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[摘 要]随着信息社会的快速发展，数字彩色图像作为最重要的的信息资源之一，在各个领域被愈来愈广泛地使用。数字彩色图像已成为信息社会不可缺少的信息资源。五彩缤纷的真实感彩色图像能给人们带来更真实、更贴切、更愉悦的信息。当今社会对数字彩色图像的需求以惊人的速度和数量增长。，怎样快速、高效、实时而又清晰地传送和存储数字彩色图像，是促进计算机网络通信技术和多媒体技术发展的关键。基于平面数字图像（包括彩色图像）的矢量化与3D建模型研究，对促进现代化制造技术的发展与推广应用有着极其重要的意义，是实现智能化和敏捷化制造的关键技术之一。
[关键词]3D建模；相关系数；相关模板；矢量化；
中图分类号：V922 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）34-0393-01
一、3D模型的相关介绍
现在人类已经掌握了较成熟的技术，从自然界中获取数字图像。但是从图像到矢量图形到3D模型則是一个复杂的过程，目前没有形成一个标准化、一致化的方法。对图像的矢量化和3D建模的研究，是计算机图形学和数字图像处理等多技术的高度综合与融合，目前处在一个起步和初级应用阶段。对它的深入研究，将促进现代制造、工程设计、3D动漫设计，以及航天、医学和地质影像的造型设计等技术的发展和进步，提升这些技术智能化和敏捷化水平，拓展其应用的深度和广度。
二、图像的矢量化与3D建模技术研究
2.1 图像的矢量化研究现状
矢量化是对光栅图像进行分析、识别并重建其中图形对象的过程。矢量化过程实质上也是一个编码过程，将拥有大数据量的光栅图像，依据其基本特征用矢量图形来描述，矢量图形最终由构建图形线段或曲线的少量特征参数来表示。
图像矢量化的研究起源于上世纪年代。最初的方法较单一，通常采用细化算法或轮廓检测算法加以简单的线条拟合，得到矢量图形。应用范围也很窄，主要用于地形分析。对数字工程图纸的矢量化引发了矢量化的研究一个高潮，到了年代，矢量化技术已被广泛应用于如工业制造、工程设计和地理信息等行业，同时一些商品化的通用矢量化软件被推出，如VPStudio， R2V， ImageSeries5.0等。这些软件都能对光栅图像图进行矢量化或矢量编辑，但是矢量化精度和速度难以满足工业设计与生产的实际需要，普遍存在噪声、缺损和矢量化效果较差拟合的矢量图形不光滑等缺点，对复杂图像矢量化难以得到满意的结果。目前研究者对于这些问题的解决办法主要有两种思想一是主张对获取的数字图像，不追求自动识别处理由人工干预修补缺损和错误，对处理后的光栅图像压缩存放，便于使用与复制二是强调提供强有力的多种方法自动识别图像，并用适合于图形系统标准文件格式表示，以便软件调用和后续设计。两种思想各有特定应用场合，可以取长补短，相互结合。
2.2 基于图形的3D建模技术研究现状
表述物体的立体模型常用的有框架模型一、曲面模型、实体模型三种。框架模型通常也称为边界模型，用线来表示物体轮廓，它的优点是处理速度快操作简单，但是无法获得高品质的图像效果。曲面模型是一种用立体多边形描述对象的模型，它采用曲面方程构建立体多边形的曲面片，可实现对复杂物体进行建模。它灵活性强，是目前普遍使用的一种造型技术。实体模型是由一些简单立体元素体素的集合，它可以进行空间集合的布尔运算，生成更复杂的实体模型。这些模型表述方法目前普遍应用于计算机辅助设计软件中。
曲面造型技术是CAD/CAM （ Computer Aided Design/Computer Aided Manufacture ）系统的最关键技术之一。主要研究在计算机图形系统环境下对曲面信息的表示、设计、显示和分析。曲面造型技术由和等图形学大师于六十年代奠定了理论基础，广泛用于汽车、飞机和船舶等的外形放样设计工艺。经过四十多年发展，现在已经形成了以Bezie和B样条方法为代表的参数化特征设计，和以隐式代数曲面表述两类方法为主体，结合插值印、拟合、逼近三种手段为骨架的几何理论体系。目前曲面造型技术主要有多边形网格造型、参数曲面造型、隐式曲面造型和细分曲面造型等技术。
