制作三维立体画
用计算机程序制作三维立体画
摘要该文介绍了三维立体画的原理和制作方法,并给出了用c语言编写的源程序。借助于pbrush.exe,读者可以自己设计和欣赏各式各样的三维立体画。
目前,市面上正在流行各式各样的立体画,其特点是从外表来看与一般的图案很相似,但是双眼紧盯着注视片刻后,一恍惚之间眼前便出现了画中画——立体像。笔者第一次看到这种画便被发明者的创意所倾倒。利用众所皆知的双眼视差原理,竟能在一张平面纸上制造出如此奇幻。但是立体画本身除了其发明者的灵感和画面创作者的别出心裁之外,其原理上并无神秘之处。用计算机程序来实现它,可说是易如反掌。笔者用一个晚上时间,便在微机上用basic语言实现了简单形体——平面圆饼的立体画。当然,要使该程序具有完善的功能,提高其制作速度,还是应该用编译语言(如c语言)来编写。本文中给出的源程序借助于window s中的.bmp图形文件,可使大家自己制作任意形态的立体画。
一、立体画的原理
看过立体电影的人都知道,当人的双眼分别接收不同视角拍摄的图像时便会产生立体感。这是由于人眼长期观察的习惯造成的。和立体电影原理相同的立体摄影风景照片也很早就已出现。图1中给出了这种立体照片的示意图。左、右照片分别是人的双眼角度上观察一棱锥体时左右眼看到的图像(图2)。左眼看到的是棱锥的顶端向右错动了一些的图像,右眼的看到则是棱锥的顶端向左错动了一些的图像。如果用一张硬卡片隔开两张照片(如图3),@@09a04000.gif;图1@@ @@09a04001.gif;图2@@
@@09a04002.gif;图3双眼分别看两张画,会看到一个立体的棱锥体。这种立体照片的观察方法在测绘学中也早已采用。
但是,目前的三维立体画在形式上与这些很不相同。它是怎样在同一张画面上呈现立体的呢?首先,分析一下人们是怎样从这些立体画中看出“立体形体”的。从前面所说的可以知道,人眼要得到立体感,双眼必须有视差,即双眼看到的图像应该有差异。人们在看立体画时,都有“恍惚”一下的过程。在这过程中,双眼的视中心发生了错动(如图4)。这样@@09a04003.gif;图4左眼看到的是画面的“偏左像”,右眼看到的是画面的“偏右像”。@@只要“偏左像”和“偏右像”的内容相当于图1的左、右照片,双眼就会感到立体形体。那么,能否把图1的左、右
照片分别当做“偏左像”和“偏右像”,简单重叠来得到立体画呢?
显然不行。能够合成立体画的“偏左像”和“偏右像”是要满足一定条件的。如果图5中表现的棱锥体的表面上有图案的话,
@@09a04004.gif;图5像素a和像素a''应该具有相同的颜色,因为它们是从不同视角观察的@@同一个实体点。像素b和像素b''、像素c和像素c''的情况与此相同。把两幅画分别当作“偏左图”和“偏右图”,部分重叠成为同一画面时,在新的画面上这种关系仍应该表现为a=a'',b=b'',c=c''(如图6)。但这时应该注意到,在这张合成
@@09a04005.gif;图6画面上,点a''既是“偏右图”上的点a'',又是“偏左图”上的点b。而@@一张画面上相同坐标点的像素只可能是一种颜色,因此,产生了新的像素关系a''=b。另外,点a既是“偏左图”上的点a,又是“偏右图”上的点c'',所以,a=c''。以此类推,点b''和点c也有类似的情况。因此出现了新的关系表示式,...''=c=c''=a=a''=b=b''=...。这就构成了立体画面上像素必须要满足的条件:“等颜色像素链”。立体画上的所有点都从属于某一条“等颜色像素链”。这就是所有立体画图案都呈现出某种程度上的水平周期性的原因。
因此,对于任意立体形状,只要构造出相应的这种“等像素链”,并按其规律充填图案即可得到立体画。但是正如前面所述,由于这种“等像素链”条件的约束,人们虽然可以随意构造出各种形体的立体画,但其立体形体的表面图案是不能完全随人意愿的。
二、制作立体画的计算机程序
由于人的双眼的水平性,以上的“等像素链”只按水平方向分布,与垂直方向无关。因此,在程序中,各个像素行的处理过程是相互独立的。制作立体画的程序主结构图如图7。
@@09a04006.gif;图7 制作立体画的程序主结构图在以上结构图中,关键是如何建立“等@@像素链”。具体的处理如下。对于立体形体上的每一个点,首先求出该点在“偏左图”和“偏右图”上的坐标。以图1中的棱锥顶点为例,实际上其x坐标是在中心点,但由于双眼的位置并不在其正上方,顶点在“偏左图”上向右位移,在“偏右图”上向左位移,而且其位移值的大小显然与其高度有关,即该点坐标越高位移值就越大。,b,c等点也都有这些位移。在求出一个点在“偏左图”
和“偏右图”上的坐标后,再算出在合成图(如图6)上的对应坐标
,以建立“等像素”关系,如a=a''。当立体形体的一个水平剖面上的全部点经过以上处理后,合成图的各条“等像素链”关系也就自然形成了。
另外,由于有可能出现高点遮盖低点的情况,“等像素链”的构造应该从低点到高点逐层进行,高点的“等像素”关系将替代低点的“等像素”关系。这也是程序主结构图中“首先,对于没有任何形体存在的背景平面构造‘等像素链’”的原因。
下面给出了根据以上结构图用c语言编写的源程序。程序中,每一个坐标点对应一个结构型数据,它包含“前像素”、“后像素”两个指针。“前像素”指针指向该坐标点作为“偏右图”上的一点,在“偏左图”所对应的点的坐标。“后像素”指针指向该坐标点作为“偏左图”上的一点,在“偏右图”所对应的点的坐标。程序中,“立体形体水平剖面的高低坐标数据”、“原始图案素材”和输出的“立体画”的文件格式都是采用了windows3.1 的pbrush产生的bmp图形文件格式。图幅大小要求都是640×400,用16种颜色方式。其中,立体形体上各点的高低坐标用图形文件中的颜色值表示,因此该图形文件的图形与带颜色的等高线图安全相同。通常情况下,在16色的bmp文件中颜色值从小到大的顺序为:黑色、暗红色、暗绿色、暗黄色、暗蓝色、暗紫色、暗青色、暗灰色、灰色、明红色、明绿色、明黄色、明蓝色、明紫色、明青色、白色。本程序采用最简单的“图案充填”方案,即各条“链”上的像素点皆采用该“链”上的第一个像素的颜色。程序中的常数eye-space表示“偏左图”和“偏右图”之间的偏差,bo-dot是表明“链”的首或尾的指针标志。
