人眼模拟3D成像原理的透视理论研究
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人眼模拟3D成像原理的透视理论研究
随着一部《阿凡达》票房的攀高，3D电影又被掀起了一个高潮。
记得小时候在电影院里带着小眼镜看《孟良崮战役》，每到射击近镜头时就觉得枪口正对着我的眉心，那种身临其境的真实感常常让我从睡梦中惊醒。
高中开始学习绘画，造型课上老师总是在强调构图、比例、透视……老师讲的透视分为一点（平行）、两点（成角）、三点（俯视或仰视）、散点等等，当时觉得很难以接受。
但无奈找不到更有效的解决二度虚拟三度空间的方法，每次画完都不免觉得画面呆板，没能将自己对对象的感受淋漓尽致地表现出来。
大学时在图书馆翻阅了大量的生物学资料，对人眼成像原理做了深入的研究学习。
脱掉近视镜，裸眼，拿起望远镜，站在学校最高的建筑物上做了无数次的试验观察，终于得到了一些弧面透视方面的经验。
用这种方法画场景、画静物、画风景得到了较好的效果，虽不能达到身临其境的境界，但真实可触性已经有了一些进步。
工作后有幸随恩师学习水墨山水。
小时侯的枪口、战壕、丘陵再一次浮现在眼前，巍巍太行的雄浑磅礴让我一次次的早出晚归奔走其间，为的只是用笔尖触摸那份“仰望天一线，俯窥千仞壁”的气势恢弘，用心灵倾听那份“千里丰碑望不断，无情风雨任吹洒”的宽厚，然而无论怎样的意境总难以表现出太行“山峡十九转，奇峰当面立”的真实感受。
看过《阿凡达》后，我深入研究了一些双镜头模拟双眼的时差拍摄原理、双侧放映机偏振垂直播放胶片的成像原理以及部分有合成3D影像功能的软件和芯片控电眼镜等的工作原理，并且从中获得了启示。
简单理解就是把两眼看到的图像分别记录，再通过左眼所见图像仅传入左眼、右眼所见图像仅传入右眼来实现人脑的3D立体合成图像功能。
这与人的定点观察所得图像理论上应该一致。
不同的是电影可以利用人眼视觉暂留的1/24秒的时间差，左右放映机交替工作，使人所看到的影像还是集中在同一屏幕上，而静态的绘画作品不能利用时间差，因此在实验的初级阶段我只能借助单镜头照相机在左右眼（为了使试验效果更加明显，我选择了比左眼更左一点、比右眼更右一点的视点）处分别对同一组对象进行拍照记录，然后打印成等幅照片，分别在左眼和右眼的最佳视距处垂直于视线放置。
观察过程中始终用一不透明隔板放在双眼连线的中垂线上，以分隔双眼的视域范围。
这有点像马的眼睛会出现盲区，但并不影响实验结果。
结果表明这样做大脑合成的图像立体感甚至要超出人的正常观察结果，我想大概是因为人眼观察对象时双侧眼球的游移导致的。
有了这样的实验结果，我更加肯定了双眼透视理论研究的可行性。
接下来的难题就是如何把左右视点的成像拼合在一起。
简单的电脑对叠处理后，就会出现像脱掉专用眼镜直接看幕布3D电影一样的模糊重影的图像。
我们要的当然不是必须戴上专用眼镜才能欣赏的平面艺术，于是我带着如何合成左右视点图片的困惑又做了很多试验。
一系列试验的无果而终，使我最后又不得不回到平面透视的起点上来。
初学透视时，由于找不准焦点，老师经常督促我闭上一只眼睛用铅笔量静物结构线的方向，而每次闭上的眼睛都必须相同。
这实际上就是跟单镜头摄像机的镜头一样，是单焦点透视。
而我最初想要的只是真实感而已，跟焦点在哪、视心点在哪并无大的关联。
又想起正方体平行透视讲解示意图中标示的视心点（焦点）多在静物外侧。
而视心点的定义为：
视点到视平线的垂心，即从视点（人眼睛）向视平线做垂线得到的垂足。
视线的定义为：
以人眼为顶点的射线——视点与物体任何部位的假想连线，非阻挡则延伸。
视平线的定义为：
与人眼等高的一条水平线。
我们不妨坐下来演示一下：
