路不停车自动收费系统中的车辆和车牌的自动识别都是图像处理技术成

功应用的例子。

6．文化艺术方面的应用 目前这类应用有电视画面的数字编辑，动画的制作，电子图像游戏，纺织工艺品设计，服装设计与制作，发型设计，文物资料照片的复制和修复，运动员动作分析和评分等等。

3.总结 数字图像处理技术在实用生活，航空航天、工业生产、医疗诊断、资源环境、气象及交通监测、文化教育等领域有着广泛的应用，创造了巨额社会价值；同时还远远不能满足社会需求，自身也在不断完善和发展，有很多新的方面要探索。它必将先更深入、更完善的方向发展：处理算法更优化，处理速度更快，实现图形的智能生成、处理、识别和理解。

4.参考文献 [1] 杨枝灵，王开.Visual C++ 数字图像获取、处理及实践应用.人民邮电出版社，2003 .

[2] 聂颖，刘榴娣.数字信号处理器在可视电话中的应用.光电工程，2007.24（3）：67~70.

[3] 侯遵泽，杨文采.小波分析应用研究.物探化探计算技术，2006.17（3）：1~9

[4] 李道远，常敏，袁春风.基于小波变换的数字水印综述.计算机应用与工程，2003.23

[5] 孙即祥, 图像分析. 北京：科学出版社，2005

[6] 孙学康,石万文,刘勇, 多媒体通信技术. 北京：北京邮电大学出版社，2006

[7] 刘大会, 数字电视实用技术. 北京：北京邮电大学出版社，2007

篇二：数字图像处理与分析习题及答案

第 一章

课后4.

绪论

1. 数字图像处理的主要研究内容包含很多方面，请列出并简述其中的4种。

①图像数字化：将一幅图像以数字的形式表示。主要包括采样和量化两个过程。

②图像增强：将一幅图像中的有用信息进行增强，同时对其无用信息进行抑制，提高图 像的可观察性。

③图像的几何变换：改变图像的大小或形状。

④图像变换：通过数学映射的方法，将空域的图像信息转换到频域、时频域等空间上进 行分析。

⑤图像识别与理解：通过对图像中各种不同的物体特征进行定量化描述后，将其所期望 获得的目标物进行提取，并且对所提取的目标物进行一定的定量分析。

2. 什么是图像识别与理解？

图像识别与理解是指通过对图像中各种不同的物体特征进行定量化描述后，将其所期望 获得的目标物进行提取，并且对所提取的目标物进行一定的定量分析。比如要从一幅照片上 确定是否包含某个犯罪分子的人脸信息，就需要先将照片上的人脸检测出来，进而将检测出 来的人脸区域进行分析，确定其是否是该犯罪分子。

3. 简述图像几何变换与图像变换的区别。

①图像的几何变换：改变图像的大小或形状。比如图像的平移、旋转、放大、缩小等， 这些方法在图像配准中使用较多。

②图像变换：通过数学映射的方法，将空域的图像信息转换到频域、时频域等空间上进 行分析。比如傅里叶变换、小波变换等。

4.一个数字图像处理系统由哪几个模块组成？

答： 一个基本的数字图像处理系统由图像输入、图像存储、图像输出、图像通信、图像处理和分析5个模块组成

5.连续图像和数字图像如何相互转换？

答：数字图像将图像看成是许多大小相同、形状一致的像素组成。这样，数字图像可以用二维矩阵表示。将自然界的图像通过光学系统成像并由电子器件或系统转化为模拟图像（连续图像）信号，再由模拟/数字转化器（ADC）得到原始的数字图像信号。图像的数字 化包括离散和量化两个主要步骤。在空间将连续坐标过程称为离散化，而进一步将图像的幅 度值（可能是灰度或色彩）整数化的过程称为量化。