该程序寄生在windows 3.1中的pbrush软件上。借助于它来构筑立体形体(即立体形体水平剖面高低坐标数据文件图8),设计原始图案(图9)。程序运行后,逐行输入并处理以上两个文件中的图形,然后输出立体画结果文件(图10)。最后,用p brush来观赏立体画result.bmp。当然,要设计出令人赏心悦目的立体画,必须在立体形体和图案素材的选择和搭配上做到天衣无缝,独具匠心。
@@09a04007.gif;图8@@
@@09a04008.gif;图9@@
@@09a04009.gif;图10程序清单@@
/*--from 1995.4.19--to 1995.5.18----*/
#include
#define compression 0
#define size-of-bitmapfileheader 14
#define size-of-bitmapinfoheader 40
#define size-of-rgbquad 4
#define pixel-date-offset 14+40+4*16
/*size-of-bitmapfileheader+size-of-bitmapinfoheader+bits-per-pixel *num-color*/
#define num-color 16
#define num-line 400
#define width 640
#define bits-per-pixel 4
#define pixel-per-byte 2 /*8/bits-per-pixel*/
#define byte-per-line 320 /*((width*bits-per-pixel-1)/32+1)*4 */
#define no-dot width+1
#define eye-space 128
struct{
unsignde char color ;
unsigned int pri-x ;
unsigned int nxt-x ;
}dot[width];
main()
{
struct tagbitmapfileheader{
unsigned char bftype1,bftype2; /* always equal to''bm''*/
unsigned long int bfsize; /*size of file */
unsigned int bfreserved1,bfreserved2; /* set to zero */
unsiged long int bfoffits; /*byte offset from bitmapfileheader to bit
map p
ixel
data
in the file */
}bitmapfileheader;
struct tagbitmapinfoheader{
unsigned long int bisize,/* size of bitmapinfoheader */
biwidth;/* width in pixels biheight;/* height in pixels */
unsigned int biplanes, /* always 1 */
bibitcount; /* color bits per pixel must be 1,4,8 or 24 */
unsigned long int bicompression, /*bi-rgb,bi-rle 8 or 4*/ bisizeimage, /*total bytes in image */
bixpelspermeter,/* 0,or opt,h res. */
biypelspermeter,/* 0,or opt,h res. */
biclrused, /* normally 0,can set a lower no. colors than bibitcount * /
biclrimportant; /* normally 0 */
}bitmapinfoheader;
struct tagrgbquad{
unsigned char rgbblue, /* blue intensity,0-255 */
rgbgreen, /* green intensity,0-255 */
rgbred, /* red intensity,0-255 */
rgbreserved; /* reserved,set to zero */
}rgbquad[num-color];
char *fn-layer="layer.bmp";
char *fn-org="origin.bmp";
char *fn-result="result.bmp";
file *flayer,*forigin, *fresult;
unsigned char tmp-byte1,tmp-byte2;
unsigned int line,i-byte,i-pixel,x;
unsigned int layer;
int left-x,right-x;tmp-x;
unsigned long int cur-offset;
unsigned char h[width],org-color[width];
