主动式光学三维成像技术

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3D成像原理探究

3D成像原理探究一、3D成像原理简介3D（Three-dimensional）成像技术是指通过其中一种方式，在平面上观察一个立体空间，使得观察者能够感知到该空间的深度和距离感。

在计算机图形学、医学成像、虚拟现实等领域中，3D成像技术被广泛应用。

下面将从物理、光学以及计算机技术角度分析3D成像的原理。

二、物理原理1.线性退化原理在真实的三维空间中，离观察者远近不同的物体在成像上表现出不同的大小和清晰度。

这是因为远离观察者的物体将产生线性透视退化，使得它们的像变小变模糊。

通过观察不同距离的物体在成像平面上的表现，可以使观察者感知到空间的深度。

2.视差原理视差是通过两个眼睛观察同一个目标产生的效果。

两个眼睛位于不同的位置，因此它们所看到的目标位置会有微小的偏移。

大脑通过这种偏移量计算出目标与眼睛之间的距离，从而产生了深度感知。

三、光学原理1.光学立体成像采用光学方法进行3D成像时，通常会采用不同的观察角度获取物体的多张图像，然后通过计算机算法进行处理，生成带有深度信息的图像。

这些图像可以使用特殊的3D眼镜或者3D显示设备观察，通过左右眼的分屏显示或者极化光的分离来实现观察者的深度感知。

2.雷达成像雷达成像是一种利用电磁波进行3D测量的技术。

雷达装置发射射频信号，当它们与物体相交时，部分信号将被反射回来。

通过分析反射信号的时延、幅度和波形，可以计算出目标物体与雷达的距离和形状等信息，从而实现3D成像。

四、计算机技术1.光线追踪光线追踪是计算机图形学中一种用于模拟光线与物体交互的技术。

通过跟踪光线在场景中的传播路径，可以计算出光线与物体表面的交点和相互作用，最终生成逼真的3D成像效果。

2.结构光成像结构光成像是一种将物体投射结构光，利用相机观测物体变形后的光斑位置变化，从而计算出物体的三维形状的方法。

该技术广泛应用于工业检测、虚拟现实、人机交互等领域。

3.体积绘制体积绘制是一种通过描述物体的体积信息进行3D成像的技术。

三维成像原理

三维成像原理三维成像技术是一种通过特定的设备和方法来获取并显示物体三维空间信息的技术。

它在医学影像、工业设计、虚拟现实等领域有着广泛的应用。

在三维成像技术中，成像原理是至关重要的，下面我们将详细介绍三维成像的原理。

首先，我们来了解一下三维成像的基本原理。

三维成像的基本原理是通过获取物体表面的几何信息，并将其转化为数字信号进行处理和显示。

常见的三维成像技术包括激光扫描成像、立体摄影成像、光学投影成像等。

这些技术都是基于物体表面的几何信息来实现三维成像的。

其次，我们来介绍一下激光扫描成像的原理。

激光扫描成像是一种常见的三维成像技术，它利用激光器发射激光束，通过扫描物体表面并测量激光束的反射或散射来获取物体表面的几何信息。

通过对激光束的反射或散射进行精确的测量和分析，可以得到物体表面的三维坐标信息，从而实现三维成像。

除了激光扫描成像，立体摄影成像也是一种常见的三维成像技术。

立体摄影成像利用多个摄像头同时拍摄物体，通过对摄像头拍摄的图像进行匹配和处理，可以获取物体表面的三维信息。

这种方法可以利用摄像头的立体视角来实现三维成像，具有成本低、效果好的特点。

另外，光学投影成像也是一种常见的三维成像技术。

光学投影成像利用投影仪将特定图案投射到物体表面，通过对投影图案的变形和变化进行分析，可以获取物体表面的三维信息。

这种方法可以实现对物体表面进行快速、准确的三维成像，具有广泛的应用前景。

总的来说，三维成像技术是一种通过获取物体表面的几何信息来实现三维成像的技术。

激光扫描成像、立体摄影成像、光学投影成像等都是常见的三维成像技术，它们都是基于物体表面的几何信息来实现三维成像的。

随着科学技术的不断发展，三维成像技术将会在更多的领域得到应用，为人们带来更多的便利和惊喜。

主动式双目视觉三维成像技术研究

图像中心完全重合，即 Cl 和 Cr 并不是左右视图的中心点。
在图中共有三个坐标系： xlol yl ， xror yr 和 XOY 。
xlol yl 为左摄像机的坐标系，其中 cl (clx ,cly ) ， Pl ( X l ,Yl ) 为
ol 坐标原点。 xror yr 为右摄像机的坐标系，其中 cr (crx ,cry )
， Pr ( X r ,Yr ) 以 or 为坐标原点。 XOY 为世界坐标系，其中
