几何模型

用几何概念描述物理或者数学物体形状

几何模型是用几何概念描述物理或者数学物体形状。几何造型是构建或者使用几何模型的过程。几何模型广泛用于计算机图形学、计算机辅助设计、计算机辅助制造以及医疗图像处理等许多应用领域。

模型简介

我们可以在任意几何空间构建任意维度物体的几何模型。在计算机图形学领域大量使用着二维几何模型和三维几何模型。二维几何模型在计算机印刷和工程制图领域有重要的应用，而三维几何模型在计算机辅助设计、计算机辅助制造以及地质建模等领域都有着很关键的应用。

几何模型通常与用算法隐式定义形状的过程模型和面向对象模型有所不同，它也与数字图像和立体模型不同，并且与用隐模型表示的数学模型如任意多项式的零集也有所不同。但是，这些区别可能会经常变得不太明显：例如，几何形状可以用面向对象编程中的对象来表示；数字图像也可以解释为一组正方形颜色的组合；像圆这样的几何形状也可以用数学方程来表示。另外分形物体的建模经常要同时使用几何模型与过程模型技术。

应用领域

计算机辅助制造

计算机辅助制造（英文：Computer-aided manufacturing，缩写：CAM）是工程师大量使用产品生命周期管理计算机软件的产品组件制造过程。计算机辅助设计中生成的组件三维模型用于生成驱动数字控制机床的计算机数控代码。这包括工程师选择工具的类型、加工过程以及加工路径。

有些计算机辅助制造与计算机辅助设计集成，譬如MASTERCAM等。每一个计算机辅助制造软件首先都要解决CAD数据交换的问题，因为生成数据的 CAD 系统就像文字处理软件那些经常按照它自己的专有格式保存数据。通常需要计算机辅助设计操作员将数据输出成通用的数据格式，2D平面如DXF及DWG等；3D曲面则以IGES或者STL为主要选择。一般而言，只要CAD在绘制时所使用的单位与计算机辅助制造软件相同，通常都不需要再进行编辑，所以可以直接采用，较为简单。

当计算机辅助制造软件转出G代码程序后，会使用直接数字控制（DNC）程序将它传送到加工机控制器上，目前亦有可将G代码程序存储于存储卡中，在插入加工机控制器所配置的存储卡插槽中让控制器读取。

尽管长期以来人们一直梦想计算机辅助制造软件能够独立运转，然而，无论再先进的计算机辅助制造软件，在没有技术成熟的人员使用下，均极为容易造成后续加工上的失误 (断刀、过切等)，因此它仍然需要知识与技能都很丰富的操作员来进行操作与设置，譬如：刀具的选择、加工的深度、加工的方式等等。

在最佳的情况下，计算机辅助制造软件操作人员最好与数控机床操作人员相同，这样的配置，加工失误的机率会降到最低。

计算机辅助设计

电脑辅助设计（英语：ComputerAidedDesign,CAD）是指运用电脑软件制作并模拟实物设计，展现新开发商品的外型、结构、彩色、质感等特色的过程。随着技术的不断发展电脑辅助设计不仅仅适用于工业，还被广泛运用于平面印刷出版等诸多领域。它同时涉及到软件和专用的硬件。

CAD有时也写作“computer-assisted”、“computer-aideddrafting”，或类似的表达方式。相关的缩略语有CADD，表示计算机辅助设计和草图（computer-aided design and drafting），以及CAAD，表示计算机辅助建筑设计（computer-aided architectural design）。所有这些术语基本上同义，都指使用计算机而不是传统的绘图板来进行各种项目的设计和工程制图。通常由CAD创建的建筑和工程项目的范围很广，包括建筑设计制图，机械制图，电路图，和其他各种形式的设计交流方式。现在，它们都成为计算机辅助设计更广泛的定义的一部分。

设计者很早就开始使用计算机进行计算。有人认为Ivan Sutherland在1963年在麻省理工学院开发的Sketchpad是一个转折点。SKETCHPAD的突出特性是它允许设计者用图形方式和计算机交互：设计可以用一枝光笔在阴极射线管屏幕上绘制到计算机里。实际上，这就是图形化用户界面的原型，而这种界面是现代CAD不可或缺的特性。

CAD最早的应用是在汽车制造、航空航天以及电子工业的大公司中。随着计算机变得更便宜，应用范围也逐渐变广。

计算机图形学

计算机图形学（英语：computer graphics，缩写为CG）是研究计算机在硬件和软件的帮助下创建计算机图形的科学学科，是计算机科学的一个分支领域，主要关注数字合成与操作视觉的图形内容。虽然这个词通常被认为是指三维图形，事实上同时包括了二维图形以及视频处理。

简单地说，计算机图形学的主要研究内容就是研究如何在计算机中表示图形、以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法。图形通常由点、线、面、体等几何元素和灰度、色彩、线型、线宽等非几何属性组成。从处理技术上来看，图形主要分为两类，一类是基于线条信息表示的，如工程图、等高线地图、曲面的线框图等，另一类是明暗图，也就是通常所说的真实感图形。

计算机图形学一个主要的目的就是要利用计算机产生令人赏心悦目的真实感图形。为此，必须创建图形所描述的场景的几何表示，再用某种光照模型，计算在假想的光源、纹理、材质属性下的光照明效果。所以计算机图形学与另一门学科计算机辅助几何设计有着密切的关系。事实上，图形学也把可以表示几何场景的曲线曲面造型技术和实体造型技术作为其主要的研究内容。同时，真实感图形计算的结果是以数字图象的方式提供的，计算机图形学也就和图像处理有着密切的关系。

图形与图像两个概念间的区别越来越模糊，但还是有区别的：图像纯指计算机内以位图形式存在的灰度信息，而图形含有几何属性，或者说更强调场景的几何表示，是由场景的几何模型和景物的物理属性共同组成的。

计算机图形学的研究内容非常广泛，如图形硬件、图形标准、图形交互技术、光栅图形生成算法、曲线曲面造型、实体造型、真实感图形计算与显示算法、非真实感绘制，以及计算可视化、计算机动画、自然景物仿真、虚拟现实等。

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