6.采用数字图像处理有何优点？

答：数字图像处理与光学等模拟方式相比具有以下鲜明的特点：

1．具有数字信号处理技术共有的特点。（1）处理精度高。（2）重现性能好。（3）灵活 性高。

2．数字图像处理后的图像是供人观察和评价的，也可能作为机器视觉的预处理结果。

3．数字图像处理技术适用面宽。

4．数字图像处理技术综合性强。

7.数字图像处理主要包括哪些研究内容？

答：图像处理的任务是将客观世界的景象进行获取并转化为数字图像、进行增强、变换、编码、恢复、重建、编码和压缩、分割等处理，它将一幅图像转化为另一幅具有新的意义的图像。

8.常见的数字图像处理开发工具有哪些？各有什么特点？

答．目前图像处理系统开发的主流工具为 Visual C++（面向对象可视化集成工具）和 MATLAB 的图像处理工具箱（Image Processing Tool box）。两种开发工具各有所长且有相互 间的软件接口。

Microsoft 公司的 VC++是一种具有高度综合性能的面向对象可视化集成工具，用它开发

出来的 Win 32 程序有着运行速度快、可移植能力强等优点。VC++所提供的 Microsoft 基础 类库 MFC 对大部分与用户设计有关的 Win 32 应用程序接口 API 进行了封装，提高了代码 的可重用性，大大缩短了应用程序开发周期，降低了开发成本。由于图像格式多且复杂，为 了减轻程序员将主要精力放在特定问题的图像处理算法上，VC++ 6.0 提供的动态链接库 ImageLoad.dll 支持 BMP、JPG、TIF 等常用 6 种格式的读写功能。

MATLAB 的图像处理工具箱 MATLAB 是由 MathWorks 公司推出的用于数值计算的有 力工

具，是一种第四代计算机语言，它具有相当强大的矩阵运算和操作功能，力求使人们摆 脱繁杂的程序代码。MATLAB 图像处理工具箱提供了丰富的图像处理函数，灵活运用这些 函数可以完成大部分图像处理工作，从而大大节省编写低层算法代码的时间，避免程序设计 中的重复劳

动。MATLAB 图像处理工具箱涵盖了在工程实践中经常遇到的图像处理手段和 算法，如图形句柄、图像的表示、图像变换、二维滤波器、图像增强、四叉树分解域边缘检 测、二值图像处理、小波分析、分形几何、图形用户界面等。但是，MATLAB 也存在不足 之处限制了其在图像处理软件中实际应用。首先，强大的功能只能在安装有 MATLAB 系统 的机器上使用图像处理工具箱中的函数或自编的 m 文件来实现。其次，MATLAB 使用行解 释方式执行代码，执行速度很慢。第三，MATLAB 擅长矩阵运算，但对于循环处理和图形 界面的处理不及 C++等语言。为此，通应用程序接口 API 和编译器与其他高级语言（如 C、 C++、Java 等）混合编程将会发挥各种程序设计语言之长协同完成图像处理任务。API 支持 MATLAB 与外部数据与程序的交互。编译器产生独立于 MATLAB 环境的程序，从而使其他 语言的应用程序使用 MATLAB。

9. 常见的数字图像应用软件有哪些？各有什么特点？

答：图像应用软件是可直接供用户使用的商品化软件。用户从使用功能出发，只要了解

软件的操作方法就可以完成图像处理的任务。对大部分用户来说，商品化的图像应用软件无 需用户进行编程，操作方便，功能齐全，已经能满足一般需求，因而得到广泛应用。常用图 像处理应用软件有以下几种：

1．PHOTOSHOP：当今世界上一流的图像设计与制作工具，其优越性能令其产品望尘 莫及。PHOTOSHOP 已成为出版界中图像处理的专业标准。高版本的 PHOTOSHOP 支持多 达 20 多种图像格式和 TWAIN 接口，接受一般扫描仪、数码相机等图像输入设备采集的图 像。PHOTOSHOP 支持多图层的工作方式，只是 PHOTOSHOP 的最大特色。使用图层功能 可以很方便地编辑和修改图像，使平面设计充满创意。利用 PHOTOSHOP 还可以方便地对 图像进行各种平面处理、绘制简单的几何图形、对文字进行艺术加工、进行图像格式和颜色 模式的转换、改变图像的尺寸和分辨率、制作网页图像等。