P( X ,Y , Z ) 以 O 坐标原点。
根据三角形相似原理，我们可以得知： ∆PPl Pr ∆POO′ 。
因此：
Pl Pr OO′
=
Z
− Z
f
98 | 电子制作 2018 年 4 月
实验研究
即：
实验研究
主动式双目视觉三维成像技术研究
牟科瀚，王泽勇（西南交通大学物理科学与技术学院光电工程研究所，四川成都，610031）
摘要：本文引入结构光投影，通过投影随机散斑的方式，增加目标物体的特征点。实验结果表明，投影能有效的增加匹配点数、提高匹配精度。将该方法用于列车底部件的三维成像，得到了较好的三维成像结果。关键词：双目视觉；SIFT特征；结构光投影
双目视觉三维成像的数学模型如下图所示。为了数学推导的简便，这先做两个假设：①透镜成像无畸变；②两摄像机成像是行对准的。基于这两个假设，得到空间点 P( X ,Y , Z ) 的深度与该店在左右视图中的坐标点 Pl ( Xl ,Yl ) 和 Pr ( X r ,Yr ) 的数学关系。
图 1 双目视觉系统数学模型
下面基于以上两个假设，进行数学推导。

sect3_3_主动光学_

按主镜的结构，主动光学分为薄镜面和拚接镜面主动光学两类：薄镜面类： VLT; Gemini ; Subaru 拚接镜面类: Keck I & Keck II; HET
使用主动光学的望远镜需要在光路中分出一束光线，将其引入沙克-哈特曼光栏检测装置。计算机检测出像差，计算准泽尼克多项式的系数，利用其与预先校正值之差来调整各促动器施力大小，并实时反馈。有的望远镜也备有开环改正机制，需要了解望远镜的受力和位置，适用于引导星亮度不足或是检测装置失灵等情况下的使用。
控制和补偿由于大气湍流引入的像畸变的技术称为自适应光学adaptiveoptics主动光学和自适应光学合在一起简称ao主动光学是在1980年代发展起来的它是在薄型主镜后方设有上百个计算机控制的促动器随时监测并抵消重力变形风力干扰和温度波动对成像的影响调整频率约001至1赫自适应光学主要补偿的则是大气湍动调整频率可达每秒上百次调整的对象也非主镜而是光路中专门设置的一块变形辅助镜大口径主镜难以承受高频调整
昴星团望远镜的自适应光学变形镜系统，安装在卡塞格林焦点处（图片提供：NAOJ）
激光引导星和多共轭点（ Multi-Conjugate ）自适应光学系统。前者是向大气中间层发射激光，激发钠原子辐射出黄光，产生人工引导星。目前凯克、双子、昴星团、加拿大法国-夏威夷望远镜、欧洲南方天文台等处均配备了激光引导星系统。至于后者，是在光路中设置数个变形镜来增大视场。另外大口径变形镜也正在开发中。
主动光学系统工作原理图（Ed JanssenVLT主镜的促动器
Gemini N主镜(8.1m)厚仅20厘米，镜后有120个促动器，能单独上下移动万分之一到千分之一头发丝厚度，只有咖啡杯大小。另外60个促动器压在主镜的周边。

主动式3D立体技术在LED显示屏中的应用

体深度感。
２控制系统设计
３显示屏Ｄ
主动式３高清显示系统需要前端主机输出Ｄ
１９０Ｘ１０００ｚ的Ｄｌ号，Ｅ显示屏，２，８＠１Ｈ２Ｖ信ＬＤ控制系统必须具备接收此信号的能力。受限于
屏体的闪烁感。同时，液晶眼镜的透光率一般都在６％以内，体亮度也必须保持在一个合适的数值，０屏以保证观看时画面的清晰。综合考虑以上因素，用采
带ＰＭ功能的恒流驱动芯片可以解决上述问题，Ｗ
吴星华：动式３立体技术在ＬＤ显示屏中的应用主ＤＥ
曰成ｄｌ器 ■■ 蛐蛐合Ｉ啡麟
图１
应用于舞台背景和户外显示。在针对ＬＤ主动发Ｅ光器件的３显示方面，合考虑显示效果、造Ｄ综制
Ａｂｔｃ：ｌｔｉｒｉｌ，ｗｅｄｓｒｅａｅｓｒｔｎｈｓａｔｃｅａｅｃｉｎｗｃｉｅｓｅｅｓｏｉＤｅｈｏｏｙｉＬｂａｔｔｒｏｃｐｃ３ｔｃｎｌｇｎＥＤｖｄｓｌｙＴｅｋｙｏｈｓｓｓｅｉｔｅｉｐｔ３ｉｎｌｈｃｈｕｄｂｎｌｚｄｆｓ．ｅｉｐａ．ｈｅｆｔｉｙｔｍｓｈｕＤＨＤｓｇａｉｈｓｏｌｅａａｙｅｉｔＴｈｎｗｒｒｑｉｍｅｔｆｌｄｄｓｌｙａｅｈｇｅｒｓａｅａｄｈｇｒｙｓａｅｗｈｎｗａｃｉｇ３ｅｕｒｅｎｓｏｅｉｐａｒｉｈｒｆｅｈｒｔｎｉｈｇａｃｌｅｔｈｎＤｖｄｏ．ｄｉｉｓｎｅｒｉｇｔｃｎｌｇｈｃｕｓｉｔｏｌｔｎｉｄｓｌｙｉｅｓＡｎｓｕｉｇａｎｗｄｉｎｅｈｏｏｙｗｉｈｉｐｌｅｗｄｈｍｄｕａｉｎｉｐａｔｖＳｏｕｉｏｉｐｏｅｔｅｆｅｉｇｏｉｗｅｓｎｔｔｓｍｒｖｈｅｌｆｖｅｎｒ．Ｋｅｗｏｄ：Ｅｉｐａ；ｃｉｅｓｅｅｓｏｉ３ｙｒｓＬＤｄｓｌｙａｔｔｒｏｃｐｃＤ；ｉｐａ；ｅｒｓａｅＰＭ；ｒｙｃｌｖＨＤｄｓｌｙｒｆｅｈｒｔ；Ｗｇａｓａｅ