曲面造型通常是在已知或给定的空间特征参数下进行。基于图形的曲面造型，只能通过获取的平面特征参数实现建模，因而它的难度更大，更具不可控性。但对它研究有着很大的应用价值，如将传统手绘家具雕刻图像矢量化处理后的图形，自动转换成建模，对实现中国古典雕刻家具的数字化智能雕刻加工有着重大的意义。
三、相关模型的彩色图像编码与图像的3D建模研究意义
3.1 彩色图像编码研究意义
信息社会，数字彩色图像信息作为最重要的信息资源之一，在各行各业，甚至人们的日常生活中被越来越广泛地使用。科学实验表明，人类从外界获取的知识之中，有70%以上都是通过视觉感知获取的，一幅图胜过千言万语，图像信息是人类认识世界及人类自身的重要源泉。
彩色图像压缩编技术，对多媒体通信、数字电视和数码影像等技术的提升与发展起着至关重要的作用。正是由于彩色图像压缩编码研究的必要性、可行性和重要性，该项研究近来倍受人们的重视，成为一个越来越活跃的研究领域，有着很大的研究发展空间和前景。目前我国在该领域的研究与国际上发达国家还存在一定的差距，尤其是在彩色图像压缩编码新方法研究与标准制定方面。在这方面投入一定的资金和人力，进行深入的研究，将有助于提高我国在高科技领域方面的国际竞争力。基于此，本文对实现彩色图像高质量、大压缩比的编码算法等相关内容进行了研究。
3.2 复杂雕刻型面一体化建模的研究意义
中国古典雕刻典家具和建筑构件等复杂雕刻型面的建模问题，一直以来是困扰研究者的一个棘手的问题。中国古典雕刻家具始终以独特的技术与艺术风格，闻名于世界，成为世界家具和文化艺术的一个重要组成部分。它的继承和发展不仅家具行业的问题，也是弘扬中国传统文化艺术所面临的重大课题。与中国古典雕刻典家具相类似，日本的传统浮世画技艺也是历史悠久、遐尔闻名。Okada等在浮世画的数字化处理、重建和制造等方面做了深入的研究与实践，对该项目技艺的延续与发展和弘扬起到了积极的推动作用。
如何解决复杂雕刻型面智能化、敏捷化和一体化3D建模的问题，是实现数字化艺术雕刻的关键技术。我们提出依据古典雕刻家具的工艺流程，从传统手绘雕刻家具图像包括彩色图案出发，将其数字化、矢量化生成矢量图形，然后对2D图形进行优化设计，最后实现雕刻型面一体化3D建模的解决方法。该方法对建立中国传统雕刻花纹模型加工数据库，提供一个专业、高效、快捷和通用的雕刻花纹模型设计软件平台，实现艺术雕刻产品的数字化、智能化加工和规模化生产等有着重要的实际意义。
四、研究与展望
现代高新科术研究成果的诞生，都是多项技术高度综合与融合的结晶。随着计算机图形与数字图像处理技术研究的不断深入与发展，两者之间关联愈来愈密切，新的技术进一步相互渗透与融合，为解决相关研究领域的一些热点和疑难问题提供了条件和契机。本文研究工作的主要特色，就是融合计算机图形与数字图像处理技术，对彩色图像压缩编码方法和图像的建模方法进行研究。数字彩色图像作为最重要的信息资源之一，己渗入到我们日常生活和工作中，加速它的快速传送与处理，需要寻求更新更好的彩色图像编码包括彩色视频图像的编码。充分挖掘和利用彩色图像色彩分量之间的相关性，运用模型基、不规则区域分析、建立更适合编码的色彩模型等手段，结合其它先进的编码方法，实现对彩色图像的高效混合编码是作者努力的方向。
实现数字化雕刻技术在艺术雕刻行业的推广应用和普及，复杂雕刻型面的3D建模是关键技术之一。作者致力于中国古典雕刻家具的数字化雕刻研究，目前对无缝隙光滑雕刻型面建模和仿刀雕刻型面建模的研究取得实质性进展。并在建立中国传统雕刻花纹模型数据库，古典雕刻家具和木制建筑构件的实物数字化仿制等方面的研究取得一定成果。该项研究的进一步深入和完善，对石材和装饰材料等的数字化艺术雕刻也有借鉴和促进作用。
参考文献
[1] 田德，高自友.改进的静态图像零树编码算法.计算机学报，1999.