puts("---wintrick---");
puts("---by li jisong ---");
if( (flayer=fopen(fn-layer,"rb") )!=null) {
fread(&bitmapfileheader,size-of-bitmapfilehader,1,flayer);
fread(&bitmapinfoheader,size-of-bitmapinfoheader,1,flayer);
if( bitmapfileheader.bftype1==''b'' && bitmapfileheader.bftype2==''m' '
&& bitmapinfoheader.biwidth==width && bitmapinfoheader.biheight==num- line
&& bitmapinfoheader.bibitcount==bits-per-pixel
&& bitmapinfoheader.bicompression==compression)
fread(rgbquad,size-of-rgbquad,num-color,flayer);
else{
fclose(flayer);
printf("file %s is not fit for this program!\n",fn-layer);
getch();
exit(1);
}
}
else{
printf("file %s does not exist!\n",fn-layer);
getch();
exit(2);
}
if( (forigin=fopen(fn-org,"rb"))!=null
) {
fread(& bitmapfileheader,size-of-bitmapfileheader,1,forigin);
fread(& bitmapinfoheader,size-of-bitmapinfoheader,1,forigin);
if( bitmapfileheader.bftype1==''b'' && bitmapfileheader.bftype2==''m' '
&& bitmapinfoheader.biwidth==width && bitmapinfohdader.biheight==num-line
&& bitmapinfoheader.bibitcount==bits-per-pixel
&& bitmapinfoheader.bicompression==compression)
fread(rgbquad,size-of-rgbquad,num-color,forigin);
else {
fclose(forigin);
printf("file %s is not fit for this program!\n",fn-org);
getch();
exit(3);
}
}
else {
printf("file %s does not exist!\n",fn-org);
getch();
exit(4);
}
if( (fresult=fopen(fn-result,"wb"))!=null){
fwrite(&bitmapfileheader,size-of-bitmapfileheader,1,fresult);
fwrite(& bitmapinfohiader,size-of-bitmapinfoheader,1,fresult);
fwrite(rgbquad,size-of-rgbquad,num-color,fresult);
}
else {
printf("file %s open error!\n",fn-result);
getch();
exit(5);
}
for(line=0;line printf("line=%d\n",line); cur-offset=(unsigned long int)pixel-data-offset+(unsigned long int)by te- per-line*line; fseek (flayer,cur-offset,seek-set); fseek (forigin,cur-offset,seek-set); for(i-byte=0;i-byte fread(&tmp-byte1,1,1,flayer); fread(&tmp-byte2,1,1,forigin); for(i-pixel=0;i-pixel x=i-byte*pixel-per-byte+i-pixel; if(x h[x]=(unsigned char) (tmp-byte1<<(bits-per-pixel*i-pixel) ) /((unsigned char)0x80>>(bits-per-pixel-1)); org-color[x]=(unsigned char) (tmp-byte2<<(bits-per-pixel*i-pixel)) /((unsigned char)0x80>>(bits-per-pixel-1)); } }} for(x=0;x dot[x].color=0; dot[x].nxt-x=no-dot; dot[x].pri-x=no-dot; if((x+eye-space) if((signed)x-eye-space)>=0)dot[x].pri-x=x-eye-space; } for(layer=1;lay er for(x=0;x left-x=x-eye-space/2+(layer/2); right-x=x+eye-space/2-((layer+1)/2); if((h[x]==layer)&&(left-x>=0)&&(rignt-x if (dot[left-x].nxt-x!