2．CorelDRAW：一种基于矢量绘图、功能强大的图形图像制作与设计软件。位图式图像 是由象素组成的，与其相对，矢量式图像以几何、色彩参数描述图像，其内容以线条和色块 为主。可见，采用不同的技术手段可以满足用户的设计要求。位图式图像善于表现连续、丰 富色调的自然景物，数据量较大；而矢量式图像强于表现线条、色块的图案，数据量较小。 合理的利用两种不同类型的图像表现方式，往往会收到意想不到的艺术效果。CorelDraw是当今流行的图像处理软件中为数不多的特点明显、功能强大的基于矢量绘图的软件包。利用 它，可以方便地制作精美的名片、贺卡、书签、图书封面、广告、宣传画等作品。

3．ACDSee：快速、高性能的看图程序，是目前最享盛名的图片浏览器。它能广泛应 用于图片的获取、管理、浏览和优化，支持 BMP、GIF、JPG、TGA、TIF 等超过 50 种常见 的图形文件格式，图片打开速度极快，可以直接查看动画 GIF，处理如 Mpeg 之类常用的视 频文件，还可以为每一个目录建立一个相册。ACDSee 可以从数码相机和扫描仪高效获取图 片，并进行便捷的查

找、组织和预览。ACDSee 还是得心应手的图片编辑工具，轻松处理数 码影像，拥有去红眼、剪切图像、锐化、浮雕特效、曝光调整、旋转、镜像等功能，还能进 行批量处理。

10.讨论数字图像处理的主要应用。

答：图像处理的应用几乎渗透科学研究、工程技术和人类社会生活的各个领域。教师可 以分组对学生布置以下 6 个方面的课题，通过阅读参考文献、网络资源等手段写数字图像处 理的主要应用的短文，并安排交流机会。

1．航天和航空技术方面的应用

2．生物医学工程方面的应用

3．通信工程方面的应用

4．工业自动化和机器人视觉方面的应用

5．军事和公安方面的应用

6．生活和娱乐方面的应用

第二章 数字图像表示及其处理

课后4.什么是量化噪声，它是什么引起的？

语言信号采样量化过程中导致的噪声。如：A/D转换（模拟到数字）。在语言编码通信中，解调后信号和原传递信号的差异是因幅度和时间的量化而产生的，这种失真称为量化失真。因为这种失真和杂乱的干扰一样，听起来和元件产生的热噪声相似，所以叫做量化噪声。

1.当在白天进入一个黑暗剧场时，在能看清并找到空座位时需要适应一段时间，试述发生这种现象的视觉原理。

答：人的视觉绝对不能同时在整个亮度适应范围工作，它是利用改变其亮度适应级来完成亮度适应的。即所谓的亮度适应范围。同整个亮度适应范围相比，能同时鉴别的光强度级的总范围很小。因此，白天进入黑暗剧场时，人的视觉系统需要改变亮度适应级，因此，需要适应一段时间，亮度适应级才能被改变。

2.图像的数字化包含哪些步骤？简述这些步骤。

图像的数字化主要包含采样、量化两个过程。采样是将空域上连续的图像变换成离散采样点集合，是对空间的离散化。经过采样之后得到的二维离散信号的最小单位是像素。量化就是把采样点上表示亮暗信息的连续量离散化后，用数值表示出来，是对亮度大小的离散化。经过采样和量化后，数字图像可以用整数阵列的形式来描述。

3.图像量化时，如果量化级比较小会出现什么现象？为什么？

如果量化级数过小，会出现伪轮廓现象。量化过程是将连续变化的颜色划分到有限个级别中，必然会导致颜色信息损失。当量化级别达到一定数量时，人眼感觉不到颜色信息的丢失。当量化级数过小时，图像灰度分辨率就会降低，颜色层次就会欠丰富，不同的颜色之间过度就会变得突然，可能会导致伪轮廓现象。

4.简述二值图像与彩色图像的区别。

二值图像是指每个像素不是黑，就是白，其灰度值没有中间过渡的图像。这种图像又称为黑白图像。二值图像的矩阵取值非常简单，每个像素的值要么是1，要么是0，具有数据量小的特点。彩色图像是根据三原色成像原理来实现对自然界中的色彩描述的。红、绿、蓝这三种基色的的灰度分别用256级表示，三基色之间不同的灰度组合可以形成不同的颜色。

