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光栅投影三维轮廓测量技术分析及进展

光栅投影三维轮廓测量技术分析及进展
光栅投影三维轮廓测量技术分析及进展

第21卷第4期上海电力学院学报

V o.l 21,No .4

2005年12月

J ournal of Shanghai Un ivers i ty of E l ectric Po w er

Dec . 2005

文章编号:1006-4729(2005)04-0378-05

光栅投影三维轮廓测量技术分析及进展

*

收稿日期:

2005-08-26基金项目:上海市自然科学基金(04ZR 14077);上海市教育委员会发展基金(04L b07);上海电力学院发展基金(K -

2004-03).

葛东东1

,王淮生2

,宋家友

1

(1.郑州大学信息工程学院,河南郑州 450052;2.上海电力学院数理系,上海 200090)

摘 要:对于漫反射物体的轮廓测量的光学投影式轮廓测量技术,根据不同的测量方法和条纹图像分析技术可以大致分为两种:直接三角法和相位测量法.以相位测量法中的光栅投影法为重点,介绍了其测量原理和关键技术,如傅里叶变换法、解包裹、系统标定等,并分析了其研究热点与发展方向.关键词:光学轮廓测量;光栅投影;相位测量;解包裹;系统标定中图分类号:O 439

文献标识码:A

The Analysis of 3 D Profil o m etryM eas ure m ent by Grati ng

Projection and Its Advance m ent

GE Dong dong 1

,WANG H uai sheng 2

,SONG Jia you

1

(1.Co llege of Infor m ation E ngineer i ng,Zhengzhou Universit y,Zhengzhou 450052,China ;2.D e p t .of M athe m atics and p hy sics,Shangha i Universit y of E lectr ic P o w er,Shanghai 200090,Chi m a)

Abst ract : O f t h e different shape m easure m entm ethods and the phase analysis techniques ,optical

pro fil o m e try for the diffused reflection objects can be c lassified i n to t w o groups ,na m ely d irect triangulati o n and grating pro jecti o n phase m easure m entm ethod .This paperm ainly i n troduces grating pro jecti o n as one k i n d o f phase m easure m ent m ethod.The m easure m ent princ i p le of grating pro jecti o n m et h od and the key techn iques ,such as Fourier transfor m ation m ethod ,phase unw rapp i n g and syste m ca li b ration ,are g i v en .So m e currentl y popular research subjects and f u ture possible topics are presen ted .

K ey w ords : opti c al pr o fil o m etry ;gra ti n g pr o jection ;phase m easure m en;t phase unw rappi n g ;syste m ca li b ration

光学三维轮廓测量技术由于具有速度快,分辨率和自动化程度高,非接触和数据获取速度迅速等优点,广泛应用于计算机视觉、机械零件的仿形加工、人体测量医疗诊断和现代制造系统等方面

[1~4]

.随着激光技术、计算机技术,以及图像处

理等高新技术的发展,光学式非接触测量技术得

到广泛的应用,尤其是以投影条纹为代表的三维轮廓测量技术得到了很大发展,被认为是最有发

展前途的三维轮廓测量方法.

本文以相位测量法中的光栅投影法为重点,介绍了其测量原理和关键技术,并分析了其研究热点与发展方向.

1 测量原理

基于获取三维面形信息的光学三维形貌测量方法,可以分为两大类:被动测量和主动测量.被动三维形貌测量就是利用图像明暗、纹理、光流等信息求出三维信息,常用于对三维目标的识别、理解及位置形态的分析.主动三维形貌测量就是将光栅图样投影到被测物表面,由摄像机获取变形的光栅像,并由形变量与高度的关系来确定出轮廓相对参考平面的高度信息.光栅投影的三维轮廓测量属于主动测量.根据形变量与高度关系的不同描述方法以及对光栅条纹的不同处理方法,可以将光栅投影测量大致分为两类:直接三角法和相位测量法

[5]

.

1.1 直接三角法

直接三角法轮廓测量技术包括激光逐点扫描法、光切法和二元编码图样投影法.其基本原理如图1所示

.

图1 直接三角法示意

激光器发出的光照射到参考平面上,部分反射光通过透镜组成像并显现在光敏面上,当被测物轮廓高度发生变化时,像点在光敏面上的位置也发生变化.由像点变化可求得高度的变化,即相对参考面的高度值.测点高度满足

[6]

h =

(a b +m 0

2

ab

) g 1+

m 2

0 g ab

(1)

逐点法用一个光点扫描物体,虽然简单可靠,但测量耗时;当激光器投射的光点扩展成为光条

时,就构成光切法.光切法采用一维线形图样扫描物体,速度比前者有很大提高,确定测量点也比较容易,故应用较广.罗晓晖等运用该方法实现了脚型三维曲面测量

[7]

;当投射的光条在时间或空间

进行编码时,构成编码图像投影法.采用时间或空间编码的二维光学图样投影,能够大大提高测量速度,这是一种很有前途的三角测量法.Ka i 等运用二进制编码并结合相移技术实现了轿车车身三维尺寸的在线检测[8]

.

上述几种方法的优点是信号处理简单可靠,无需复杂的条纹分析就能唯一确定各个测量点的绝对高度信息,自动分辨物体的凸凹.缺点是精度不高,不能实现全场测量.应用三角原理求轮廓高度的关键是通过分析光强分布规律,准确找到条纹中心

[9]

.

1.2 相位测量法

相位测量式轮廓测量技术是将光栅图样投影到物体表面,变形光栅像可以认为是由于三维物面对投影栅像的相位和振幅进行调制的结果.图

2是由Takeda 提出的光栅投射技术常用的典型装置

[10]

.

图2 光栅投射技术常用装置

图2中:E p

光栅投影系统的出瞳中心;

E c 摄像机的入瞳中心.

摄像机光轴与参考面垂直相交于点O.该系

统中,摄像机所获取的光栅投射于待测物面或参考面上的条纹图像可表示为

I (x,y )=a (x ,y )+b (x,y )cos[2 f 0x +

(x,y )]

(2)

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葛东东等:光栅投影三维轮廓测量技术分析及进展

式中:I记录到的光强分布;

a背景光强;

b调制度;

f0投影到参考平面的光栅图样空间频

率;

条纹位相,对应于物体上各点的高度

h(x,y).

为了求解条纹位相,最普遍使用的方法是傅立叶变换法与位相法.

1.2.1 傅里叶变换法

Takeda M和M u l o h K于1982年提出的傅里叶轮廓术(FTP)和频域滤波的方法[11,12],可以实现实时快速测量.它是将一幅变形光栅图形逐行进行傅里叶变换,并提取出基频作逆变换,从而求解出相位分布.

式(2)可重写为

g(x,y)=a(x,y)+c(x,y)exp(2 i f0x)+

c*(x,y)exp(-2 i f0x)(3)

式中:c(x,y)={b(x,y)exp[i(x,y)]}

2

(4)

式(3)中,g(x,y)对x的傅里叶变换为

G(f,y)=A(f,y)+C(f-f0,y)+

C*(f+f0,y)(5)由于a(x,y),b(x,y),(x,y)相对f0变化缓慢,因此可滤出频谱中的C(f-f0,y)成分,并将其移回原点反变化得到c(x,y),求出(x,y)

tan(x,y)=I m[c(x,y)]

R e[c(x,y)]

(6)

该法只需一幅图像,数据处理较简单,但是在待测物体表面斜率变化较大或者轮廓较复杂时,光栅图像的基频常常与其他级的频谱叠加,以致不能准确地提取基频,并存在频谱泄漏,使得该方法在测量复杂面形时精度受到极大的影响.通过对条纹进行空域数值加权和外插补零方法,可以提高傅里叶变换轮廓术的精度[13].

为了弥补傅里叶变换的不足,在Gabor提出的著名的G abor变换的基础上,进一步发展出了短时傅里叶变换,又称加窗傅里叶变换(GTGM)[14].但是GTGM也存在一定的缺点,其所提供的所有频率窗口的大小形状是固定不变的,这对于变化的频率信息而言是存在缺陷的,也限制了其在较高频率和较低频率信号中的应用.