观者保持静止状态则视点不变；在观者的左前方、正前方、右前方分别放置三个物体，在观察三个物体时会产生三个方向的视线、视平线。
线性透视理论中对视平线的罗盘方向并没有严格的规定，仅对高度和水平做了明确规定。
也就是说总有一个方向的水平线会与视线相垂直，那么视心点也一定将会出现在物体左右剪影切线的延长线之间，也就等于是在同一视点分别直视三个物体，而得到的是各自独立的三张透视成像图。
根据这一结果，我在对太行山写生中尝试运用了这种视点不变移动焦点的透视方法，打破了原来的以组排列单一视点的构图方式，取得了较为真实的画面二维假设三维空间的效果。
在具体测绘焦点的过程中，我没有始终闭起一只眼睛，而是采取交替用左右眼测试最后取中点的方式。
这种方法可以使视距延长，就像炮兵用大拇指测视距一样，会得到较为准确的距离。
当然，这种用双眼交替测视距，在双眼叠加视域范围内视点不变移动视心点（焦点参照），把每个物体或每段距离都当作独立的再现对象独立进行线透视的方法仍然没有进行到最后阶段，我将继续用试验论证此法的可行性。
在此暂且称其为模拟3D成像原理的透视理论研究，愿与同样追求平面再现三维真实性的朋友共同探讨。
人眼模拟3D成像原理的透视理论研究就为朋友们整理到此，希望可以帮到朋友们！论文对绝大多数的朋友们来说是必不可少的，为了让朋友们都能顺利的编写出所需的论文，论文频道本人专门编辑了“浅谈物理习题课的教学”，希望可以助朋友们一臂之力!物理习题课教学是巩固物理概念、规律的重要环节，是物理概念、规律教学的补充和延续，是培养学生分析、解决问题能力、全面提高学生素质的重要途径。
本人在物理习题教学中，着重抓了以下几个问题，取得了良好的教学效果。
一、抓规范解题就是把学生在解题过程中表现出来的种种问题，有针对性地评出优劣。
不少学生答题往往与要求不符，或答题不规范，这是由于读题不认真、审题不准。
要正确地指导学生读题、审题，抓住题意关键，寻找答案突破点。
例如：
一物体重3.92牛顿，体积为500立方厘米，将物体放入水中静止，求该物体受到的浮力。
许多学生根据浮力计算公式F浮=p水gV排=
1.0×103千克/米3×9.8牛／千克×500×10-6米3=4.9牛，最后得出物体受到的浮力为4.9牛。
造成此错误答案的原因是审题不透彻，不能灵活运用沉浮条件而机械地套用公式。
正确的思路是算出F浮=4.9牛，由于F浮＞G，故物体上浮，最终漂浮在水面上，由此物体静止后受到的浮力F浮=3.92牛顿。
这样，针对学生解题中出
现的问题给以透彻的剖析，做到有的放矢，能提高学生解题的准确性、规范性。
二、抓解题方法与技巧近年来，中考试题的容量、信息密度越来越大，只有掌握了解题方法与技巧，才能提高解题效率。
如选择题常用一些“排除法”、“极值法”、“等效法”等。
例：
将阻值分别为5欧姆、20欧姆的两个电阻并联，其总电阻是（）。
A、5欧姆B、20欧姆 C、25欧姆D、4欧姆针对该题，大部分学生都能根据并联电路的特点进行计算，得出答案4欧姆。
但是个别同学独辟蹊径，利用“并联电路的总值小于每个支路电阻”的性质，不计算而直接看出答案D。
教师日常教学中要针对题目的特点，鼓励学生多动脑，激励其求异思维的发展，善于总结技巧经验等。
三、抓联想，抓对比要引导学生展开联想，对题目中用到的知识与以前学过的知识进行联想、展开对比。
通过联想，对一些相关知识进行思维加工，扩大知识面，将新知识纳入已有的知识体系中；通过对比，对一些相近知识进行区分比较，寻找异同点。
例如：
判断下列说法是否正确：
（1）物体吸收热量，它的温度一定升高。
（2）两个温度不同的物体放热时，温度高的物体放出的热量一定比温度低的放出的热量多。