[2] 王向阳，杨红颖.一种新的低比特率图像压缩编码算法.计算机研究与发展.2005.
[3] 蓝波，林小竹，籍俊伟一种改进的LZW算法在图像编码中的应用.计算机工程与科学.2006.
[关键词]3D建模；相关系数；相关模板；矢量化；
中图分类号：V922 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）34-0393-01
一、3D模型的相关介绍
现在人类已经掌握了较成熟的技术，从自然界中获取数字图像。但是从图像到矢量图形到3D模型則是一个复杂的过程，目前没有形成一个标准化、一致化的方法。对图像的矢量化和3D建模的研究，是计算机图形学和数字图像处理等多技术的高度综合与融合，目前处在一个起步和初级应用阶段。对它的深入研究，将促进现代制造、工程设计、3D动漫设计，以及航天、医学和地质影像的造型设计等技术的发展和进步，提升这些技术智能化和敏捷化水平，拓展其应用的深度和广度。
二、图像的矢量化与3D建模技术研究
2.1 图像的矢量化研究现状
矢量化是对光栅图像进行分析、识别并重建其中图形对象的过程。矢量化过程实质上也是一个编码过程，将拥有大数据量的光栅图像，依据其基本特征用矢量图形来描述，矢量图形最终由构建图形线段或曲线的少量特征参数来表示。
图像矢量化的研究起源于上世纪年代。最初的方法较单一，通常采用细化算法或轮廓检测算法加以简单的线条拟合，得到矢量图形。应用范围也很窄，主要用于地形分析。对数字工程图纸的矢量化引发了矢量化的研究一个高潮，到了年代，矢量化技术已被广泛应用于如工业制造、工程设计和地理信息等行业，同时一些商品化的通用矢量化软件被推出，如VPStudio， R2V， ImageSeries5.0等。这些软件都能对光栅图像图进行矢量化或矢量编辑，但是矢量化精度和速度难以满足工业设计与生产的实际需要，普遍存在噪声、缺损和矢量化效果较差拟合的矢量图形不光滑等缺点，对复杂图像矢量化难以得到满意的结果。目前研究者对于这些问题的解决办法主要有两种思想一是主张对获取的数字图像，不追求自动识别处理由人工干预修补缺损和错误，对处理后的光栅图像压缩存放，便于使用与复制二是强调提供强有力的多种方法自动识别图像，并用适合于图形系统标准文件格式表示，以便软件调用和后续设计。两种思想各有特定应用场合，可以取长补短，相互结合。
2.2 基于图形的3D建模技术研究现状
表述物体的立体模型常用的有框架模型一、曲面模型、实体模型三种。框架模型通常也称为边界模型，用线来表示物体轮廓，它的优点是处理速度快操作简单，但是无法获得高品质的图像效果。曲面模型是一种用立体多边形描述对象的模型，它采用曲面方程构建立体多边形的曲面片，可实现对复杂物体进行建模。它灵活性强，是目前普遍使用的一种造型技术。实体模型是由一些简单立体元素体素的集合，它可以进行空间集合的布尔运算，生成更复杂的实体模型。这些模型表述方法目前普遍应用于计算机辅助设计软件中。
曲面造型技术是CAD/CAM （ Computer Aided Design/Computer Aided Manufacture ）系统的最关键技术之一。主要研究在计算机图形系统环境下对曲面信息的表示、设计、显示和分析。曲面造型技术由和等图形学大师于六十年代奠定了理论基础，广泛用于汽车、飞机和船舶等的外形放样设计工艺。经过四十多年发展，现在已经形成了以Bezie和B样条方法为代表的参数化特征设计，和以隐式代数曲面表述两类方法为主体，结合插值印、拟合、逼近三种手段为骨架的几何理论体系。目前曲面造型技术主要有多边形网格造型、参数曲面造型、隐式曲面造型和细分曲面造型等技术。
曲面造型通常是在已知或给定的空间特征参数下进行。基于图形的曲面造型，只能通过获取的平面特征参数实现建模，因而它的难度更大，更具不可控性。但对它研究有着很大的应用价值，如将传统手绘家具雕刻图像矢量化处理后的图形，自动转换成建模，对实现中国古典雕刻家具的数字化智能雕刻加工有着重大的意义。
