前言

圖形與圖像在可視信息處理領域是兩個既相互聯系又相互區別的概念，由此形成了計算機圖形學和數字圖像處理兩個學科。這兩個學科的發展都非常迅速，并且與國民經濟和人們的日常生活密切相關，于是眾多高校均開設了“計算機圖形學”和“圖像處理”這兩門課程，尤其對于電子信息工程、計算機、自動控制等相關專業，這兩門課程更是重要的專業課，兩者各自都有自身的前導與后續課程，自成體系。

然而，隨著學科的發展，圖形和圖像已經出現了相互融合的發展趨勢，圖形學中的真實感顯示、紋理貼圖，圖像處理中的矢量化、圖像繪制等都體現出兩門學科交叉的新特點。將兩個學科的知識融會貫通并傳授給學生，已經成為學科發展的必然。

另外一方面，在長期的教學實踐中，根據社會對人才培養的反饋，常常有這樣的教學需求：由于專業課程體系的不同和學時數的限制，無法開設兩門課程所需要的前導課程，但是又需要同時掌握圖形學和圖像處理的知識，這就對廣大的教育工作者提出了新的挑戰。

迎接挑戰的方法就是將圖形學和圖像處理的知識綜合教學，同時降低兩門課程的前導知識壁壘，在課堂上實現圖形與圖像的融合。本書正是基于上述目的而編著的，它不僅體現了學科發展的要求，也反映了人才培養的導向。

全書以介紹計算機圖形學和圖像處理的基本理論、基本方法和基本技能為主，不涉及具體圖形圖像處理商用軟件的操作。在內容組織上既注重了兩個知識體系的系統性和互補性，同時又刻意淡化了相關內容對前導知識的要求，降低門檻，擴大受眾面。

本書第1章和第2章主要介紹了圖形和圖像的基本概念，以及兩者的公共基礎知識，包括光學基礎、視覺基礎、硬件基礎和軟件基礎。第3～5章主要講述計算機圖形學的相關知識，按照由淺入深的原則分別介紹基本圖元生成、圖形顯示技術、圖形交互技術，以及圖形軟件標準。第6～10章主要講述圖像處理的相關知識，按照圖像處理的流程和難易程度，依次介紹了圖像數字化、圖像數學描述、圖像變換、圖像增強、圖像恢復和圖像分割。

由于本書是面向教學的教材，因此在內容的組織上不僅注重了理論知識的掌握，更強調了實踐能力的培養，書中給出了許多算法的程序實現框圖，能夠幫助讀者通過編程體會到應用知識的樂趣。同時，根據長期教學過程中獲得的經驗，本書在一些教學難點上做出了相應的鋪墊和強調，以幫助學生理解，如畫線算法的優化、圖像統計描述的直觀含義、采樣點降低后圖像的實際顯示效果、直方圖均化的程序實現等。

通過兩年的講義試用，本書既可以作為圖形圖像綜合講授的教材；同時，第1～5章的內容也可以獨立構成“計算機圖形學”課程，第1、第2、第6～10章可以獨立構成“圖像處理”課程，應用方式十分靈活。

本書的編著是眾多人員辛勤勞動的結果，唐波編寫了第1、第2、第6～9章的內容，馬伯寧編寫了第3、第5章和第4章的部分內容，鄒煥新編寫了第10章的內容，魯敏編寫了第4章的部分內容。特別需要感謝國防科技大學電子科學與工程學院孫即祥教授，孫教授不僅學術造詣高深，更是持之以恒地關心、提攜年輕教師。本書的編著得到了孫教授的悉心指導，在孫教授的同意下，部分章節內容取自他所編著的《圖像處理》一書，這反映出老教授高尚的品格和無私的情懷。眾多學生在講義試用階段提出了許多寶貴的意見和建議，在此一并表示感謝。此外，還要感謝電子工業出版社的陳曉莉編輯，沒有她高效而細致的工作，就沒有本書的出版。

最后的感謝要送給我的妻子和兒子，妻子在我身后的默默支持是本書得以完成的持續動力，而一看到兒子那天真無邪的笑容，伏案工作的辛苦便煙消云散。

盡管已盡最大努力力圖編著一本“完美”的教材，但由于受到學科快速發展和編者學術水平的制約，總會有些許遺憾，書中肯定還存在錯誤和不妥之處，懇請讀者批評指正。

唐波

2010年10月

于湖南長沙