（3）内能多的物体与内能少的物体相接触时，一定发生热传递。
学生看完这三题后，教师可指导学生联想吸收热与温度变化的关系、热传递的条件以及内能与温度的关系，让学生分析对比温度、热量、内能这三个概念，找出它们的区别与联系，从而使学生加深对相关知识的理解，使学到的知识更加系统化。
浅谈物理习题课的教学就为朋友们整理到此，希望可以帮到朋友们！“量子力学”是20世纪物理学对科学研究和人类文明进步的两大标志性贡献之一，已经成为物理学专业及部分工科专业最重要的基础课程之一，是学习“固体物理”、“材料科学”、“材料物理与化学”和“激光原理”等课程的重要基础。
通过这门课程的学习，学生能熟练掌握量子力学的基本概念和基本理论，具备利用量子力学理论分析问题和解决问题的能力。
同时，这门课程对培养学生的探索精神和创新意识及科学素养亦具有十分重要的意
义。
然而，“量子力学”本身是一门非常抽象的课程，众多学生谈“量子”色变，教学效果可想而知。
如何激发学生学习本课程的热情，充分调动学生的积极性和主动性，提高量子力学的教学水平和教学质量，已经成为摆在教师面前的重要课题。
近年来，笔者在借鉴前人经验的基础上，结合郑州轻工业学院（以下简称“我校”）教学实际，在“量子力学”的教学内容和教学方法方面做了一些有益的改革尝试，取得了较好的效果。
一、“量子力学”教学内容的改革量子力学理论与学生长期以来接触到的经典物理体系相去甚远，尤其是处理问题的思路和手段与经典物理截然不同，但它们之间又不无关联，许多量子力学中的基本概念和基本理论是类比经典物理中的相关内容得出的。
因此，在“量子力学”教学中，一方面需要学生摒弃在经典物理学习中形成的固有观念和认识，另一方面在学习某些基本概念和基本理论时又要求学生建立起与经典物理之间的联系以形成较为直观的物理图像，这种思维上的冲突导致学生在学习这门课程时困惑不堪。
此外，这门课程理论性较强，众多学生陷于烦琐的数学推导之中，导致学习兴趣缺失。
针对以上教学中发现的问题，笔者对“量子力学”课程的教学内容作了一些有益的调整。
1.理清脉络，强化知识背景从经典物理所面临的困难出发，到半经典半量子理论的形成，最终到量子理论的建立，对量子力学的发展脉络进行细致的、实事求是的分析，特别是对量子理论早期的概念发展有一个准确清晰的理解，弄清楚到底哪些概念和原理是已经证明为正确并得到公认的，还存在哪些不完善的地方。
这样一方面可使学生对量子力学中基本概念和基本理论的形成和建立的科学历史背景有一深
刻了解，有助于学生理清经典物理与量子理论之间的界限和区别，加深他们对这些基本概念和基本理论的理解；另一方面，可使学生对蕴藏在这一历程中的智慧火花和科学思维方法有一全面的了解，有助于培养学生的创新意识及科学素养。
比如：对于玻尔理论，由于对量子化假设很难用已经成形的经典理论来解释，学生往往会觉得不可思议，难以理解。
为此，在讲解这部分内容时，很有必要介绍一下玻尔理论产生的历史背景，告诉学生在玻尔的量子化假设之前就已经出现了普朗克的量子论和爱因斯坦的光量子概念，且大量关于原子光谱的实验数据也已经被掌握，之前卢瑟福提出的简单行星模型却与经典物理理论及实验事实存在严重背离。
为了解决这些问题，玻尔理论才应运而生。
在用量子力学求解氢原子定态波函数时，还可以通过定态波函数的概率分布图，向学生介绍所谓的玻尔轨道并不是真实存在的，只是电子出现几率比较大的区域。
通过这样讲述，学生可以清晰地体会到玻尔理论的承上启下的作用，而又不至于将其与量子力学中的概念混为一谈。
2.重在物理思想，压缩数学推导在物理学研究中，数学只是用来表述物理思想并在此基础上进行逻辑演算的工具，教师不能将深刻的物理思想淹没在复杂的数学形式之中。