三、相关模型的彩色图像编码与图像的3D建模研究意义
3.1 彩色图像编码研究意义
信息社会，数字彩色图像信息作为最重要的信息资源之一，在各行各业，甚至人们的日常生活中被越来越广泛地使用。科学实验表明，人类从外界获取的知识之中，有70%以上都是通过视觉感知获取的，一幅图胜过千言万语，图像信息是人类认识世界及人类自身的重要源泉。
彩色图像压缩编技术，对多媒体通信、数字电视和数码影像等技术的提升与发展起着至关重要的作用。正是由于彩色图像压缩编码研究的必要性、可行性和重要性，该项研究近来倍受人们的重视，成为一个越来越活跃的研究领域，有着很大的研究发展空间和前景。目前我国在该领域的研究与国际上发达国家还存在一定的差距，尤其是在彩色图像压缩编码新方法研究与标准制定方面。在这方面投入一定的资金和人力，进行深入的研究，将有助于提高我国在高科技领域方面的国际竞争力。基于此，本文对实现彩色图像高质量、大压缩比的编码算法等相关内容进行了研究。
3.2 复杂雕刻型面一体化建模的研究意义
中国古典雕刻典家具和建筑构件等复杂雕刻型面的建模问题，一直以来是困扰研究者的一个棘手的问题。中国古典雕刻家具始终以独特的技术与艺术风格，闻名于世界，成为世界家具和文化艺术的一个重要组成部分。它的继承和发展不仅家具行业的问题，也是弘扬中国传统文化艺术所面临的重大课题。与中国古典雕刻典家具相类似，日本的传统浮世画技艺也是历史悠久、遐尔闻名。Okada等在浮世画的数字化处理、重建和制造等方面做了深入的研究与实践，对该项目技艺的延续与发展和弘扬起到了积极的推动作用。
如何解决复杂雕刻型面智能化、敏捷化和一体化3D建模的问题，是实现数字化艺术雕刻的关键技术。我们提出依据古典雕刻家具的工艺流程，从传统手绘雕刻家具图像包括彩色图案出发，将其数字化、矢量化生成矢量图形，然后对2D图形进行优化设计，最后实现雕刻型面一体化3D建模的解决方法。该方法对建立中国传统雕刻花纹模型加工数据库，提供一个专业、高效、快捷和通用的雕刻花纹模型设计软件平台，实现艺术雕刻产品的数字化、智能化加工和规模化生产等有着重要的实际意义。
四、研究与展望
现代高新科术研究成果的诞生，都是多项技术高度综合与融合的结晶。随着计算机图形与数字图像处理技术研究的不断深入与发展，两者之间关联愈来愈密切，新的技术进一步相互渗透与融合，为解决相关研究领域的一些热点和疑难问题提供了条件和契机。本文研究工作的主要特色，就是融合计算机图形与数字图像处理技术，对彩色图像压缩编码方法和图像的建模方法进行研究。数字彩色图像作为最重要的信息资源之一，己渗入到我们日常生活和工作中，加速它的快速传送与处理，需要寻求更新更好的彩色图像编码包括彩色视频图像的编码。充分挖掘和利用彩色图像色彩分量之间的相关性，运用模型基、不规则区域分析、建立更适合编码的色彩模型等手段，结合其它先进的编码方法，实现对彩色图像的高效混合编码是作者努力的方向。
实现数字化雕刻技术在艺术雕刻行业的推广应用和普及，复杂雕刻型面的3D建模是关键技术之一。作者致力于中国古典雕刻家具的数字化雕刻研究，目前对无缝隙光滑雕刻型面建模和仿刀雕刻型面建模的研究取得实质性进展。并在建立中国传统雕刻花纹模型数据库，古典雕刻家具和木制建筑构件的实物数字化仿制等方面的研究取得一定成果。该项研究的进一步深入和完善，对石材和装饰材料等的数字化艺术雕刻也有借鉴和促进作用。
参考文献
[1] 田德，高自友.改进的静态图像零树编码算法.计算机学报，1999.
[2] 王向阳，杨红颖.一种新的低比特率图像压缩编码算法.计算机研究与发展.2005.
[3] 蓝波，林小竹，籍俊伟一种改进的LZW算法在图像编码中的应用.计算机工程与科学.2006.