計算機圖形學是計算機科學領(lǐng)域的重要研究方向之一，圖形學技術(shù)也在社會生活和生產(chǎn)的各個領(lǐng)域得到應(yīng)用。本研究報告對計算機圖形學進行了簡單梳理，包括以下內(nèi)容：

　　計算機圖形學概念。首先介紹計算機圖形學的定義，接著對計算機圖形學的發(fā)展歷程進行梳理，對我國計算機圖形學現(xiàn)狀進行介紹。

　　計算機圖形學研究情況。對計算機圖形學的主要研究內(nèi)容，包括建模、動畫、渲染和圖形交互以及計算機圖形學的相關(guān)技術(shù)算法進行介紹。

　　計算機圖形學領(lǐng)域?qū)＜医榻B。利用 AMiner 大數(shù)據(jù)對計算機圖形學領(lǐng)域?qū)＜疫M行深入挖掘，對國內(nèi)外計算機圖形學的學者進行介紹。

　　計算機圖形學的應(yīng)用及趨勢預(yù)測。計算機圖形學在現(xiàn)實生活中應(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、仿真技術(shù)、科學計算可視化和計算機輔助設(shè)計與制造等領(lǐng)域，在介紹相關(guān)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，對計算機圖形學未來的發(fā)展趨勢做出了相應(yīng)的預(yù)測。

　　什么是計算機圖形學？

　　關(guān)于計算機圖形學的定義眾說紛紜。IEEE 對計算機圖形學的定義為：Computer graphics is the art or science of producing graphical images with the aid of computer。

　　國際標準化組織 ISO 將計算機圖形學定義為：計算機圖形學是一門研究通過計算機將數(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)的學科。它是建立在傳統(tǒng)的圖學理論、應(yīng)用數(shù)學及計算機科學基礎(chǔ)上的一門邊緣學科。

　　總而言之計算機圖形學是研究怎樣利用計算機來顯示、生成和處理圖形的原理、方法和技術(shù)的一門學科，這里的圖形是指三維圖形的處理。

　　計算機圖形學和圖像處理及計算機視覺

　　計算機圖形學（computer graphics）的基本含義是使用計算機通過算法和程序在顯示設(shè)備上構(gòu)造圖形。圖形是人們通過計算機設(shè)計和構(gòu)造出來的，不是通過攝像機、掃描儀等設(shè)備輸入的圖像。這里的圖形可以是現(xiàn)實中存在的圖形，也可以是完全虛擬構(gòu)造的圖形。以矢量圖的形式呈現(xiàn)，更強調(diào)場景的幾何表示，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、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程，圖像處理研究的是圖像增加、模式識別、景物分析等，研究對象一般為二維圖像。圖像以點陣圖形式呈現(xiàn)，并記錄每個點的灰度或色彩。例如，照片、掃描圖片和由計算機產(chǎn)生的真實感和非真實感圖·形等，最基本的圖像單元（pels，picture elements）是點—像素（pixel），其信息實際上是點與它的屬性信息（顏色、灰度、亮度等）。

　　計算機視覺（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)字或者符號信息。

　　計算機圖形學和計算機視覺是同一過程的兩個方向。計算機圖形學將抽象的語義信息轉(zhuǎn)化成圖形，計算機視覺則從圖形中提取抽象的語義信息，圖像處理研究的則是一個圖像或一組圖像之間的相互轉(zhuǎn)化和關(guān)系，與語義信息無關(guān)。

　　計算機圖形學，輸入的是對虛擬場景的描述，通常為多邊形數(shù)組，而每個多邊形由三個頂點組成，每個頂點包括三維坐標、貼圖坐標、RGB 顏色等。輸出的是圖像，即二維像素數(shù)組。

　　計算機視覺，輸入的是圖像或圖像序列，通常來自相機、攝像頭或視頻文件。輸出的是對于圖像序列對應(yīng)的真實世界的理解，比如檢測人臉、識別車牌。圖像處理，輸入的是圖像，輸出的也是圖像。Photoshop 中對一副圖像應(yīng)用濾鏡就是典型的一種圖像處理。常見操作有模糊、灰度化、增強對比度等。

　　盡管三者所涉及的都是運用計算機來處理對象，但是長期以來卻是屬于不同技術(shù)領(lǐng)域，近些年來，隨著多媒體技術(shù)、計算機動畫以及三維數(shù)據(jù)場顯示技術(shù)等的迅速發(fā)展，計算機圖形學、圖像處理和計算機視覺結(jié)合日益緊密，并且相互滲透。例如，三維游戲為了增加表現(xiàn)力會疊加全屏的后期特效，原理就是數(shù)字圖像處理，只是將計算量放在了顯卡端；計算機視覺對需要識別的照片進行預(yù)處理也是運用了數(shù)字圖像處理技術(shù)；最明顯的是增強現(xiàn)實（AR），用數(shù)字圖像處理技術(shù)進行預(yù)處理，用計算機視覺技術(shù)進行跟蹤物體的識別與姿態(tài)獲取，用圖形學技術(shù)進行虛擬三維物體的疊加和顯示。