因此，在教学过程中，教师要着重于加强基本概念和基本理论的讲授，把握这些概念和理论中所蕴含的物理实质。
对一些涉及繁难数学推导的内容，在教学中刻意忽略具体数学推导过程，着重于使学生掌握其中的思想方法。
例如：
在一维线性谐振子问题的教学中，对于数学方面的问题，只要求学生能正确写出薛定谔方程、记住其结论即可，重点放在该类问题所蕴含的物理意义及对现成结论的应用上。
这样，学生就不会感到枯燥无味，而能始终保持较高的学习热情。
二、教学方法改革传统的“填鸭式”教学法把课堂变成了教师的“一言堂”，使得学生在教学活动中始终处于被动接受地位，极大地压制了学生学习的主观能动性，十分不利于知识的获取以及对学生创新能力及科学思维的培养。
而且，“量子力学”这门课程本身实验基础薄弱、理论性较强，物理图像不够直观，一味采取灌输式教学，学生势必感到枯燥，甚至厌烦。
长期以往，学习积极性必然受挫，学习效果自然大打折扣。
为了提高学生学习兴趣，激发其学习的积极性，培养其科学探索精神及创新能力，笔者在教学方法上进行了一些有益的探索。
1.发挥学生主体作用除却必要的教学内容讲解外，每节课都留出一定的师生互动时间。
教师通过创设问题情景，引导学生进行研究讨论，或者针对已讲授内容，使学生对已学内容进行复习、总结、辨析，以加深理解；或者针对未讲授内容，激发学生学习新知识的兴趣（比如，在讲授完一维无限深方势阱和一维线性谐振子这两个典型的束缚态问题后就可引导学生思考“非束缚态下微观粒子又将表现出什么样的行为”），这样学生就会积极地预习下节内容；或者选择一些有代表性的习题，让学生提出不同的解决办法，培养学生的创新能力。
对于在课堂上不能解决的问题，积极鼓励学生利用图书馆及网络资源等寻求解决，培养学生的科学探索精神。
此外，还可使学生自由组合，挑选他们感兴趣的与课程有关的题目进行讨论、调研并完成小组论文，这一方面激发学生的自主学习积极性，另一方面使其接受初步的科研训练，一举两得。
2.注重构建物理图像在实际教学中着重注意物理图像的构
建，使学生对一些难以理解的概念和理论形成较为直观的印象，从而形成深刻的记忆和理解。
例如：
借助电子束衍射实验，通过三个不同的实验过程（强电子束、弱电子束及弱电子束长时间曝光），即可为实物粒子的波粒二象性构建出一幅清晰的物理图像；借助电子束衍射实验图像，再以光波类比电子波，即可凝练出波函数的统计解释；借助电子双缝衍射实验图像，可使学生更易接受和理解态叠加原理；借助解析几何中的坐标系，可很好地为学生建立起表象的物理图像。
尽管这其中光波和电子波、坐标系和表象这些概念之间有本质上的区别，但借助这些学生已经熟知和深刻理解的概念，可使学生非常容易地接受和理解量子力学中难以言明的概念和理论，同时，也可使学生掌握这种物理图像的构建能力，对培养学生的创新思维具有非常积极地作用。
三、教学手段和考核方式改革
1.课程教学采用多种先进的教学方式如安排小组讨论课，对难于理解的概念和规律进行讨论。
先是各小组内讨论，再是小组间辩论，最后老师对各小组讨论和辩论的观点进行评述和指正。
例如，在讲到微观粒子的波函数时，有的学生认为是全部粒子组成波函数，有的学生认为是经典物理学的波。
这些问题的讨论激发了学生的求知欲望，从而进一步激发了学生对一些不易理解的概念和量子原理进行深入理
解，直至最后充分理解这些内容。
另外课程作业布置小论文，邀请国内外专家开展系列量子力学讲座等都是不错的方式。
2.坚持研究型教学方式把课程教学和科研相结合，在教学过程中针对教学内容，吸取科研中的研究成果，通过结合最新的科研动态，向学生讲授在相关领域的应用以培养学生学习兴趣。