5.简述二值图像与灰度图像的区别。

二值图像是指每个像素不是黑，就是白，其灰度值没有中间过渡的图像。这种图像又称为黑白图像。二值图像的矩阵取值非常简单，每个像素的值要么是1，要么是0，具有数据量小的特点。灰度图像是指每个像素的信息由一个量化后的灰度级来描述的数字图像，灰度图像中不包含彩色信息。标准灰度图像中每个像素的灰度值是0-255之间的一个值，灰度级数为256级。

6.简述灰度图像与彩色图像的区别。

灰度图像是指每个像素的信息由一个量化后的灰度级来描述的数字图像，灰度图像中不包含彩色信息。标准灰度图像中每个像素的灰度值是0-255之间的一个值，灰度级数为256级.彩色图像是根据三原色成像原理来实现对自然界中的色彩描述的。红、绿、蓝这三种基色的的灰度分别用256级表示，三基色之间不同的灰度组合可以形成不同的颜色。

1.设图像的大小为 32×32 的图标，每个像素有 16 种颜色，共有多少种不同的图标？ 如果每 100 万个可能的图标中有一个有意义，识别一个有意义的图标需要 1 秒钟，则选出所有有意义的图标需要多长时

32×32/106 = 161024/106＝1.044×101227 s。间？解：16可见随机图像的复杂度是非常高的。

2.扫描仪的光学分辨率是 600×1200 线，一个具有 5000 个感光单元的 CCD 器件，用 于 A4 幅面扫描仪，A4 幅面的纸张宽度是 8.3 英寸，该扫描仪的光学分辨率是多少 dpi？

解：（1）600×1200 线，其中前一个数字代表扫描仪的横向分辨率，后一数字则代表纵 向分辨率。（2）

篇三：电影特殊效果分析(图像处理技术)

题目：

专业：

姓名：

学号：

《图像处理设计》大作业 选题二：《X战警-第一战》分析短评 数字媒体技术 王潇

一、引言

随着时代的发展，人们对于文化生活要求变高。电影作为一种艺术表现形式，也经受着人们的考验。过去的技术已经不能给我们带来让我们满意的视觉效果，尖端的电影技术正在发展。从电影这个音画艺术诞生开始，影视创作人员一直在积极的寻求新鲜的元素，是电影传达更多的思想和情感，或是呈现给观众不同寻常的或是匪夷所思的画面，从而给观众留下深刻的印象收到最震撼的效果。从历史上第一个特效镜头出现在大屏幕的一瞬间就注定了它今后在电影界的举足轻重的地位。

说起影视视觉特效的发展，不得不惊叹其惊人的成长速度，然而回顾历史不得不承认这也是在情理之中。当第一台电子计算机在宾夕法尼亚大学中诞生以来，计算机这一强有力的工具就像一只催化剂迅速的提升了各行各业的发展。

在20世纪八九十年代，计算机图形学CG技术的发展进入应用与普及阶段，计算机生成图像CGI技术和三维动画，数字合成技术等相关技术的飞速进步，使得呈现在观众眼前的视觉效果越来越震撼，可谓视觉盛宴。与此同时美国好莱坞商业电影在迅猛地崛起，众多好莱坞大片为了取得绝佳的影片视觉效果以及良好的票房收入，不惜在影片特效部分投入巨资，更有甚者，影片本身就是一部特效电影。所有的这些都极大的促进了影视视觉特效的发展与进步。

电影发展到今天，影视特效已经成为一部电影不可或缺的一部分，从经济角度来看，他更环保，更节约，成本更低。例如，某些影片中的场景更不不可能依靠现实的布景来实现，就算可以实现也劳民伤财，耗资巨大，这时候CGI技术就现实出其强大的优势；某些电视剧的制作，因为成本的限制，不可能到将剧组四处迁徙完成拍摄，这时候，就可借助绿屏或蓝屏以及跟踪的技术，在摄影棚中完成前景的拍摄，然后利用数字合成技术，将其与背景实拍素材合成的天衣无缝即可达到以假乱真的效果。而这种拍摄手段在现在的影视制作中被广泛的使用。