=no-dot) dot[dot[left-x].nxt-x].pri-x=no -dot; dot[left-x].nxt-x=right-x; if (dot[right-x].pri-x!=no-dot) dot[dot[right-x].nxt-x].nxt-x= no-dot; dot[right-x].pri-x=left-x; } } for(x=0;x if(dot[x].pri-x==no-dot) { dot[x].color=org-color[x]; tmp-x=x; while( dot[tmp-x].nxt-x!=no-dot) { tmp-x=dot[tmp-x].nxt-x; dot[tmp-x].color=org-color[x]; } } } fseek(fresult,cur-offset,seek-set); for(i-byte=0;i-byte tmp-bytel=0; for(i-pixel=0;i-pixel x=i-byte*pixel-per-byte+i-pixel; if(x tmp-byte1=(unsigned char) (tmp-byte1<<(bits-per-pixel*i -pixel)) +dot[x].color; } fwirte(&tmp-byte1,1,1,fresult); } } fclose(flayer);fclose(forigin);fclose(fresult); } 参考文献 孙志辉、王萃寒、王茜.实用windows 3.1详解.北京:电子工业出版社,1994. 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 实验二 一、问题描述 根据人眼三维视觉形成的原理，利用红蓝分色原理制作三维图片与三维视频。 二、问题分析 三维图像: 步骤： 1.利用手机/相机等摄像设备，拍摄大小相同的左眼图与右眼图 2.利用OpenCV读入左眼图与右眼图，假设左眼图像第i个像素颜色向量为(R1_i,G1_i,B1_i)； 右眼图像第i个像素颜色为(R2_i,G2_i,B2_i),则合成后的立体图像第i个像素为(R1_i,G2_i,B2_i)；利用OpenCV显示并保存合成后的图像 3.利用红蓝眼镜观察立体效果是否明显，如果不明显，请重复1~2 难点： 在拍摄左眼图与右眼图时有技巧：由于人的两眼间存在一个不足 5 厘米的间距，因此在盯住同一景物时，两个眼球的角度并不相同。因此我们的拍摄也必须模拟这一原理，对同一景物拍摄两张照片，而且拍摄时需要略微变换一下拍摄角度（这个角度很小，约5~10 度）。其次为了达到更好的合成效果，目标最好选择一些前背景比较分明的景物，如果能用单反拍摄出背景虚化的照片就更好。 三维视频： 利用拍摄图片的方法拍摄左眼视频与右眼视频，然后利用OpenCV读取左眼与右眼视频中的每一帧图像，利用上述方法合成三维图像，并利用OpenCV保存成.avi格式的视频。 难点：如何保持左眼视频与右眼视频在时间上的同步 三、详细设计（从算法到程序） 1.主模块设计 三维图片： #include"iostream" #include"cmath" using namespace std; using namespace cv; int main() { Mat left = imread("211.jpg");//加载图片 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。 用Surfer 8画三维立体切片图 本软件是通过三维高密度电法反演软件（3D RES）反演出的模型电阻率来画等值线，把几个等值线堆叠在一起就形成立体切片图。具体步骤如下： 1.进入三维高密度电法反演软件的显示窗口，点击“文件”下的“打开反演结果”, 打开三维电阻率反演文件（3D-1.inv）,再点击“文件”下的“输出为XYZ格式”，（即3D-1.xyz）。 2.运行Surfer 8程序,点击“文件”菜单下的“打开” A 列为记录点的X 坐标 B 列为记录点的Y 坐标 C 列为记录点的深度Z 坐标 D 列为记录点的模型电阻率 E 列为记录点的模型电导率 数据到此 3.画水平XY切片图，此图是以几个不同深度的等值线组合成的三维图。 3.1 把深度为0.7米的X列Y列D列复制到新建的Surfer表格里面，保存为‘1.dat’这就是第一层的等值线数据，如下图所示： 3.2 把深度为2.205米的X列Y列D列复制到新建的Surfer表格里面，保存为‘2.dat’这就是第二层的等值线数据，如下图所示： 3.3 把深度为3.936米的X列Y列D列复制到新建的Surfer表格里面，保存为‘3.dat’这就是第三层的等值线数据。依此类推，有多少深度数据就可以做多少层等值线图，也可以根据自己要求随意组合不同的层。 3.4 把1---n的等值线数据网格，再调入在同一个图形文档里进行编辑。如下图： 3.5 按层的顺序从上到下排列好等值线图，再在“编辑”菜单里面点击“全选”对 齐所有的等值线。如下图： 3.6全部选中所有等值线，点击鼠标右键出现一个对话框，单击属性，在查看对话框里 调节倾斜为30度，投影选为透视。倾斜度可以随意的调整，只要看上去立体感较强就合适。如下图： 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 1、三维立体电影制作流程 三维立体电影，即我们常说的4D电影，是立体电影和特技影院结合的产物。随着三维软件在国内越来越广泛的应用，4D电影也得到了飞速的发展。运用三维软件制作立体电影有其独特的优势，如三维场景本身就具有立体特性，与立体成像相关的各种参数非常容易在软件环境中调节等。