为了克服窗口傅里叶变换在分析非平稳信号中存在的缺陷,基于窗口傅里叶变换技术出现了伸缩窗口傅里叶变换法[14].该方法适合复杂物体形貌的测量,克服了窗口傅里叶变换分析中所有频率窗口的大小形状固定不变的缺点.

1.2.2 相移法

相移法包括时间相移法[15,16],空间相移法[17]和空间载波相移法[18,19].出现较早的N步法即为时间相移法.它是将投影到物体表面的正弦光栅条纹移动N次,每次移动的相位值为2 /N,可获取N帧相移条纹图形(N3).令I n代表第n幅图像上某点的强度,则位相为

(x,y)=arctan

!N

n=1

I n(x,y)sin

2 n

N

!N

n=1

I n(x,y)cos

2 n

N

(7)

时间相移法是目前公认最有效、最可靠的方法.该方法的实质是一种在时间轴上的逐点运算,因此低调制点容易分离,不会造成全面影响.该方法具有一定抗静态噪声的能力,测量精度高,但至少需要3幅图像,数据处理复杂,不易实现实时测量,也不能用于动态测量.

由于空间相移法的多幅相移条纹图是在同一时刻、不同空间位置获得的,因此可以用于动态测量.但测量系统比较复杂,几乎现有系统都采用三步或四步相移装置,且对各探测器的光电性能的一致性要求很高,精度也不如时间相移法的高.也有学者提出了两步相移法[20].该方法只需要两幅相移条纹图,因此计算量小,速度快.

空间载波相移法是采用两个窗函数直接卷积原条纹,从而产生多幅相移条纹图,并用时间相移法公式计算相位.该方法只需要一幅条纹图,但要求载波频率很高(CCD采样频率是载波频率的3 ~5倍),背景、条纹幅值和相位要缓变,否则将产生较大误差.同时,该方法的分辨率较低,与对应的N步时间相移法相差N倍.

2 位相展开

上文讨论的几种基于相位测量的轮廓测量术都是使用反正切函数来计算相位的,只能返回- ~+ 之间的相位值,也就是说,相位对2 卷积.因此,为了重建连续相位分布,需要顺序搜索相位间断点并用加减2n 的方法修正,这一过程就称为相位展开,也称去包裹或叠相还原.其原理虽然简单,但实际操作中存在很多困难,至今仍

380上 海 电 力 学 院 学 报 2005年

是一个没有完全解决的问题.普通的解包方法是一个逐点扫描的积分累加过程,这样的算法使一点的误差向后继点传播,形成解包过程中常见的?拉线#现象[21].

相位展开技术是当今条纹分析研究中最重要,也是最活跃的领域.人们提出了很多相位展开算法,常见的方法有时域展开法[22],基于结构光编码的相展开法等[23],但这些相位展开方法各自都存在一定的问题,有的算法过于复杂,有的计算量很大,有的对噪声的抗干扰能力很差,有的误差会沿路径传播等.

针对不连续的复杂物体面形的测量,近年来已有一些学者提出了一些新的测量方案,如M. Takeda等人提出的结合剩余定理双频解包裹算法的Fou ier变换位相解调方案[24],Zhong Ji n gang 等人提出的结合查找表双频解包裹算法的Fou ier 变换位相解调方案[25],Sa l d ner H O等人提出的相移位相解调,并结合多频时域解包裹算法方案等[26].

在双频相位测量轮廓术中[27,28],使用不同周期的光栅获得两幅包裹相位图,然后相减得到真实相位,这样处理得到的是各像素点的绝对相位,即使在断点和边界区域也能得到可靠结果.但是,当低频与高频之间的数值过大,低频处相位出现误差时,则该误差经过放大后将造成条纹级次n(x,y)的求解错误.

投射一系列不同频率的条纹图像可以提高去包裹运算的冗余度[22],其基本思想是用不同频率的条纹投射到物体表面,采样得到的物体表面的条纹图像可以认为是一个时间轴上的序列.让图像上的每一个像素点的去包裹过程沿着时间轴进行,可使相邻像素点互相独立.因此,误差或者错误就被限制在各单独的像素点上,不会传播.

3 测量系统的标定

在光栅投影3 D测量系统中,系统的标定可分为显式标定和隐式标定两种.显式标定就是根据系统的物理模型,估计出系统中所有相关参数,并由这些参数直观地描述系统的表现性能;而隐式标定不需要标定出相关参数,只需要恢复系统的输入输出关系数学描述即可.

光栅投影轮廓测量系统根据摄像机光轴和投影装置光轴的空间位置不同,可分为相交轴系统和平行轴系统.由于平行光轴系统不容易构成,所以很少被采用;但是,采用交叉光轴时,也要包括平行度、垂直度、物面和成像面间的比例关系和系统几何参数的标定等方面的要求.

新的标定技术没有平行度和垂直度的限制[29],所以没有苛刻的约束条件.新系统的标定包括摄像机定标和系统参数标定两个部分,摄像机定标是基础,通过其定标可以得到摄像机镜头光心的空间坐标,得到物体和图像之间的投影矩阵,即物点和像点的对应关系.实际上,考虑到摄像机镜头畸变的情况,需要进行坐标轴方向的校正和测量相位的校正以便实现真正的?绝对#三维测量.实验表明:该系统标定只需5m in,大大提高了效率;单次测量位移分辨率可达到1/10像素.

4 发展方向和热点研究

4.1 条纹图像处理技术的发展

光栅投射法研究热点集中于变频条纹投射技术的研究[30,31],其目的是实现绝对位相的自动求解,解决具有台阶或不连通区域的复杂面形测量中的位相展开问题.投射变频条纹,并采用时域相位去包裹技术可以实现绝对相位的自动求解,还可以解决未知相位跳跃超过2 或多个2 的真实相位恢复.通过软件编程可将不同频率的正弦光栅合成为复合光栅,用液晶投影仪投影,针对不同物体具体突变部分的情况,可灵活生成各种不同灵敏度的复合光栅.

高质量条纹图是高精度计算相位的前提,而在实际测量中存在着各种误差因素,例如液晶显示器输入灰度级与输出亮度之间的非线性,CCD 摄像机的响应非线性和采集卡数字化过程中的量化误差等.因此,对如何减少条纹图像的光强分布畸变、降低图像噪声等问题还要进行更多的研究.

4.2 投影方式的发展

在所有的投影方式中,出现最早、最简单也是最常用的投影方式是用幻灯投影仪投影光栅.但是,这种方式的缺点是柔性较差,难以实现可变灵敏度;须借助机械机构实现相移;精度可靠性较低.

用计算机生成光栅并通过液晶投影仪投射到

381

葛东东等:光栅投影三维轮廓测量技术分析及进展

物体表面[22],可以方便地控制光栅的频率并进行相移[32].与普通的通过干涉形成的光栅和Ronch i 光栅散焦形成的正弦光栅相比,用计算机生成并由液晶投影仪投射的光栅在物体表面具有稳定的亮度和对比度,可以进行精确的相移,也可以任意改变光栅的频率.而且使用液晶投影仪不易受到外界的干扰,可以用于现场测量.但是,采用液晶投影仪投影方式存在的主要问题是商品液晶器件的分辨率较低,不容易实现高精度测量.

4.3 非漫反射物体测量方法的研究

现有光学三维测量主流技术及其设备主要针对的是漫反射物体的三维测量,难以有效地测量非漫反射物体.而在实际应用中,大量被测物体的表面性质为非漫反射,特别是在工业领域,非漫反射物体更是占有较大的比重,如抛光模具等精加工零部件、印刷电路板的焊点等.

非漫反射物体的光学三维测量技术研究已严重滞后于需求的快速增长,因而对非漫反射物体的光学三维测量已经成为工程测量领域中一个亟待解决的技术难题,对其进行研究,有助于拓宽光学三维测量技术的应用领域.