现代使用电子计算机进行特殊处理使影片出现特殊效果的方法有很多，其技术集中在建模与渲染和特效与合成方面。经过了大学对计算机图形学和图像处理技术的学习，我在这方面也有了一些自己的理解。下面让我以2011年上映的《X战警：第一战》（X-men:First Class）为具体实例，阐述我个人的理解与分析。

具体完整动态视觉效果请看附录视频。附录视频内含镜头一至镜头五，并整合了相关技术应用。

关键词：数字图像技术 计算机图形学 图像处理与分析 影视特效 X战警

二、具体分析

镜头1（附录视频00：07—00：20）

此镜头表现了一个夜景水面的效果。这个场景看似简单，如果不是了解其中的制作过程，很可能会觉得这是一个直拍镜头。但其实这个效果是通过三个视频素材经过处理、复合而成的数字合成特效。之所以看起来非常和谐，都是数字图像技术艺术处理的功劳。

图1 图2 图3

首先，将用作水面波纹主体的图1进行色相转换处理，从暖色调调整到冷色调。要想实现色相的调整，首先要了解不同的颜色模型。在颜色的表示方法中HSL(L)表示法法就是色相(hue)，饱和度(saturation)，亮度(lightness)调整图象的色相就是保持饱和度和亮度不变的同时调整色相，PhotoShop使用的正是这样的算法。实现时只要将RGB表示的颜色先换算成HSL(L)表示法，调整色相(hue)的值，在将调整以后的值换算回RGB表示，就实现了调整图象色相的效果。

可以看出，图2是水面岸边远景的组成素材，经过模糊、变暗的处理后成为组成画面的一部分。模糊的效果可以通过线性平滑滤波器得到。通过调节平滑模板尺寸，来调节平滑滤波的消除噪声程度。平滑模板尺寸增大时，对噪声的消除作用有所增强，不过同时所得到的的图像变得模糊，细节逐步减少。而变暗效果则是通过调节画面的亮度。保持饱和度和色相不变，进行亮度的调节，调整后换算回RGB，实现画面的变暗。

而图3是属于一种对画面的调节。这个视频素材主要用来表现水面灯光的效果，使水面波纹能和整体色调更融合在一起。 而要想达到此效果，一般是在视频编辑软件中调整模式混合模式，将两个图层的色彩值紧密结合在一起，从而创造出大量的效果，在这些效果的背后实际是一些简单的数学公式在起作用。譬如如果我们想要实现AE/PS图层混合模式中“叠加”的效果，则原理公式可表示为：B=0.5 C=2ABB0.5 C=1-2(1-A)(1-B)该公式中，A代表了上面图层像素的色彩值（A=像素值255），d表示该层的透明度，B

代表下面图层像素的色

(来自:www.sMHaiDa.com 海 达范文网:分析图像处理和动画制作技术的特点)

彩值（B=像素值255），C代表了混合像素的色彩值（真实的结果像素值应该为255C）。该公式也应用于层蒙板，在这种情况下，d代表了蒙板图层中给定位置像素的亮度。

最终完成了对三个素材的处理之后，我们还需要将三个不同的素材拼合在一起。将不同的素材融合在一起，使他们看起来就像是本来的一张图，这才是视频处理的重点，也是检验一部电影视觉效果好坏与否的标准之一。视频的拼接算法也是基于图像的拼接算法发展而成的，我们可以利用图象间隔一定距离的2列上的部分像素。即在前一幅图象的重叠区域中分别在2列上取出部分像素，用它们的比值作为模板,然后在第2幅图象中搜索最佳的匹配。即对于第2幅图象，由左至右依次从间距相同的2列上取出部分像素，并逐一计算其对应像素值比值；然后将这些比值依次与模板进行比较，其最小差值对应的列就是最佳匹配。这样在比较中只利用了一组数据，其实可以说是利用了2列像素及其所包含的区域的信息。下一步我们要进行相关素材的连接。如果仅仅是简单的叠加，会造成图象的模糊和明显的边界，这是不能容忍的。连接平滑连接就是要使拼接区域平滑，提高图象质量。因此我们采纳了淡入淡出思想，利用渐入渐出的方法，即在重叠部分由前一幅图象慢慢过渡到第2幅图象并删去垂直方向错开的图象部分。设渐变因子为0