本文具体讲解了三维立体电影制作的原理及常见问题的解决方法，以后我们还会在具体的制作方面继续探讨，希望广大对立体电影感兴趣的朋友不要错过。 4D电影：4D电影是立体电影和特技影院结合的产物。除了立体的视觉画面外，放映现场还能模拟闪电、烟雾、雪花、气味等自然现象，观众的座椅还能产生下坠、震动、喷风、喷水、扫腿等动作。这些现场特技效果和立体画面与剧情紧密结合，在视觉和身体体验上给观众带来全新的娱乐效果，犹如身临其境，紧张刺激。4D影院最早出现在美国，如著名的蜘蛛侠、飞跃加州、T2等项目，都广泛采用了4D电影的形式。近年来，随着三维软件广泛运用于立体电影的制作，4D电影在国内也得到了飞速的发展，画面效果和现场特技的制作水平都有了长足的进步，先后在深圳、北京、上海、大连、成都等地出现了几十家4D影院。这些影院大都出现在各种主题公园（乐园）、科普场所中，深受观众和游客的喜爱。 运用三维软件制作立体电影有其独特的优势，如三维场景本身就具有立体特性，与立体成像相关的各种参数非常容易在软件环境中调节等。所以，计算机三维技术应用于影视行业后，很快就出现了三维立体电影，如大家俗称的3D电影、4D电影。美国迪士尼乐园中的蜘蛛侠（SpiderMan），更是解决了“三维立体跟踪渲染”技术，使画面中的立体场景能够根据游客的运动轨迹自动地转换透视关系，能够适时地保持虚景（三维画面）和实景（现场布景）一致和连续的透视关系，大大提高了画面的真实感。那么，怎样运用三维软件来制作立体电影？制作过程中要注意哪些问题？本文将通过对三维立体电影的制作原理的详细分析，探讨一些常见问题的解决方法。 人眼的立体成像原理 在现实生活中，人们通过眼睛观察的周围环境之所以是立体的，是因为人的两只眼睛所处的空间位置不同，可以从两个不同的视角同时获得两幅不同的场景图像，人的大脑对这两幅图像进行处理后，不仅能分辨出所观察物体的颜色、质感等光学信息，还能根据两幅图像的差异判断出物体 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 3D立体显示技术 虚拟现实是一种新兴的、极有应用前景的计算机综合性技术。采用以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视觉、听觉、触觉一体化的特定范围的虚拟环境。立体显示是虚拟现实的关键技术之一，它使人在虚拟世界里具有更强的沉浸感，立体显示的引入可以使各种模拟器的仿真更加逼真。研究立体成像技术并利用现有的微机平台，结合相应的软硬件系统在平面显示器上显示立体视景。一、立体显示原理 由于人眼有 4 - 6cm的距离，所以实际上我们看物体时两只眼睛中的图象是有差别的。两幅不同的图象输送到大脑后，我们看到的是有景深的图象。这就是计算机和投影系统的立体成像原理。依据这个原理，结合不同的技术水平有不同的立体技术手段。 只要符合常规的观察角度，即产生合适的图象偏移，形成立体图象并不困难。从计算机和投影系统角度看，根本问题是图象的显示刷新率问题，即立体带宽指标问题。如果立体带宽足够，任何计算机、显示器和投影机显示立体图象都没有问题。 二、四种立体显示技术 下面就介绍4种技术如何将片源输送给双眼，其中前三种，分色、分光、分时技术的流程很相似，都是需要经过两次过滤，第一次是在显示器端，第二次是在眼睛端： 1)分色技术： 分色技术的基本原理是让某些颜色的光只进入左眼，另一部分只进入右眼。我们眼睛中的感光细胞共有4种，其中数量最多的是感觉亮度的细胞，另外三种用于感知颜色，分别可以感知红、绿、蓝三种波长的光，感知其它颜色是根据这三种颜色推理出来的，因此红、绿、蓝被称为光的三原色。要注意这和美术上讲的红、黄、蓝三原色是不同的，后者是颜料的调和，而前者是光的调和。 显示器就是通过组合这三元色来显示上亿种颜色的，计算机内的图像资料也大多是用三原色的方式储存的。分色技术在第一次过滤时要把左眼画面中的蓝色、绿色去除，右眼画面中的红色去除，再将处理过的这两套画面叠合起来，但 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 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] 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陈列室很久没有进行清洁了，无论柜子上还是模型上都积攒了许多灰尘．为了之后进行模型制图和新柜子的高计，我们需要将所有模型从柜子里面取出，进行分类整理，同时还要进行清洁。 将模型从柜子里取出后先是凌乱地摆放到桌子和地上，然后一件一件开始清洗。有些形状复杂的模型清洗起来十分困难，而且其中几个木制的模型更是只能用布小心擦拭以防受潮。 将模型清洗完后开始分类，但发现许多模型都已损坏，于是在分类前我们将模型中已经损坏地先堆放到一边，再将完好的模型进行区分。 正式开始分类时才发现有些模型没有名称，有些还好，从外观可以看出其功用和类型，但有些就无法确认了，于是我们将那些没有名字又看不出用途的模型放置一边，将剩下的进行细分。 最后我们将模型分为了以下几类：工装模型（包括砂箱模型和模底板模型）、铸件工艺模型、铸件设计参考模型、金属型铸造系列模型、浇注系统模型、芯盒模型、砂芯模型。还有几个独立的模型不属于上述任何一类。 二．绘制三维立体图 我们的任务主要是绘制三维立体图形，用的是ＰＲＯＥ软件，proe 是美国PTC公司旗下的产品Pro/Engineer软件的简称。Pro/E （Pro/Engineer操作软件）是美国参数技术公司（Parametric Technology Corporation，简称PTC）的重要产品。