4.4 360?形貌测量的研究

单个摄像测量装置,只能测出被测物体的某些局部.要实现三维整体测量,可以采用多次扫描的方法,然后通过配准和拼接实现整体360?三维测量[33,34].无论是结构光还是光栅投影,实现整体三维测量对于数据的深层挖掘具有重要意义.目前,最典型的三维配准和拼接的方法为

I C P[35].

5 结束语

本文主要分析了光学投影三维测量技术原理,并根据国内外最新的发展状况,对其中比较关键的技术,例如位相测量、叠相还原、测量系统定标等进行了重点论述,并在此基础上探讨了研究热点和发展方向.光学投影三维测量技术是一种重要的、仍在迅速发展的非接触测量方法.

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大屏幕投影显示系统技术

莆袁芃芄芆膂薁大屏幕投影显示系统技术 蒈蒂肅蒆虿肄蚅关键字:大屏幕投影超高压UHP弧光灯光学系统成像引擎透射成像 LCD 反射板数字灯光处理 DLP 蚂薃蚆蒁膄蒆薆目前用于电视机和计算机显示器的都是CRT(阴极射线管)显示器背投影当然最近两年LCD(液晶显示器)的发展也相当的迅猛,所以许多用户也在使用这种显示器,但是问题是这种显示器目前的售价还是比较贵并且还有许多缺陷,所以普及率并不高。投影显示器拥有没有LCD延迟时间比较长的缺点,当然由于各种原因它的普及率是目前最少的。 莅聿罿莄羄蚅芀直到现在,投影显示器依然是非常的昂贵:大约是目前的直视显示器(DIRECTVIEWDISPLAY)价格的10-100倍。而且还有其它的缺点比如体积庞大、重量太重和亮度相对于CRT显示器要低很多。目前的开发的高级微显示屏及其相关技术已经可以制造出来只有3磅左右的投影显示器了,它的亮度已经可以在一般的室内照明条件下使用了。当然价格相对较高的缺点依然限制着它的仅仅能够使用在商业和教育领域市场。 艿螁薄螆腿肂螂不过相信这种情况很快就会改变,目前这种成像技术已经开始用于PowerPoint演示机、高清晰度电视和其它的家庭娱乐应用之中了。目前这种昂贵的设备只能针对高端市场,不过相信随着它的市场接收度的提高、产量的增大,成本应该会逐渐的降低。也许未来的会成为同现在的CRT显示器争夺市场的产品。 莈蚃芄荿薀羂膇下图是投影显示器的基本架构示意图,可以让我们对于投影成像系统有个大致的了解:

袃肅葿莁膁蚄荿投影显示器示意图--其中浅褐色的部分表示投影机的部分 蚃蚈罿莁蒆蕿膀下面我们根据这个示意图来详细的介绍各个部分的功能,让大家了解它的作用以及在目前条件下所需要解决的问题。 袈螁蒁肄螈蚈肃光源(Light source) 艿蚁袆袈蒀膃蒅光学系统在投影机中在一般人看来似乎没有什么值得深究的地方,只要光源亮度足够到在显示屏上成像就可以了,但是实际情况并不是这么简单的。在光学系统中有许多需要解决的问题,首先就是光量子的控制问题;另外,用于提供光源的灯泡或者灯管的寿命也是一个需要解决的问题;再次亮度的均匀性也是一个令人头痛的问题。 肄莃肈节莂芇羈当把一个光源放到一个凹面镜之内的焦点,光源发射出来的部分光线会投射到凹面镜上并且发生反射,这些经过反射的光线会汇聚在另外一个焦点。凹面镜的这种特性同凸透镜类似,都可以用于汇聚光线从而使得尽可能的管线都传送到成像引擎(IMAGEENGINE)中,这样屏幕因为得到更多的光能而显得更亮。当然前面提到的光源是理想状态下的点光源,而实际的光源即使做的非常的小也无法达到理想状态下“点”的程度,也就是说实际的光源是由无数个点光源组成,它们之中绝大多数都没有精确的位于凹面镜的焦点上而是仅仅在焦点的附近,这样大部分的点光源的反射光线将会汇聚在另外一个焦点之外的地方。也就是说当光源越大,在第二个焦点得到的光线的汇聚性就越差,也就是说越不像是一个点而是一个区域。 膅芈衿薂螄膈肀注意:左图聚焦区域相对于右图更加接近于凹面镜,而且聚焦区域更小 蒇蚁螂薆莇薈芄从上面的图我们还能看到有很多光线(大部分是来自光源未经反射的部分)并没有达到会聚区域,这样就会引起了一系列的问题:这些发散的光线因为距离汇聚区域相当的远,所以不可能被传送到成像引擎,这将导致屏幕亮度的降低和投影机本身发热量的增加。部分发散光线可能会经过一定的途径进入投影机的光学系统最后来到屏幕上,这样将会降低总体图像的对比度--比如原来是黑色的背景,因为这些光线的存在而变成了灰色。 腿袂膄蒇莀蒄螃所以有效的控制光源的尺寸将是更好的控制光源的一种方式。从前面的介绍知道理想的光源应该是无限小并且没有任何亮度(BRIGHTNESS)或者光通量(LUMINANCE)损失,当然在实际中是做不到这一点的。 肁羆蚇膂薄薅薇在投影机中所使用到的光源在大致结构上同我们常见的灯泡是一样的,也是由“灯丝”和“灯泡”组成,“灯泡”内充满了某种气体--当然这种“灯泡”很小,估计只有2mm

交通事故三维模拟演示系统

交通事故三维模拟演示系统 产品简介 交通事故三维模拟演示系统集成了三维360度全景照相技术、三维虚拟现实动态仿真技术(增强现实技术)为一体,完全满足现在公安系统里现场全景照相、全景三维测量、三维重建、模拟、和分析的应用。是北京金视和科技有限公司集十几年来图形图像和三维仿真领域的尖端科研成果,并结合多年来对公安交通系统的调研数据进行定制化开发的解决方案。 交通事故三维模拟演示系统生成高度逼真的三维场景图片和动画片。把这些全景图片、三维场景、动画片和声音、文字结合,为侦查、技术、指挥人员生成各种三维虚拟案件现场场景的多媒体影音和影像材料。对这些数字化多媒体信息进行分析、演示,并可以在网络服务器上发布、保存、修改案例,其他用户可以通过网络服务器进行查询、观看案例。为案件的侦破、记录、汇报、存档查询,都提供了便利的直观方便。 交通事故三维模拟演示系统是由三维数字化图形软件和360°全自动机器 人拍摄系统组成。是基于图形图像和三维仿真领域的尖端科研成果,并结合多年来对交通事故处理部门的调研数据进行定制化开发的解决方案。 产品特点 交通事故三维模拟演示系统搭载的全景拍摄系统,由高端单反数码相机、精密鱼眼镜头和全自动拍摄云台组成,可以在一分钟内拍摄一组完整的现场全景图片,并以全自动方式进行拼接融合,无须人工干预拼接过程。达到交通事故现场快速全景重建的目的。 在传统的工作流程当中,由于人为、天气等外界因素干扰,事故现场很容易在短时间内遭到破坏和干扰。鉴于事故现场的特殊性,快速、完整、准确的保存事故现场,交通事故现场不可能像刑事案件现场那样长时间保留。交警在记录事故现场时,大多是通过昂贵的单反数码相机,直观的对事故现场进行大量的物证和场景拍摄,在后期分析事故现场时由于照片数量繁多,很难建立起事故现场的形象认知,甚至有可能会漏拍一些关键信息。借助360°全自动机器人拍摄系统将真实交通事故现场的完整的保存下来,可以在撤离交通事故现场后随时在交通事故现场全景图上进行截图、测量和分析。 现场采集物证图像及多场景热点添加在真实的交通事故现场中需要拍摄大量的现场细节图像(车辆痕迹、道路痕迹、现场环境、尸体、现场散落物和遗留物、血迹等)。但大量的现场图片容易让技术人员混淆物证,这对于日后的案情分析来说有重大影响。交通事故三维模拟演示系统的热点添加功能可以将所有采集到的现场细节图像以超级链接方式添加到现场全景图和三维重建现场中,并且可以用鼠标双击放大凸显细节图像,还可以创建文件夹对物证图像进行组织分类、可重命名以及删改细目照片资源,为事故过程分析带来极大的帮助。