镜头2（附录视频00:20—00:42）

此镜头表现了一个巨大锁链从水底升起，扰乱了原本的流体水面并带起一系列水花的场景。这个场景利用了有关计算机图形学的相关知识，创建了不同的模型，来模拟这种虚拟的不科学的场景，使视觉效果看起来逼真。

图4 图5 图6

经典的欧氏几何学只研究直线、矩形、圆、三角形、圆锥面、锥体、椭球体等规则的形状,而对于自然界中稍为复杂一些的图形就没有能力描述它。而70 年代后期发展起来的分形几何可用来描述极复杂的几何图形。

一个分形集应具备以下几个典型性质：

(l) 通常它本身的结构在大小尺度上有着某种“自相似”形式（有的严格地相似，也有的只是近似的、或者统计的相似性）；

(2)当图形比例不断缩小时,它可以有任意小的细节；

(3) 它的“分形维数”大于它的“拓扑维数”；

(4) 在大多数令人感兴趣的情形下，它可以用非常简单的方法定义，并可以用迭代计算产生其图形；

(5) 分形的结果是倾向于“解释性”的，而非“预言性”的。

可以从图5看到镜头2所用到的模型有：水面模型，锁链模型，水花模型。这几个模型都符合分形几何的典型性质。所以我们可以用分形几何模拟这些景物，其中较为困难的是水面和水花的分形。

为了实现三维海面建模，模拟海浪运动效果，我们首先要画出静态海浪曲面。没分形前是一个正方形，第一次分形产生4个正方形，第二次细分可生成16个正方形，第三次则可生成64个...经过i次细分生成的正方形为2^2i个。

通过迭代我们可以得到海浪曲面效果图。基于FBM方法的曲面生成算法如下：

（1）确定迭代初始正方形个数g及迭代次数n。

（2）确定随机函数方程g（）=（rand()%(r-1)-r/d）。

（3）初始迭代次数m=0，然后对初始正方形的四个角点分别赋予随机高度值hA、hB、hC、hD，并将生成的坐标保存到坐标数组中。

（4）令当前迭代次数m=m+1，计算档次迭代所生成的所有点的坐标值，并保存到坐标数组中。

（5）重复第4步，直到当m=n-1时为最后一次迭代过程，结束迭代。

（6）使用纹理映射方法将海浪纹理映射到生成的曲面上，生成海浪分形图形。

对于从锁链上流下的水花进行运动分析：水流从锁链表面倾泻出一道或多道水流，而后水流收重力作用流下。在水流下落过程中，同样伴有水花飞溅等效果，而且在水流飞速下落的过程中，可能会与障碍物发生碰撞而改变运动方向。水花可以看做不规则物体运动，故可以将这类运动用粒子系统方法来实现。

假设水花由若干个粒子构成，每个粒子在生成的时候都具有一定的属性，如粒子的寿命、速度、方向、颜色等。随着时间的变化，每个粒子必须经过四个阶段：(1)粒子的产生；（2）粒子的运动；（3）碰撞检测；（4）粒子的消亡。利用粒子系统生成单帧图像的过程见下图。