是一款集CAD/CAM/CAE功能一体化的综合性三维软件，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，并作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今最成功的CAD/CAM软件之一。 虽然之前学过这个软件，但由于有一段时间没有接触，对这个软件有些生孰了，再次打开这个软件时首先要做的是重新熟悉这个软件的界面和各个命令，以便之后绘图。 ＰＲＯＥ的界面有些复杂，有控制坐标轴、坐标面、转动控制的开关，也有常用工具的陈列，还有最基本的文件编辑栏，当然，主要的是绘图框部分，不过只有进入草绘命令时才可以在绘图框内绘图，否帽只能观察图形的立体结构。 ＰＲＯＥ最复杂的是一些不常被使用的命令，比如混合和扫描，这些命令甚至不在工具栏里面出现，只有在最上面编辑命令的展开里面才能找到。诸如此类的困难数不胜数，但经过一段时间的实际应用和摸索后，大多数问题都迎刃而解了。 立体显示技术介绍 一、.什么是立体显示？ 立体显示或者称为3D显示，是指采用光学等多种技术手段来模拟实现人眼的立体视觉特性，将空间物体以3D信息再现出来，呈现出具有纵深感的立体图像的一种显示方式。相比于2D显示，3D显示提供给观看者更加强有力的沉浸感和震撼力。 人们之所以能够轻易地判断出物体在空间中的位置及不同物体间的相对位置，是因为人眼具有立体视觉。人们用以感知空间的主要生理机能有焦点调节、两眼集合、双目视差及单眼移动视差等。其中，双目视差担负着立体空间知觉的核心任务。焦点调节是为了把所注视的物体清晰地成像到视网膜上的眼球动作；两眼集合是当人在注视某个物体时左右眼视线往注视点上交汇而产生的眼球动作；双目视差是指由于人的左右眼从不同角度观看物体，从而成像于左右眼视网膜上的图像略有差异；单眼移动视差是指当观看者或被观看物体发生移动时人眼将看到物体的不同侧面。3D显示就是以人眼的立体视觉特性为基础的。 二、立体显示的实现方法 立体显示的实现方法可分为两大类，为助视3D显示和裸眼3D显示。 ?助视3D显示是靠眼睛佩戴助视设备来实现，如大家熟悉的偏光眼镜，这方面技术已成熟，但是也存在一定的缺陷，如亮度低，佩戴舒适度差等。 ?裸眼3D显示是通过光栅、集体成像、体3D和全息技术来实现3D立体成像，人眼无需佩戴任何设备，应用前景广泛，是目前显示研究的重点课题。 1．什么是光栅3D显示？ 光栅3D显示器由光栅和2D显示器精密耦合而成。其中，光栅作为分光元件，对光线传播的路径进行一定方式的控制，使观看者的左右眼观看到不同的视差图像。可应用于手机、笔记本电脑显示和电视。如光栅3D显示手机就是采用双摄像头采集图像形成3D效果来实 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。 工艺技术铸造工艺模型立体图制 作 铸造陈列室是陈列铸造工艺模型的地方，是用来存放铸造课程教学所用模型，并供学生参 观学习的场所。 陈列室的模型大概分类，分别为砂箱模型，模底板模型，芯盒模型，铸造工艺模型，芯头模型，浇注系统模型 一．整理陈列室 陈列室很久没有进行清洁了，无论柜子上还是模型上都积 攒了许多灰尘．为了之后进行模型制图和新柜子的高计，我们需要将所有模型从柜子里面取ft，进行分类整理，同时还要进行清洁。将模型从柜子里取ft后先是凌乱地摆放到桌子和地上，然后一件一件开始清洗。有些形状复杂的模型清洗起来十分困难，而且 其中几个木制的模型更是只能用布小心擦拭以防受潮。 将模型清洗完后开始分类，但发现许多模型都已损坏，于是在分类前我们将模型中已经损坏地先堆放到一边，再将完好的模型进行区分。 正式开始分类时才发现有些模型没有名称，有些还好，从外观可以看ft其功用和类型，但有些就无法确认了，于是我们将那些没有名字又看不ft用途的模型放置一边，将剩下的进行细分。最后我们将模型分为了以下几类：工装模型（包括砂箱模型和模底板模型）、铸件工艺模型、铸件设计参考模型、金属型铸造系列模型、浇注系统模型、芯盒模型、砂芯模型。还有几个 独立的模型不属于上述任何一类。 二．绘制三维立体图 我们的任务主要是绘制三维立体图形，用的是ＰＲＯＥ软件，proe 是美国PTC 公司旗下的产品Pro/Engineer 软件的简称。Pro/E （Pro/Engineer 操作软件）是美国参数技术公司（ParametricTechnologyCorporation，简称PTC）的重要产品。是一款集CAD/CAM/CAE 功能一体化的综合性三维软件，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，并作为当今世界机械CAD/CAE/CAM 领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今最成功的CAD/CAM 软件之一。 虽然之前学过这个软件，但由于有一段时间没有接触，对这个软件有些生孰了，再次打开这个软件时首先要做的是重新熟悉这个软件的界面和各个命令，以便之后绘图。 ＰＲＯＥ的界面有些复杂，有控制坐标轴、坐标面、转动控制 的开关，也有常用工具的陈列，还有最基本的文件编辑栏，当然，主要的是绘图框部分，不过只有进入草绘命令时才可以在绘图框内绘图，否帽只能观察图形的立体结构。 ＰＲＯＥ最复杂的是一些不常被使用的命令，比如混合和扫描，这些命令甚至不在工具栏里面ft现，只有在最上面编辑命令的展开里面才能找到。诸如此类的困难数不胜数，但经过一段时间的实际应用和摸索后，大多数问题都迎刃而解了。 图１ 该图是一个壳体模型的铸造工艺三维立体图，模型本身已经部分损坏，但在图上还是可以修复完整的。