三大独家全息投影显示技术解析

三大独家全息投影显示技术解析 昨日,小编跟大家简单说了几个全息投影系统的微显示 模组几个大厂的方案。德州仪器的 DLP Pico 1080p 高清投 影、奇景光电的 Lcos 发射式投影系列、 3M 面向消费级家 庭娱乐公共设置的投影系统。那么今天,小编还是继续跟大 家分享关于全息投影显示技术相关内容。 要知道,在之前的投影机市场,投影光源主要以 led 主,自 06 年三菱推出首款 40 英寸激光电视样机以来, 14 年国际激光显示技术产业化前期创新发展与技术沉淀, 16 年的时候, 激光投影市场才逐渐被打开, 就去年的市场数 据显示,激光投影产品销量已经达到 11 万台,相比上一年 增长了 4 倍之多。激光显示作为第四代显示技术,在我国以 中科院光电研究院为首提前 20 多年布局研发抢占先机,逐 步引导了全球激光显示技术的发展。 在“中国制造 2025“战略 ,未来极有可能由中国品牌引领全球激光显示产业创 新。 目前,微投影技术正在向着光电集成芯片的方向发展,从而 衍生出各式各样的微投影集成显示芯片,其中最常见的就包 括: MEMS 光扫描微投影、 LCD (液晶微型投影技术)透射 微投影、 DLP (由德州仪器开发的数字光学处理技术)以及 LCoS (硅基液晶)反射式微投影 四种主要的显示技术。 光源为 经过

、微视(MicroVision )MEMS 扫描镜及Pico 激光束扫描系统微视(MicroVision )发明的单个微型MEMS 扫描镜组 从16 年底,美国微视公司就与意法半导体(ST )宣布合作开发、生产、销售及推广激光束扫描(LBS )技术,其中LBS 解决方案开发的内容就包括微型投影仪和平视显示器 HUD )。目前,在微电机系统(MEMS )技术已经在硅基片中构成了完整的微显示器,无须再制造附加的上层结构。 MicroVision MEMS 扫描镜结构与原理MEMS 扫描镜内部构造 MEMS 镜组件中有一个反射镜悬浮在常平架(Gimbal Frame )内,常平架上有一个微加工的通电线圈。MEMS 裸片周围安装有永磁体,用于提供磁场。在MEMS 镜组件工作时,只要给MEMS 线圈施加一个电流,就能在常平架上产生一个磁力扭矩,并沿旋转轴的两个方向产生分量。扭矩的两个分量分别负责常平架围绕挠曲悬架旋转和扫描镜谐振模式振

三维立体投影显示系统方案

一、单通道三维立体投影显示系统 单通道三维立体投影显示系统是一套基于高端PC 虚拟现实工作站平台的入门级虚拟现实三维投影显示系统,该系统通常以一台图形计算机为实时驱动平台,两台叠加的立体版专业LCD或DLP投影机作为投影主体显示一幅高分辨率的立体投影影像,所以通常又称之为单通道立体投影系统。我们采用成熟的偏振光成像技术或世界最先进的光谱分离立体成像技术来生成单通道立体图像。 采用光谱分离立体成像技术最大的优点是三维立体图像色彩饱和度更高、立体感更强,为虚拟仿真用户提供一个有立体感的沉浸式虚拟三维显示和交互环境,同时也可以显示非立体影像,而由于虚拟仿真应用的特性和要求,通常情况下均使用其立体模式。 在虚拟现实应用中用以显示实时的虚拟现实仿真应用程序,该系统通常主要包括专业投影显示系统、悬挂系统、成像装置等三部分,在众多的虚拟现实三维显示系统中,单通道立体投影系统是一种低成本、操作简便、占用空间较小(可选择正投或背投)具有极好性能价格比的小型虚拟三维投影显示系统,其集成的显示系统使安装、操作使用更加容易方便,被广泛应用于高等院校和科研院所的虚拟现实实验室中。投影系统是正投或背投,应该依据展示空间面积大小与实际需要来选择。正投系统更为紧凑,占用的空间更小,投影幕墙具有较好的稳定性。背投主要适用于空间比较大,而且投影前需要讲解人的场合。由于光线从另一侧打在投影幕上,讲解人不会挡住光线,也不会被强烈的光线损伤视力。 系统结构示意图

二、双通道立体投影显示系统 为了拓宽观察视角,满足控制室与演示中心多面板现实的需要,我们使用两套立体投影设备拼接成为宽幅面的双通道平板立体显示系统。 双通道显示系统的宽度适宜进行平 板显示(如果是更大的视角,使用柱面环 幕则更有利于产生视野封闭的巨大沉浸 感。) 对于双通道立体投影显示系统而言, 各通道间的亮度与色彩平衡也是至关重 要的技术要求。目前通常采用偏振立体成 像技术实现被动式三维立体成像,就是在 输出左右立体像对的两台高亮度的LCD 或DLP投影机前安装具有不同极化方向 的偏振片。但其所使用的投影幕必须是具 有高增益指数的金属投影幕,而且投影幅 面一般应该控制在150英寸范围以内,否则在不同的视点观看时会出现因高增益而引起的“太阳效应”,所以不适用于多通道立体投影显示系统。目前,一种全新的基于光学虑波的技术成功解决了这个问题,它就是来自德国的Infitec plus,Infitec plus是目前世界最先进的立体成像技术,中铭科技推出的多通道虚拟现实系统正是基于该项技术的一套完美的多通道虚拟现实投影显示系统解决方案。 偏振技术成像的太阳效应Infitec立体成像技术的效果Infitec技术(干涉滤波技术)采用高质量滤光技术,分离光谱以便适合人的每只眼睛,生成无重像的被动立体图像,所以,无需特殊的具有偏振特性的屏幕或电子眼镜,只需配戴专业Infitec眼镜即可,Infitec 眼镜不需要配备电源和复杂 的电路,因此舒适感和沉浸 感更好,眼镜轻便,由于不 需信号同步发射器,所以配 戴者的头部可随意移动,配 戴者互相之间不会产生干 扰,这样Infitec还可以满足 有大量观众场合的应用。

3D立体显示技术综述

3D立体显示技术综述 Tuesday, May 24, 2011 09:44 引言 理想的视觉显示与日常经历中的场景对比,在质量、清晰度和范围方面应该是无法区分的,但是当前的技术还不支持这种高真实度的视觉显示。随着2009年底卡梅隆导演的《阿凡达》热映,三维立体(3D Stereo)显示技术成为目前火热的技术之一,通过左右眼信号分离,在显示平台上能够实现的立体图像显示。立体显示是VR虚拟现实的一个实现沉浸交互的方式之一,3D(3 dimensional)立体显示可以把图像的纵深,层次,位置全部展现,观察者更直观的了解图像的现实分布状况,从而更全面了解图像或显示内容的信息。 电影《阿凡达》热映的后时代,全民步入了3D立体的时代,随着技术的发展和对3D技术关注度的剧增,3D显示技术的普及化应用已进入紧锣密鼓的实用阶段。本文旨在介绍目前各种系统或设备对三维立体实现方式,推广三维立体的认知度。 1、3D立体显示原理 3D立体显示的基本原理如图表1所示。图中表示两眼光轴平行的情况,相当于两眼注视远处。内瞳距(IPD)是两眼瞳孔之间的距离。两眼空间位置的不同,是产生立体视觉的原因。F是距离人眼较近的物体B上的一个固定点。右面的两眼的视图说明,F点在视图中的位置不同,这种不同就是立体视差。人眼也可以利用这种视差,判断物体的远近,产生深度感。这就是人类的立体视觉,由此获得环境的三维信息。 人眼的另一种工作方式是注视近处的固定点F。这时两眼的光轴都通过点F。两个光轴的交角就是图中的会聚角。因为两眼的光轴都通过点F,所以F点在两个视图中都在中心点。这时,与F相比距离人眼更远或更近的其他点,会存在视差。人眼也可以利用这种视差,判断物体的远近,产生深度感。