在量子力学诞生后，作为现代物理学的两大支柱之一的现代物理学的每一个分支及相关的边缘学科都离不开量子力学这个基础，量子理论与其他学科的交叉越来越多。
例如：
基本粒子、原子核、原子、分子、凝聚态物理到中子星、黑洞各个层次的研究以量子力学为基础；量子力学在通信和纳米技术中的应用；量子理论在生物学中的应用；量子力学与正在研究的量子计算机的关系等，在教学中适当地穿插这些知识，扩大学生的知识面，消除学生对量子力学的片面认识，提高学生学习兴趣和主动
性。
3.利用量子力学课程将人文教育与专业教学相结合量子力学从诞生到发展的物理学史所包含的创新思维是迄今为止哪一门学科都难以比拟的。
在19世纪末至20世纪初，经典物理学晴空万里，然而黑体辐射、光电效应、原子光谱等物理现象的实验结果严重冲击经典物理学理论，让经典物理学陷入危机四伏的境地。
1900年，德国物理学家普朗克创造性地引入了能量子的概念，成功地解释了黑体辐射现象，量子概念诞生。
1905年，爱因斯坦进一步完善了量子化观念，指出能量不仅在吸收和辐射时是不连续的（普朗克假设），而且在物质相互作用中也是不连续
的。
1913年，玻尔将量子化概念引入到原子中，成功解释了有近30年历史的巴尔末经验光谱公式。
泡利突破玻尔半经典、半量子论的局限，给予了令玻尔理论不安的反常塞曼效应以合理解释。
1924年，德布罗意突破普朗克能量子观念提出微观粒子具有波粒二象性，开始与经典理论分庭抗礼。
和学生一起重温量子力学史的发
展之路，在教学过程中展现量子力学数学形式之美，使学生在科学海洋中得到美的享受，从精神上熏陶他们的创新精神。
4.考试方式改革在本课程的教学中采用了教考分离，通过小考题的形式复习章节内容，根据学生的实际水平适当辅导答疑，注重学生对量子力学基础知识理解的考核。
对于评价系统的建立，其中平时成绩（包括作业、讨论、综合表现等）占
30％，期末考试占70％。
从实施的效果来看，督促了学生的学习，收到了较好的效果，受到学生的欢迎。
四、结论通过近年来的改革尝试，我校的“量子力学”教学水平稳步提高，加速了专业建设。
2017年，我校“量子力学”被评为校级精品课程，教学改革成果初现。
然而，关于这门课程的教学仍存在不少问题，如教学手段单
一、与生产实践结合不够紧密等等，这些都需要教师在今后教学中进一步改进。
关于工科物理专业量子力学教学改革探析就为朋友们整理到此，希望可以帮到朋友们！高中物理（必修1）教材第108页，在用小车验证牛顿第二定律的实验中有这样两个条件：
一是水平板光滑；
二是砝码跟小车相比质量较小，同时满足上述条件，实验时方可近似认为细绳对小车的拉力等于砝码重力的大小。
在教学过程中，我对上述问题做了以下探索：
问题1为什么细绳对小车的拉力大小与砝码重力大小是近似相等？并且条件是水平长木板光滑且砝码质量远小于小车质量？分析如图1所示装置，用细绳通过定滑轮将放在水平长木板上的小车和砝码连接，使小车做匀加速运动。
设小车质量为M，砝码质量为m，加速度大小为a，小车与长木板间的动摩擦因数为μ。
对于砝码，受力如图2所示：
m g－F＝ma对于小车，受力如图3所示：
F－μM g＝M a联立上述解得：
F＝（1＋μ）mM g/（m＋M）讨论：
（1）若水平长木板光滑，即μ＝0，则F＝mM g/（m＋M）当m M时，m/M→0，则F≈mg
（2）若水平长木板不光滑，即μ≠0，当mM时，F≈（1＋μ）mg问题2若长木板不光滑，做验证F合＝m a实验时，怎样平衡摩擦力？分析通过上述讨论可知，若长木板水平，当μ≠0，且mM时，F≈（1＋μ）mg，要测出F，必须知道μ，这样就使实验复杂化，为了使实验简便易行，可采用下述方法来平衡摩擦力：