制作该图用了大概三个小 三维显示技术介绍 目前的三维立体显示技术共可以分为分光立体眼镜 (Glasses-based Stereoscopic)、自动分光立体显示 (Autostereoscopic Displays)、全息术 (Hologram)和体三维显示(V olumetric 3-D Display)4大类。 其中的前两类应该都是大家很熟悉的技术了，它们都采用了视差的方式来给人以3D显示的感觉：分别为左眼和右眼显示稍有差别的图像，从而欺骗大脑，令观察者产生3D的感觉。由于人为制造视差的方式所构造的3D景象并不自然，它加重了观察者的脑力负担，因此看久了会令人头痛。而全息术则利用的并不是数字化的手段，而是光波的干涉和衍射，它一般只能生成静态的三维光学场景，并且对观察角度还有要求，所以就目前而言，它对于人机交互应用而言还并不适合。 体三维显示则与前三者不同，它是真正能够实现动态效果的3D技术，它可以让你看到科幻电影中一般“悬浮”在半空中的三维透视图像。体三维显示技术目前大体可分为扫描体显示 (Swept-V olume Display)和固态体显示 (Solid-V olume Display)两种。其中，前者的代表作是Felix3D和Perspecta，而后者的代表作则名为DepthCube。 Felix3D拥有一个很直观的结构框架，它是一个基于螺旋面的旋转结构，如下图所示，一个马达带动一个螺旋面高速旋转，然后由R/G/B三束激光会聚成一束色度光线经过光学定位系统打在螺旋面上，产生一个彩色亮点，当旋转速度足够快时，螺旋面看上去变得透明了，而这个亮点则仿佛是悬浮在空中一样，成为了一个体象素(空间象素，V oxel)，多个这样的voxel便能构成一个体直线、体面，直到构成一个3D物体，过程很直观，不是么？ Perspecta可能是扫描体3D显示领域最令人瞩目的成就了，它采用的是一种柱面轴心旋转外加空间投影的结构，如下图所示，与Felix3D不同，它的旋转结构更简单，就一个由马达带动的直立投影屏，这个屏的旋转频率可高达730rpm，它由很薄的半透明塑料做成。当需要显示一个3D物体时，Perspecta将首先通过软件生成这个物体的198张剖面图(沿Z轴旋转，平均每旋转2°不到截取一张垂直于X-Y平面的纵向剖面)，每张剖面分辨率为798×798象素，投影屏平均每旋转2°不到，Perspecta便换一张剖面图投影在屏上，当投影屏高速旋转、多个剖 数字三维视觉技术应用汇总 一、互动展项 互动展项摆脱了传统展示灌输式的展陈手段，增强了展示内容与参观游客之间的双向互动，提升了数字展厅的参与性，吸引游 客眼球与参与度的展陈效果成为各大展馆追逐的数字展厅必备展项。 可在常规多媒体互动展项中，将多点互动触摸技术、互动投影技术、电子虚拟翻书技术、增强现实技术应用到在数字展厅的地 面、展项表面、墙体、穹顶等多方位全空间，随时为参观者提供高效有趣的数字多媒体互动体验；还有导览机器人、读书机器 人；多人射击靶点识别、多屏多点互动；高清摄影人脸美容；虚拟主持人、虚拟旅游摄影、虚拟望远镜；奇异魔镜、3D投影秀、遗址幻影观景台等新创意互动展示项目。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 1、多点互动触摸 多点互动触摸系统具体的表现形式有互动桌、互动墙、互动吧台，运用先进的计算机动作感应技术，获取并识别人的手指的自 然动作，轻松实现图像的点击、缩放、三维旋转、拖拽等互动效果。应用多点互动触摸系统，参观者不仅可以观看到高画质投 影的图像，同时也可用手指触摸玻璃表面，选择自己感兴趣的内容，或对相关信息进行查询。如一定时间内无人触摸时，系统 可自主播放设置好的信息内容，当有人触摸时，则自动切换为互动式信息展示状态。 互动桌不仅是摆放物件的地方，它更是浏览信息、娱乐、工作的窗口。它的应用很多，游客不仅可以与里面的虚拟场景进行 互动；还可以把它当作设计、玩游戏、点餐、娱乐的平台，而游客的双手就是鼠标。数虎图像自主研发的多点触摸功能可以支 持多人同时娱乐和工作，是一张惊喜不断活跃的桌子。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。 多点触摸展项需要具有很高的可靠性和可用性，是互动触摸技术发展的方向。可靠性是指我们能以最高粒度准确捕获到屏幕上 所有触点的原始数据，尽可能减少屏幕触点定位不准带来的混乱问题的能力。可用性是指众多功能强大的应用可在不同大小的 屏幕上受益于双手或两个手指以上的屏幕操控的能力。3D互动游戏、键盘输入和地图操作等都是使用这种触摸屏功能的一些主 要对象。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。 浅谈三维显示技术 摘要：目前许多研究者已经把三维显示系统作为下一代最有潜力的显示系统，并已经提出了许多三维显示技术，三维立体显示技术在未来几年必将掀起了一场3D 视觉革命。当前研究中的三维立体显示器件可以分成三类：戴眼镜式、多视点 裸眼式、真三维显示。当前市场上可以看到的三维显示器件主要是戴眼镜式和 多视点裸眼式，上述两种显示技术的主要问题是长时间观看会产生视觉疲劳。 真三维显示可以消除视觉疲劳，特别是近几年，全息立体显示技术发展迅速， 包括硅基液晶、光折变材料、表面等离子体等技术实现新型的全息立体显示方 式。三维显示技术的已成为当前的研究得热点，其中可以真实得再现出与真实 物体一样的深度和视差信息的全息显示技术，被认为是最理想的三维显示。可 以预见在未来的5至10年以后，具有高临场感、浸入式的三维立体显示技术将 无处不在。本文首先介绍了三维显示技术的背景和发展概况，接着简要介绍了 各种三维显示技术的原理及特点。 我们生活的世界是立体的，我们的眼睛在现实世界中获取的视觉信息，有很多都具有立体的三维信息。