360全息投影系统设计方案

360度全息投影系统案专业资料

目录 一.概述 (3) 二.特点 (4) 三.三维全息影像的优越性 (5) 四.环境要求 (6) 五.原理 (6) 六.拓扑图 (7) 七.应用领域 (8) 八.软硬件配置案(以四个锥面为例) (10) 专业资料

一.概述 360度全息投影系统简称360全息,也称360度全息成像、三维全息影像、全息三维成像。360全息是由透明材料(玻璃或者透明有机板)制成的四面锥体,通过四个视频源在锥体上边或者下边投射到锥体中的特殊棱镜上,根据光学原理,汇集到一起后形成具有真实维度空间的立体影像。 360度全息投影系统主要是由柜体,分光镜面,成像锥体,图像投影和图像处理器五部分组成,对产品进行实拍和构建三维模型,再用电脑数字处理制作成360度旋转动画,通过图像投影设备将动画投射到分光镜面上,再折射到四个面的成像锥体上边,形式360度立体成像,参观者可以360度参观产品,不需要佩戴任偏光眼镜,在完全没有束缚下就可以尽情观看3D幻影立体显示特效,给人以视觉上的强烈冲击,是一种科技含量高,新颖性强,广受大中型展馆欢迎的多媒体展项。 专业资料

二.特点 360全息特点: 1.柜体时尚美观,有科技感。顶端四面透明,真正的空间成像色彩鲜艳,对比度,清晰度高; 具有空间感,透视感。 专业资料

2.参观者可以360度参观产品,不需要佩戴任偏光眼镜,可以尽情观看3D幻影立体显示特效。 3.可以结合实际物体,形式空中幻象,实现影像与实物结合,增强产品广告宣传效果。 4.占用空间比较小,可以根据要求定制。 5.灵活性比较强,通常是4个面,也可以做3个面或者2个面。 三.三维全息影像的优越性 1.尺寸灵活——360全息系统硬件设备分为成像区与工作区两部分,成像尺寸由1.2M至12M,可根据不同 的应用需求进行尺寸选择。 2.安装便捷——360全息系统能根据现有的建筑或安装位置空间来修改硬件的体系和结构,有利于在各种 建筑和城市空间里永久安装。 3.容多样——360全息系统可根据需求随时更换数字容。 专业资料

三维立体显示技术发展现状与前景分析

三维立体显示技术现状分析与应用前景

目录 引言: (3) 1、三维立体技术概述 (3) 1.1、概念 (3) 1.2、特点 (3) 2、三维立体显示技术研究 (4) 2.1、眼镜式3D (4) 2.1.1、色差式 (4) 2.1.2、互补色 (4) 2.1.3、偏振光 (4) 2.1.4、时分式 (5) 2.2、裸眼式3D (5) 2.2.1、光屏障式 (5) 2.2.2、柱状透镜 (5) 2.2.3、指向光源 (6) 3、三维立体技术应用 (6) 3.1、应用范围 (6) 3.2、目前已存在的 (6) 4、三维立体技术发展存在的问题 (7) 4.1、技术壁垒 (7) 4.2、消费者体验 (7) 5、三维立体技术发展前景 (8) 【参考文献】 (8)

【摘要】本文主要介绍了3D立体技术在商业应用上的发展现状,以及其发展前景。首先介绍了3D立体技术的概念和相关特征,然后简要说明其分类和技术应用,主要介绍了在显示方面的技术,分析了其存在的技术壁垒、发展存在的问题和适用盲区,最后介绍了它的发展前景。 【关键词】3D立体技术显示技术眼睛式裸眼式现状分析发展前景 引言: 随着计算机技术和和网络技术的飞速发展,3D立体的应用研究也越来越受到广泛关注。它已然不止在高科技的商业上层出现,2008年北奥会开幕式的立体卷轴的设计,2010年欧洲出现了第一张3D报纸,同年在国际消费电子展上出现了3D电视,而电影《阿凡达》将全球影视视角提高到三维立体的角度,国内随后也有《龙门飞甲》的3D特效给观众带来了前所未有的体验。日本京都府精华町的东洋纺阪京研究所开发3D电子模特,也将3D技术应用到虚拟服装领域。目前,国内也出现了很多3D特效的商业广告,在昆明就有公交站台广告,一些整形医院也推出了一系列基于三维立体技术的平面广告,满足了消费者对整体或局部立体感的需求。这些都是三维立体技术在生活中的应用。 1、三维立体技术概述 1.1、概念 (1)、三维立体图:是一类能够让人从中感觉到立体效果的平面图像。观察这类图像通常需要采用特殊的方法或借助器材。 (2)、三维立体技术:利用先进的数码合成技术制作神奇三维立体,选择清晰的照片或底片将其扫描到电脑里,直接在电脑里利用专业的三维立体制图软件进行配图和数字处理,用高精度彩喷机打印出来,再用冷裱机装裱即可。 (3)、三维立体显示技术:将三维影像通过一定的手段显示出来,并被观众体验到的技术。 1.2、特点 (1)、视觉上层次分明色彩鲜艳,具有很强的视觉冲击力。 (2)、立体图给人以真实、栩栩如生,人物呼之欲出,有身临其境的感觉,有很高的艺术欣赏价值。 (3)、利用三维立体图像包装企业,使企业形象更加鲜明,突出企业实力和档次,增加影响力

工程演示动画

工程演示动画属于建筑动画中的一个分支,主要用来展示建筑施工中涉及到的施工方案、工艺、质量、进度、安全等有关技术、规范及管理要求,制作人员既要熟悉施工技术,又要熟练地应用计算机二维动画、三维建模制作等软件。 工程演示能详细、系统、直观、形象的表达和体现建筑施工工艺的各个细节、施工流程、工艺流程、运作原理等,是建筑工程施工的虚拟建造及模拟预演。 工程演示能为施工项目带来非常大的益处,这不仅仅是存在于表面的,通过工程演示动画制作能真实再现施工过程,将每一个施工细节通过工程演示动画制作软件展现出来,应用软件一般使用,工程演示的制作大大提高了施工人员的工作效率,使工程施工变的更加简单,能有效的将施工技术通过工程演示传递给施工人员。 其次,工程演示的制作相比实拍来说更方便,不会受到时间地点人员限制,完全通过多媒体技术来展现,可以突出展示想要表现的细节和重点,通过后期合成和特别效应的处理,使整部工程演示完美逼真。 现在3D动画应用在施工领域的地方越来越多,纵观工程演示动画的发展,未来工程演示的发展趋势必将越来越好。会为更多的施工项目带来方便与快捷。 以动画形式向施工人员、专家、评委展示施工各阶段的施工工艺,技术难点等,适用于施工前后指导培训及安全生产技术交底,用工程演示动画形式向作业人员展示施工中复杂的工艺及安全注意事项,使培训及技术交底更加直观、方便、规范、经济,效果显著。 1直观 打破传统受教形式,在施工前以逼真的动画片形式模拟整个施工过程,强调施工中的技术难点。在施工前展示合理的施工过程,以直观的形式展现给施工人员,视听结合,有更强的感染力。 2节约成本 施工的工程设计阶段往往需要投入大量的人力、物力、财力。运用三维技术在工程设计阶段模拟施工过程,将真实的物质材料表现出来,可以在施工前对施工成本有效控制,节约施工成本,提高预算的准确性。 3简洁 可使施工人员更迅速、准确的掌握输变电工程施工中的重点,便于新工艺的推广和应用。利用新技术提高工作人员对安全风险的认识,对提高施工人员的安全防范意识,防止安全事故发生起到预警作用。 4适用范围广泛 可适用于电网建设工程各参建单位:建设管理单位、电力公司、设计院、送变电、电力科研单位、供电公司等。地产动画、动画制作、工程动画、施工动画、建筑动画。 工程演示动画不仅可以模拟真实的三维空间,还可以产生现实世界不存在的特殊效果。艺虎动画认为现在铁路、公路、桥梁、隧道、建筑等领域已获得广泛的运用,地铁施工动画、隧道施工动画、桥梁施工动画等施工工艺动画制作流程是怎样的呢? 1、文字脚本设计:把客户的动画需求用文字准确表述 2、动画场景设计:场景中所涉及的模型制作(包括道路、桥梁、隧道、收费站、服务、施工机械以及周边的辅助设施) 3、分镜故事板:根据文字创意脚本进行分镜头制作;

