计算机图形学发展史：从起源到现代应用

计算机图形学是一门研究如何利用数字计算机生成、处理和显示图形的学科，其发展历程可以追溯到20世纪中期。早期，1946年第一台电子计算机的出现极大地促进了包括图形学在内的多学科发展。1950年，随着第一台图形显示器的发明，计算机图形学正式进入了人们的视野。 计算机图形学的研究领域非常广泛，首先，它关注的是图形的概念，包括自然界中的景物、照片、设计图等，这些都是能够通过人的视觉系统形成印象的客观对象。在计算机图形学中，图形被定义为由几何要素（如点、线、面和体）以及非几何要素（如色彩、材质等）组成的抽象表示，这些元素共同构建出具有灰度、色彩和形状的视觉效果。 图形的表示方法在计算机中主要有两种：点阵表示，即通过列举所有图形中的点来构建图像，这种图像称为位图，强调图形由具有灰度或色彩的点构成；另一种是参数表示，通过图形的形状参数（如方程或分析表达式的系数，线段端点坐标等）和属性参数（如颜色）来描述图形的结构和外观。 计算机图形学的应用领域极其广泛，涵盖了交通标志的设计、建筑设计的可视化、艺术创作、科学研究（如模拟物理现象）等。图像处理技术是其核心组成部分，包括图像增强、分割、去噪、重组和特征提取等，这些技术使得计算机能处理和转换原始图像数据，提升其可用性和表现力。 此外，模式识别也是计算机图形学的一个分支，通过对图像进行分析和识别，可以提取其中的内在规律和模型，比如在邮政分拣系统中用于快速分类邮件。计算机图形学还与其他学科紧密相连，例如数学、计算机科学、物理学、视觉科学等，它们相互影响，推动着计算机图形学技术的不断进步。 计算机图形学的发展历程是一个不断融合创新的过程，从最初的图形显示器到如今高度复杂和逼真的图像生成，它不仅改变了我们的视觉体验，也深刻地影响了各个行业的工作效率和创新能力。