当然我们在现实生活中所接触到的大量图像信息中也有很多都是平面视觉信息，例如在报纸、杂志、电视机上看到的图片或者视频图像，这些信息均是对三维实物或场景的二维投影表达，从而失去了诸如：立体视差，移动视差等的心理暗示，没有真正的立体感。今天我们周围出现了越来越多用计算机模拟出来的三维景物。它们主要应用于各种各样三维显示的软硬技术中。这些技术无一例外都必须符合人眼立体感知的机理，提供足够多的三维感知因素使人们能有一种强烈的立体感。现有的一些三维技术，虽然能实现一定的三维显示功能，但长时间观看会有头晕、疲惫的感觉，主要原因在于技术设计上。没有很好地考虑人眼立体感知的工作机理。目前国内外已有不少这方面的研究，但大多分布在认知心理学、计算机科学等几个领域内的零散文献中。真实地再现世界始终是成像技术的重要发展方向。近几年来，由于计算机性能和处理能力的大大提高，计算机图形图像技术也得到了快速的发展，进而出现了各种各样的三维图像，并且在三维显示方法和系统实现方面也做了不少研究。 按基本工作原理是否为双目视差将三维立体显示分为两大类。基于双目视差原理的三维立体显示主要有眼镜立体显示和光栅式自由立体显示，这类三维立体显示的技术相对成熟并有相应产品；非基于双目视差原理的三维立体显示主要有全息立体显示、集成成像立体显示和体显示等,这类三维立体显示的技术较不成熟,大多没有相应产品。接下来对这些三维立体显示的器件结构、工作原理以及各自的特性进行阐述。 首先，必须了解什么是视差。视差就是从有一定距离的两个点上观察同一个目标所产生的方向差异。从目标看两个点之间的夹角，叫做这两个点的视差，两点之间的距离称作基线。只要知道视差角度和基线长度，就可以计算出目标和观测者之间的距离。 基于戴眼镜的三维立体显示技术的原理如下：此种三维立体显示是在观看者双眼前各放置一个显示屏, 观看者的左右眼只能分别观看到显示在对应屏 上的左右视差图,从而提供给观看者一种沉浸于虚拟世界的沉浸感。这种立体显示存在单用户性、显示屏分辨率低、及易给眼睛带来不适感等固有缺点。 【摘要】随着医学影像技术的发展，超声成像已经成为临床上应用最广泛的医学成像模式之一。近年来，随着电子技术、计算机技术的发展，超声成像设备在成像方法和技术等层面上不断得到改进，临床诊断能力也得到进一步提高。本文主要介绍三维超声成像的新技术及其临床应用。 【关键词】超声成像；临床应用 【中图分类号】r 445.1 【文献标识码】a 【文章编号】1004-7484（2012）12-0440-02 随着社会科学技术的进步与人们生活水平的提高，医学影像学作为医生诊断和治疗重要手段已成为医学技术中发展最快的领域之一，它使得临床医生对人体内部病变部位的观察更直接、更清晰，确诊率更高。而超声成像技术在医学成像领域中以其特有的优势发挥了巨大的作用，在临床上得到了广泛的应用。20世纪40年代初就已探索利用超声检查人体，50年代已研究、使用超声使器官构成超声层面图像，70年代初又发展了实时超声技术，可观察心脏及胎儿活动。三维超声成像技术与传统二维超声成像相比，具有明显的优势：首先三维超声成像技术能直接显示脏器的三维解剖结构；其次还可对三维成像的结果进行重新断层分层，能从传统成像方式无法实现的角度进行观察；再有还可对生理参数进行精确测量，对病变位置精确定位。因此，近几年来三维超声成像已经成为医学成像领域备受关注的方面。 1 三维超声的成像技术 可靠的数据提取是得到精确三维超声图像的前提。采用二维面阵超声探头，使超声束在三维扫查空间中进行摆动，即可直接得到三维体数据。但二维面阵换能器的制作工艺限制了阵元数，使得三维图像的分辨率受到了一定的限制。目前已有使用二维阵列的超声成像系统面世。目前三维超声数据的提取仍广泛采用一维阵列探头。用一维阵列探头提取三维超声数据，需要外加定位装置，如目前临床广泛采用的一体化探头。该探头是将一个一维超声探头和摆动机构封装在一起，操作者只要将该探头放在被探查部位，系统就能自动采集三维数据。还有一种新型探头专门用于解决定位问题。该探头有三个阵列，中间的主阵列用于超声成像，与主阵列垂直的两个侧阵列用于提取定位图像。由于探头移动的连续性，所以定位图像两两重叠部分很大，可以通过两侧的定位图像确定两次采样间的位移、旋转，从而确定图像的空间位置。此外，还有一些文献提供了通过相邻图像的相关和图像的斑点噪声统计规律来确定探头侧向位移的方法。 2 三维超声的临床应用 2.1 三维超声在空腔脏器中的应用 2.1.1 胃、肠道疾病嘱受检者适量饮水或灌肠后可建立良好的透声窗。清楚显示胃肠道隆起性病变与溃疡的大小、深度、边缘形态，观察恶性肿瘤的浸润深度、范围及与邻近组织、血管的立体位置关系，进行术前tnm分期，对协助临床制定相应的治疗方案，具有重要意义。3d-cde对溃疡出血和胃底静脉曲张的诊断，也可提供较大的帮助。 2.1.2 膀胱疾病膀胱充盈后可形成极佳的透声窗，三维超声与二维超声一样清晰显示病变的形态、大小、数目、内部回声，同时三维超声还能显示病变的整体、表面形态及肿瘤对膀胱壁的浸润情况，从而提高了其诊断的准确性，并有助于肿瘤术前方案的抉择。对慢性膀胱炎症、憩室、结石、凝血块等膀胱疾病的诊断，也显示出优越性。 2.2 在实质性脏器中的应用 肝脏疾病肝囊肿与肝脓肿二维超声诊断准确性较高，而肝癌与肝内其它性质占位性病变相互间的鉴别有时较为困难。三维超声可从不同方位观察肝表面和边缘轮廓，肿三维超声成像在临床上有广泛的应用前景。可用于精确测量和定位在产科临床上，三维超声成像可用于鉴别早期胎儿是否存在畸形以及检查各个孕期胎儿的生长发育情况；在心血管疾病诊断中，可用于多种心脏疾病以及血管内疾病的检查。随着实时三维超声成像（一般要求帧频必须大立体显示技术简介
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