投影机显示方案

********老干处会议中心 投影机显示方案 设 计 方 案 ******科技有限责任公司 2016年03月

目录 第1章技术方案 (2) 1.1概述 (2) 1.2屏幕显示系统设计方案 (2) 1.2.1投影机对比度选择: (2) 1.2.2投影机对比度 (3) 1.2.3对比度的作用和意义 (3) 1.2.4分辨率 (3) 1.2.5亮度 (3) 1.2.6显示屏幕与投影机信号: (4) 1.2.7使用成本控制 (4) 1.2.8屏幕系统整体结构设计 (4) 1.2.9设计参数 (5) 第2章设计原则与设计标准 (6) 2.1 系统设计的要求 (6) 2.1.1设计原则 (6) 2.1.2系统的高可靠性 (6) 2.1.3系统的先进性 (6) 2.1.4系统的开放性 (6) 2.1.5系统的实用性 (6) 2.1.6系统的可扩展性 (6) 2.1.7系统的兼容性 (7) 2.2设计标准 (7) 第3章系统设计图及设计方案 (8) 第4章系统主要设备性能介绍 (9) 4.1投影机 (9) 4.2投影幕布 (11) 4.3报价单 (11) 第5章系统的建议及售后服务 (12) 5.1系统的建议 (12) 5.2售后服务 (12)

第1章技术方案 1.1概述 通过对用户投影系统技术要求,并进行仔细的分析和研究,在满足用户的需求的前提下,结合系统的技术先进性、可靠性、性能价格比等综合因素,我们提供一套配置合理的技术建议。 我们此次的设计是根据业主所提出来的有关会议厅视频显示系统的具体应用需求,结合我们以往同类项目的工作经验,依据现有的国家标准、规范,并参照国际上通用规范进行的。在系统设计过程中,我们按以下的思路进行设计: 突出“先进、实用、可靠”系统特点 数字化的高集成度、可控制能力 系统极易伸张的扩展性 完善的售后服务保证体系 1.2屏幕显示系统设计方案 根据用户的要求以及我们的专业技术水平和多年的设计施工经验,设计了屏幕显示设计方案。 1.2.1投影机对比度选择: 针对投影机的对比度进行选择是很多人忽略的一个重要参数,让我们先了解对比度这个技术参数的具体意义,再做分析。 对比度指的是一幅图像中明暗区域最亮的白和最暗的黑之间不同亮度层级的测量,差异范围越大代表对比越大,差异范围越小代表对比越小,好的对比率120:1就可容易地显示生动、丰富的色彩,当对比率高达300:1时,便可支持各阶的颜色。但对比率遭受和亮度相同的困境,现今尚无一套有效又公正的标准来衡量对比率,所以最好的辨识方式还是依靠使用者眼睛。

主动式光学三维成像技术

万方数据

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主动式光学三维成像技术 作者:周海波, 任秋实, 李万荣 作者单位:上海交通大学激光与光子生物医学研究所,上海,200030 刊名: 激光与光电子学进展 英文刊名:LASER & OPTOELECTRONICS PROGRESS 年,卷(期):2004,41(10) 被引用次数:6次 参考文献(23条) 1.Noguchi M;Nayar S K Microscopic shape from focus using active illumination[外文会议] 1994(01) 2.Cohen F S;Patel M A A new approach for extracting shape from texture,Intelligent Control,1990 1990 3.Nayar S K;Watanabe M;Noguchi M Real-time focus range sensor[外文期刊] 1996(12) 4.Ghita O;Whelan P F A bin picking system based on depth from defocus[外文期刊] 2003(04) 5.POSDAMER J L;Altschuler M D Surface measurement by space-encoded projected beam systems[外文期刊] 1982(01) 6.WOODHAM R J Photometric method for determining surface orientation from multiple images 1980(01) 7.Miyasaka T;Kuroda K;Hirose M High speed 3-D measurement system using incoherent light source for human performance analysis 2000 8.Carrihill B;Hummel R Experiments with the intensity ratio depth sensor 1985 9.Maruyama M;Abe S Range sensing by projecting multiple slits with random cuts[外文期刊] 1993(06) 10.Caspi D;Kiryati N;Shamir J Range imaging with adaptive color structured light[外文期刊] 1998(05) 11.Horn E;Kiryati N Toward optimal structured light patterns[外文期刊] 1999(02) 12.Rocchini C;Cignoni P;Montani M A low cost 3D scanner based on structured light 2001(03) 13.Inokuchi S;Sato K;Matsuda F Range imaging system for 3-D object recognition 1984 14.Horn B K P;Brooks M Shape from Shading 1989 15.Schubert E Fast 3D object recognition using multiple color coded illumination[外文会议] 1997 16.Pulli K Acquisition and visualization of colored 3D objects[外文会议] 1998 17.Sato K;Inokuchi S Three-dimensional surface measurement by space encoding range imaging 1985(02) 18.Daniel Scharstein;Richard Szeliski High-Accuracy Stereo Depth Maps Using Structured Light[外文会议] 2003 19.Batlle J;Mouaddib E;Salvi J Recent progress in coded structured light as a technique to solve the correspondence problem: a survey[外文期刊] 1998(07) 20.Yoshizawa T The recent trend of moiremetrology 1991(03) 21.Li Zhang;Curless B;Seitz S M Rapid Shape Acquisition Using Color Structured Light and Multi-pass Dynamic Programming[外文会议] 2002 22.Sato T Multispectral pattern projection range finder 1999 23.EL-Hakim S F;Beraldin J A;Blais F A Comparative Evaluation of the Performance of Passive and Active 3-D Vision Systems 1995 本文读者也读过(2条) 1.欧阳俊华.OUYANG Jun-hua近距离三维激光扫描技术[期刊论文]-红外2006,27(3)

立体显示技术简介

立体显示技术简介 陈 曦 (四川长虹电器股份有限公司多媒体产业公司四川绵阳 621000) 【 摘 要 】 传统显示技术只显示二维平面的信息,而立体显示技术显示的是物体的深度信息,它利用人眼的立体视觉特性来复现立体图像。本文将对立体显示技术的发展历程、显示原理、常见立体显示技术以及长虹立体显示产品开发历程进行初步的介绍。 【 关键词 】立体显示、光栅法、分时法、分光法 一、引子 随着显示技术的飞速发展,电视机产品正在进行更新换代,以LCD、PDP为代表的新一代高清数字平板显示设备迅速崛起并快速取代了传统的CRT显示设备。这些新的显示技术的应用推广,虽然让电视画面的清晰度和主观效果得到了大幅度的提高,但显示技术仍停留在二维平面显示阶段。 随着3D标准的制定、HDMI1.4版本的发布以及蓝光碟机对3D的支持,3D产业链正在形成。现代显示技术在继数字化、高清化之后,正开始迎来立体化的新一轮升级大发展。美国、日本、韩国等国家或地区纷纷开播3D电视,尤其是2010CES消费电子展上各厂家纷纷推出3D显示设备,以及电影《阿凡达》的上映,在全球迅速掀起3D热潮,包括长虹在内的各大电视厂家纷纷研发出3D电视并上市销售。本文将对立体显示技术的显示原理、常见立体显示技术以及长虹立体显示产品开发历程进行初步的介绍。 二、立体显示原理 研究人员发现,无论用两只眼睛还是只用一只眼睛观察物体均可以获得立体感觉。总的说来,立体视觉的形成因素包括双眼视觉差异、透视感觉、画面细腻程度的差异、光照造成的阴影深浅变化、物体运动导致其大小及角度的变化等。其中双眼视觉差异是获取立体感觉的主要因素,这是由于人的两只眼睛之间存在约65毫米左右的距离,因此在观察物体时,两只眼睛所获取的图像信息会存在一定的细微差异。正是基于双眼视觉差异产生立体感觉的原理,研究者们绞尽脑汁,设计出了多种不同的方法来重现立体图像。 三、常见立体显示技术 常见的立体显示技术主要有分色法、分光法、分时法、分屏法、光栅法以及全息法等。其中分色法、分光法、分时法、分屏法等均需要佩戴专用的眼镜,而光栅法、全息法属于自由立体显示技术,适用于裸眼观看。 通常在发送端用两台或多台摄像机,从不同方位模拟双眼进行摄像,得到具有视觉差异的图像信号,再通过一定的处理方法融合一路信号传送,电视机接收到上述信号后解码还原成分别供两眼观看的图