将长木板的一端垫高一些，并调节斜面倾角α，以重力的下滑分力来平衡摩擦力，使小车较好地做匀速直线运动，再调解定滑轮，使细线与长木板平行，即可按步骤实验。
如图4所示装置：
对于砝码受力如图5所示：
mg－F＝m a对于小车受力如图6所示：
F＋Mg sinα－μMgc osα＝Ma联立上述解得：
F＝（1－si nα＋μco sα）mMg/（m＋M）当μ＝tanα且m M时，F≈mg可见，要在
现实条件下验证F合＝m a，长木板最好倾斜α角放置在水平桌面上，需要满足条
件：
Mg sinα＝μMgc osα，即μ＝ta nα，且mM，即可认为小车所受拉力近似等于砝码
重力的大小。
F合＝ma实验条件的探究就为朋友们整理到此，希望可以帮到朋友们！论文对绝大多数的朋友们来说是必不可少的，为了让朋友们都能顺利的编写出所需的论文，论文频道本人专门编辑了“图像在高中物理中的应用”，希望可以助朋友们一臂之力!高中物理中的图像法就是根据题意把抽象复杂的物理过程有针对性地运用数学图像来描述两个物理量之间的关系，直观形象地展示物理规律的一种解题方法。
运用物理图像法分析解答问题直观、形象、简捷，经常能取到意想不到的效果。
这种方法在启迪学生思维、提高学生解题技能和运算速度上都有很大帮助。
一个物理图像所传达的物理信息是非常丰富的，识别图像所表示的物理意义，从图像中获取信息挖掘条件，利用图像所表达的信息，结合我们所掌握的物理知识，做出相关分析和判断，是近年来高考的一种命题导向。
现举例如下：
在物理图像中，“面积”的意义可以分为两大类：
（1）图线与坐标轴所围的“面积”表示相关的过程量（如图1所示），如在v—t
图像中，图线与坐标轴所围“面积”表示位移；在F—s图像中，图线与坐标轴所
围“面积”表示力做的功；在F—t图像中，图线与坐标轴所围“面积”表示力的冲量；在i—t图像中，图线与坐标轴所围“面积”表示流过导体的电荷量等。
（2）图线上某一点的坐标与坐标轴所围的“面积”表示相关的状态量（如图2所示），如在U—I图像中，图线上任一点与坐标轴所围的“面积”等于对应状态的电功率。
图像中的“面积”表示什么，只要看两坐标轴所表示的物理量的乘积是过程量还状态量便可知。
例题如图3所示，两个质量完全一样的小球，从光滑的a管和b管由A处静止滑下至C处滑出，设转弯处无能量损失，a、b管构成一个矩形。
关于两球滑到底端所用的时间的说法中正确的是（）。
A.ta＝tbB.ta＞tb C.t a＜t bD.不能确定解析这道题如采用解析法，难度很大。
可以利用v—t图像（这里的v是速率，曲线下的面积表示路程s）定性进行比较。
在同一个v—t图像中做出a、b的速率图线，如图4所示，显然，开始时b的加速度较大，则斜率较大；由于机械能守恒，则末速率相同，即曲线末端在同一水平线上。
为使路程相同（曲线和横轴所围的面积相同），显然b用的时间较少。
图像在高中物理中的应用就为朋友们整理到此，希望可以帮到朋友们！
一、黑子的细节太阳活动周期和太阳黑子数活跃在低纬度（30度）的程度，是显示太阳活动强度的一个重要指标，其中最常使用的是太阳黑子数。
接近11年周期的高低转换，黑子磁场极性（N极，S极）在每个周期中都要反转。
在这个太阳活动周期中，对应的活动周期数增加24。
在第23周期中没有观察到的太阳表面黑子是历史上时间最长的。
此外，近两年左右的时间内又是正常的。
最近的太阳活动已经于过去的情况有所不同。
二、附近高纬度活动高纬度地区活动表现出一个11年周期的特征。
然而，最大的间隔期内，也就是在高纬度地区太阳活动主要是微小的黑点，其对应于在低纬度地区的活动高峰期。
在近极地观测的设备需要有高空间分辨率的能力，从而观察太阳。