篇四：图像的表示方法及图像的动画制作

新疆师范大学

数字图像处理（本科）

实验报告

院 系： 计算机科学技术学院

班 级： 2011-1班

学生姓名： 木拉提·巴力

学 号： 20111601141025

指导教师： 王志华

教师评阅结果

教师评语：

实验日期 2015 年03月18日

实验名称：

实验一：MATLAB的命令使用及图像处理的基本操作

一、实验目的：

(一)掌握图像的读取与显示方法

(二)掌握使用函数实现图像类型转换的方法

(三)掌握图像动画制作的方法

二、实验内容：

（一）图像的读取与显示

（二）使用函数实现图像类型转换

（三）图像动画制作

三、实验要求：

（一）独立完成各个实验任务；

（二）实验的过程保存成.m文件，以备检查；

四、实验过程和结果：

（一）图像的读取与显示

1、图像的读取

任务1：使用imread()函数读取一副图像，把图像数据存储在数组A中。

2、图像的显示

任务2：使用图像显示函数显示图像，进行实验分析，比较这些函数的区别。

3.RGB图像

任务3设计程序，显示一幅图像的R、G、B分量。

篇五：动漫设计与制作专业特点

动漫设计与制作专业特点

动漫设计与制作专业重在培养掌握计算机图形/图像、动漫设计与制作的基本理论知识和相关应用领域知识，熟悉图形/图像制作环境、具有动漫设计、动漫制作、绘画、网页设计等技能、并具有熟练计算机技术操作能力的技术应用型人才。武汉工程职业技术学院校企合作专业，培养具备学习，实践能力的专业人员。

主要课程有：素描、透视、线描、速写、色彩构成、手绘漫画、动画概论、卡通形象设计、插画设计、Flash动画制作、Photoshop图像处理、3DsMAX、MAYA、网页设计与制作、计算机软件应用、AXA、PAINTER、绘画后期编辑、影视后期合成，影视特效合成等。

动漫设计必须具备的软件

动漫设计分为：2D动漫软件，3D动漫软件和网页动漫软件。

2D动漫软件包括：ANIMO、RETAS PRO、USANIMATION 。 3D动漫软件包括：3DMAX，MAYA、LIGHTWAVE。

网页动漫软件包括：FLASH。

插画：photoshop painter IIIUSTRATER等 动画：网页动画，影视动画

【2D、3D】 网页动画：FLASH 、 Harmony 、Toon Boom Studio、TAB等

影视2D动画：ANIMO、TOONZ、RETAS PRO、USANIMATION等 3D动画：3DMAX、MAYA、LIGHTWAVE 、

SOFTIMAG

能力培养

前期策划——动漫设计的前期准备工作，策划设计作品的背景、故事情节等。 原画设计基础——学习动漫设计最基础的内容，其中涉及美术方面的素描，

主要掌握物体的阴暗面和机构形体等。

道具与场景设计——道具和场景是一个完整的设计中不可缺少的。

动漫角色设计——掌握人物比例、人体结构等内容，再赋予自己的想法和创意进行设计。

二维动画设计——二维动画设计普遍指的是Flash动画设计。

3D基础知识——了解3D的表现形式和掌握3D软件的应用。

3D道具与场景设计——利用3D软件再加以原画创作构思制作3D道具与场景。

动漫三维角色制作——利用3D软件再加以原画创作构思制作3D角色。 三维动画特效设计——利用3D软件制作动画，3D动画制作软件常见有的3Ds max和Maya。

3DMAX

3dmax电脑三维模型制作和渲染软件，该软件早期名为3DS，因为类似dos年代，

广泛应用于建筑设计、三维动画、音视制作等各种静态、动态场景的模拟制作。

MAYA

Maya三维动画软件，应用对象是专业的角色动画，电影特技等。

ANIMO

ANIMO是运行于SGI O2工作站和Windows NT平台上的二维卡通动画制作系统。RETAS PRO

RETAS PRO是一套应用于普通PC和苹果机的专业二维动画制作系统。

LIGHTWAVE

LightWave 3D是一款三维动画制作软件,功能全面。

FLASH

Flash是一种创作工具，可使用它来创建演示文稿、应用程序和其它允许用户交互的内容。也可以通过添加图片、声音、视频和特殊效果，构建包含丰富媒体的Flash应用程序。

USANIMATION

USAnimation 2D卡通制作系统。轻松地组合二维动画和三维图像 。 Fusion

视频合成软件，能支持Adobe AfterEffect的plugin和5D抠像ULTIMATTE插件,它是基于流程线和动画曲线的合成软件之一。适合操作Maya、Softimage3D软件的动画师使用。

字数作文