三维动画简介及技术特点

三维动画的简介与发展 三维动画又称3D动画,它是在电脑中首先建立一个虚拟的世界,设计师在这个虚拟的三维世界中按照要表现的对象的形状尺寸建立模型以及场景,再根据要求设定模型的运动轨迹、虚拟摄影机的运动和其它动画参数,最后按要求为模型赋上特定的材质,并打上灯光。当这一切完成后就可以让电脑自动运算,生成最后的画面。 三维动画技术模拟真实物体的方式使其成为一个有用的工具。由于其精确性、真实性和无限的可操作性,目前被广泛应用于地产、工业、医学、教育、军事、娱乐等诸多领域。 三维动画制作是一件艺术和技术紧密结合的工作。在制作过程中,一方面要在技术上充分实现广告创意的要求,另一方面,还要在画面色调、构图、明暗、镜头设计组接、节奏把握等方面进行艺术的再创造。与平面设计相比,三维动画多了时间和空间的概念,它需要借鉴平面设计的一些法则,但更多是要按影视艺术的规律来进行创作。 三维动画特点:1)、跨越时间、空间的感念,使用计算机可以真实再现任何场景和事件。2)、“只有想不到,没有做不到”,可以实现任何现实或想象的视觉效果。3)、可以制作摄影拍摄中高危险、高成本、无法重现的镜头。4)、独特的视觉表现力,美化内容,彰显个性,能极大地提升企业和项目的形象。 行业应用: 地产业:楼盘、样板间展现 政府:城市规划、大项目展示;城市宣传; 设计机构:设计方案投标;设计成果汇报、演示; 工业:工业产品广告;工业工艺、流程、原理演示; 商业:商业展示、产品宣传 文化:影视栏目包装与特效、历史遗迹复原、科教宣传 其他行业:建筑施工;安全演示等等 三维动画带给客户的价值: 1)、真实、生动的震撼视觉效果 三维技术能够逼真地模拟现实环境或创造常规拍摄所无法实现的场景和事件。从微观世界到宏观世界,从真实空间到想象空间,三维动画都可以出色地表现。 2)、效益与效果倍增——节约成本并极大提高效率 三维技术可以展现项目、产品、设计成果、场景真实的形态或功能,投入较少时间和费用就可以看到成果,使我们可以优化流程、完善设计、提前展现等,进而节约成本提高效率。3)、清晰的说明力 建造一个虚拟的环境对现实世界中的复杂系统进行简化和直观剖析,往往是解决问题的最快捷方式。三维技术能够帮助我们在体验中传达难于解释的信息;再加上互动功能,赋予图像以生命力,使图像和影像能够和人产生“对话”和交流,一个简单的交互和查看,常常就能使抽象和复杂的概念得到深层的理解。 4)、个性化的表现手法 在这个同质化和极度传播的时代,对一个新产品而言,“差异化”意味着成功的一半。而传统的拍摄手法和受众的视听审美疲劳一直不停对抗着。三维技术的出现带来了一个新的创作空间,以耳目一新的手法帮助企业塑造产品差异化。 如何为自己选择优秀的动画公司? 公司实力:要考虑公司的从业年数、团队规模、实际案例、硬件设备等方面。 技术能力:公司是否有完整的技术团队,是否具备业内一流的技术水平。 保障机制:公司是否有可行的保障机制,确保承接的项目能够按时、高质地完成项目,提供

(整理)3D投影技术解析

历数优缺点四大主流3D投影技术解析都有哪些3D投影技术? 投影机的大画面优势使得其相比于显示器及平板电视更适合作为首选的3D放映设备,近几年投影机上游厂商也在3D投影技术方面不断进行研发。截止到目前,已经有四类比较成熟的3D投影技术。 目前比较常见的3D技术包括,彩色立体三维,偏振三维,立体三维以及最新的DLP Link 技术。这四类技术是当前被广泛采用的3D投影技术。由于各自的原理不同,成本不同,效果不同,也分别占有了不同的市场。今天我们将从这四类主要技术的优缺点角度来重点介绍。彩色立体三维:成本最低 首先介绍的是彩色立体三维技术。这种技术的原理比较简单,通过物理学原理,使用不同颜色的滤光片进行画面滤光,使得一个图片能产生出两幅图像,最常见的滤光片颜色通常是红/蓝,红/绿,或者红/青。 淘宝上即可购买到的红/绿滤光片制成的简易立体眼镜

彩色立体三维技术画面效果较差 优缺点分析:由于仅仅是从物理学角度进行画面滤光,画面的边缘部分可以明显看出色彩分离现象(如上图所示),画质的效果很差,目前主要应用于比较低廉的3D显示玩具中。当然,与其它技术相比,彩色立体三维技术的优势也很明显,眼镜成本低廉,使用简单的滤光片即可,并且拥有几十年的成熟技术,内容制作简单。 偏振三维:成本较高 与彩色立体三维技术相比,偏振三维技术在立体影像的画质方面提升非常明显。其主要原理如下图。 偏振三维技术原理

通过两台投影机以及两块偏光镜片加上立体眼镜的组合来实现3D效果。下面详细介绍下工作原理。 偏振三维技术 优缺点分析:偏振三维技术显示的核心原理如下,需要一台电脑的显卡具有双输出接口,将3D信号同时输出到两台性能参数完全相同的投影机中,通过加装在投影机镜头前方的偏振镜片(如上图所示)进行水平和垂直方向上的滤光,实现图像分离。再通过偏光眼镜从左右眼分别观看水平和垂直方向上的影像,从而在人眼中形成影像叠加,实现3D效果。图像的画质取决于3D片源以及投影机的分辨率,原始分辨率越高,画质自然就越好。同时偏光眼镜的成本也相对低廉,最低几十元就能购买到。当然这类技术也有弊端,需要两台投影机,成本增加,另外需要对两台投影机的位置进行准确调校,并且不能随意移动,因此后期维护比较麻烦。 立体三维:视角受限制

投影幕布:大屏幕显示系统方案

投影幕xx: 大屏幕显示系统方案 xx银幕 大屏幕显示系统广泛应用于通信、电力、军队指挥机构,在提供共享信息、决策支持、态势显示方面发挥着重要作用。 大屏幕显示系统是集多种信息接收处理显示、多类人员操作控制于一体的多媒体互动系统,涉及声光电多方面技术问题,也涉及有关部门的管理协调问题,还与显示大厅整体结构密不可分,必须注重需求为主、统筹兼顾、运用综合集成技术,才能使之达到预期效果。 一、主要功能与要求 大屏幕显示系统的设计首先要提出需求,以下为通用的主要功能与要求。 1.信息接收 系统不仅要能接收VG A、RG B、网络计算机信息,还要能接收宽带语音、视频信号,并能根据需要进行适当的信息转换。 2.信息显示 系统能以多媒体的形式发布共享信息,能以不同的模式、按照划分区域显示态势、文本、表格和视频图像信息。要求态势显示清晰、分辨率高,文字、图像显示清晰稳定。 3.预览、摄像与切换 为保证投影显示信息的准确性和质量,系统必须具有预览功能,用于图像的预审。显示大厅内应安装摄像机,用以提取管理控制机构工作的视频图像。系统应具有切换显示功能,满足多路信息显示需要。

4.电视电话会议 系统能利用监控、预览、切换、通信及终端控制设备,保持与有关方面的视讯联系,随时可以召开电视电话会议。5.控制方式 系统允许领导人员、业务工作人员、保障人员,以集中控制、移动控制、授权控制的方式,对大屏幕进行开关机、开设窗口、选择信源、投影显示、调整音响和照明等操作。 6.依据标准优化设计 系统设备配置复杂、电缆信号繁多、安装工艺和环境条件要求高,要按照机线标准化、电磁兼容性标准和大屏幕安装要求,进行工程布线和设备安装,确保系统能够长期稳定运行。 二、系统布局 1.基本布局 大屏幕显示系统的可用布局方案有: 影院型、圆桌会议型、阶梯教室型、线型。 影院型布局的大屏幕在显示大厅的正前方,领导人员席居中,业务员席位于领导人员前后或两侧,技术保障人员在领导人员后专门设置的控制室内,便于对大屏幕显示进行观察控制。观摩席在后排或外侧,其参观或观摩不影响正常工作。这种布局使每个席位尽可能处于大屏幕的最佳观看位置,有利于扩充席位,能接纳的人员较多,适宜分散决策的管理体制,因此屏幕尺寸可以较大而且不止一块,集中布置在正前方。 但是这种布局不利于领导人员与其他成员之间的交谈。圆桌会议型布局可设三块屏幕,主屏幕位于圆桌的一端,辅屏幕位于主屏幕两侧,幕间夹角视人数而定。领导人员位于圆桌的另一端,处于最佳的观看位置,业务员或辅助决策领导人员位于圆桌两侧,主要观看本席位正面的屏幕。这种结构有利于领导人员观看大屏幕并与其他成员之间的研讨,但不利于辅助决策领导人员观看其他屏幕,需要通过合理划分显示区域和内容弥补解决。

3D立体成像技术简介

3D立体成像技术简介 3D立体成像技术其实并不是一个新鲜事物。如果从时间上看,3D立体成像 技术早在上个世纪中叶就已经出现,比起现在主流的的液晶、等离子这些平板 显示技术,历史更加悠久。 那么现在的3D电视,到底使用了哪些方式来实现所谓的“全高清无闪烁”的立体影像呢? 色差式3D 历史悠久缺点最多 首先我们看看最早出现的也是最容易实现的一种3D立体成像技术:色差式 3D成像技术。 从技术层面上看色差式3D立体成像是比较简单的一种方法,这种3D成像 只需要通过一副简单的红蓝(或者红绿)眼镜就可实现,硬件成本不过几元钱。显示设备方面也无需额外的升级,现有的任何显示设备都可以直接显示。 色差式3D立体成像技术的原理是将两张不同视角上拍摄的影像分别以两种不同的颜色印制在同一副画面中,如果不戴眼镜,我们只能看到色彩重合的模 糊图像。但是戴上眼镜后,左右眼不同颜色的镜片分别过滤了对应的色彩,只 有红色的影像通过红色镜片蓝色通过蓝色镜片,最终两只眼睛看到的不同影像 在人脑中重叠产生了立体效果。 色差式3D立体成像原理简单,能达到的3D景深效果也还算不错。不过由 于采用的色度分离方式会给观看者带来比较严重的视觉障碍,舒适感始终不能 让人满意,同时画面的色彩还原效果也一直在较低的水准徘徊,这就导致了它 很难成为3D立体显示技术中的主流。 偏光式3D 影院主流家庭不易实现 在3D电视大量出现之前,3D影院其实已经进入我们的生活很长一段时间。而在3D影院之中最为常见的,就是偏光式3D技术。 偏光式3D技术主要利用偏振光分离技术实现3D立体成像。观看者通过佩 戴偏振眼镜,左右眼镜片就分别过滤掉不同偏振方向的光线,从而实现了左右 眼画面的分离。 影院方面在具体实施的时候主要有两种方式:双机3D和单机3D。双机3D 多用在IMAX 3D影院中,通过使用两台投影机,分别透射偏振方向不一样的左 右眼画面。单机3D相对简单,主要通过但抬头迎和快速切换的偏振器来分别高速切换左右眼画面,最终再通过偏振眼镜进行左右眼画面的分离。

基于双眼视觉的立体显示技术概述

基于双眼视觉的立体显示技术概述 摘要:战场环境是一切军事行动的空间基础,战场环境仿真是目前军事作战模拟领域研究的热点。本文讨论了用于实现战场环境感知仿真的基于双眼视觉的立体显示技术。 运用虚拟现实技术(Virtual Reality,简称VR;又译作灵境、幻真)实现战场环境仿真,其目的就是构成多维的、可感知的、可度量的、逼真的虚拟战场环境,借此提高参训人员对战场环境的认知效率。对于大多数应用而言,营造立体视觉效果是实现“沉浸”的关键,即根据人类的双目立体视觉原理,借助于一定的设备,使观察者在生理水平上对被观察的场景产生强烈的立体感。由于在虚拟现实系统中,场景是由计算机生成的(非实地拍摄),为了达到立体效果,就需要对图像的生成、显示与观察各环节进行适人化的处理,因此该技术也被成为“人造立体视觉技术”。 一立体视觉基本原理 透视效果是观看三维世界时的基本规律,是画面产生立体感的基本要求。 人眼在看真实的圆柱体和看屏幕上显示的圆柱体时,视差角有明显的不同,看屏幕时的视差角实际上和看平板玻璃时是一样的,因此不管屏幕上显示的内容如何变化,立体感始终是一个平面,这也是普通显示器无法实现立体显示的原因。既然如此,首先想到的解决办法自然就是把显示器做成圆柱体形状,这样当然可以完美的显示圆柱体,不过这样的显示器不管显示什么内容时都会机械的制造出中间近、两边远的效果。 那么为了完美显示每一种物体,显示电风扇时就得用电风扇形的显示器,显示飞机又要用飞机形状的显示器,如果要显示宇宙该用什么形状的显示器呢?显

然,这样就走入了一条死胡同,因此必须找到其它的方法。 设法分别向两眼输送两个拍摄角度略有不同的画面,给左眼的画面只让左眼看到,给右眼的只让右眼看到,那么如同前面提到的立体眼镜,调节两幅画面之间的细微差距就相当于调节视差角。 既然可以人为的控制视差角,我们就可以在显示圆柱体时调节视差角产生圆柱体的立体感,显示电风扇、飞机时产生电风扇和飞机的立体感,显示宇宙时产生宇宙中每个星球的立体感等等。按照这个方法不就可以实现完美的立体显示了吗?事实上,当今主流的4种立体显示技术都是基于这个原理的。 实现基于双眼视觉的立体显示需要经过两大步骤,首先,要准备好两套分别供左眼和右眼观看的画面。目前,这种画面的来源有三种途径: 一、双机拍摄。拍摄电影或图片时将两台照像机或摄像机并排放置,两机间的角度和距离都模拟人的双眼。 二、从3D场景中提取。由于3D场景本来就被设计用来可供任何角度观看,所以从中提取两套画面自然不难,提取的两套画面相互间的角度要模拟人的双眼。 三、用软件智能模拟。这是利用计算机根据原始画面重新生成两套画面,可用于将现有的普通视频和图片转换为立体显示的片源,但效果略差。 片源准备好以后,第二个步骤就是将它们输送给双眼,并且要点是给左眼观看的画面只能让左眼看到。在输送时其实并不需要刻意的调节两套画面的差距,只要能将上述途径获得的片源按要求输送给双眼,那么人眼就会自动产生与画面对应的立体感了。为了实现这一步,各种立体显示技术采用了不同的方式,4种

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