光学三维测量技术应用举例并解析

光学三维测量技术应用举例并解析
光学三维测量技术是一种通过光学原理和数学模型来测量物体三维形态和位置的技术，可以应用于很多领域。

以下是一些光学三维测量技术的应用举例：
1. 航空航天：光学三维测量技术可以用于飞机、火箭、卫星等的设计、制造和维护中。

例如，利用激光三角测量法和相移法可以快速测量飞机机翼、机身的形态尺寸和表面粗糙度；利用三维扫描仪可以对航空设备进行三维建模，方便进行数字化制造。

2. 汽车制造：光学三维测量技术可以应用于汽车设计、制造、测试和维护中。

例如，在汽车制造过程中，可以利用激光三角测量仪对车身各部位进行快速、高精度的三维测量，以保证车身的精度和稳定性；利用三维扫描仪可以对汽车零部件进行三维建模。

3. 医疗领域：光学三维测量技术可以用于医学成像、手术导航和矫形医疗等领域。

例如，在牙科矫形过程中，利用激光三角测量仪可以快速，准确地测量牙齿位置和尺寸，以确定矫形方案。

4. 文化遗产保护：光学三维测量技术可以应用于文化遗产保护，如对文物、建筑、遗址等进行三维测量和数字化保护。

例如，利用三维激光扫描仪可以对文物、
建筑等进行全面而精确的三维数字化保护，方便后续保护、修复和展示。

总之，光学三维测量技术是一种非常实用的测量技术，可以在各个领域得到广泛应用，为很多工作带来了便利和效率提高。

分析激光雷达的三维成像方法

分析激光雷达的三维成像方法激光雷达是一种能够利用激光束进行高精度测量和三维成像的仪器，已经在许多领域得到了广泛的应用。

在这篇文章中，我们将介绍激光雷达的三维成像方法，并分析其原理和优缺点。

激光雷达的三维成像方法主要可以分为两类：主动式成像和被动式成像。

主动式成像是指激光雷达主动地向目标物体发射激光束，然后测量其返回的激光信号来获取目标物体的三维信息。

被动式成像则是通过接收来自外部光源（如太阳光）的光线，通过分析光线经过目标物体后的散射模式来获得目标物体的三维形状。

主动式成像方法中最常用的是时间差法和相位差法。

时间差法是利用激光束往返的时间与光速的关系来测量目标物体与激光雷达之间的距离。

具体来说，激光雷达发射一束短脉冲的激光，计算激光从发射到返回所经过的时间，再乘以光速即可得到目标物体与激光雷达之间的距离。

相位差法则是利用激光返回时的相位差来计算距离。

这种方法在测量精度方面更高，但要求激光雷达具备高频率的激光发射器。

被动式成像方法中最常用的是结构光法和多视角法。

结构光法利用一个具有特定模式的光源（如激光投影仪）投射光线到目标物体上，通过观察光线经过目标物体后的散射模式来推导目标物体的三维形状。

多视角法则是通过同时从不同位置观察目标物体，从而获得多个角度的图像，然后结合这些图像来重构目标物体的三维形状。

这种方法常用于立体视觉中，可以实现较高的测量精度。

不同的三维成像方法各有优缺点。

主动式成像方法在测量距离方面具有较高的精度，并且可以在任何光照条件下工作。

然而，它需要激光雷达具备高速激光发射和接收的能力，且对目标物体的反射和散射能力有一定要求。

被动式成像方法则无需激光发射器，可以利用周围光源进行测量，且在测量速度和实时性方面较好。

但是它对环境光照条件有一定的要求，并且由于光线的散射和衍射效应，可能导致一定的测量误差。

总体而言，激光雷达的三维成像方法在测量和建模方面具有很高的精度和准确性，已经在许多领域得到了广泛的应用。

生命科学中的三维成像技术

生命科学中的三维成像技术生命科学是一门研究生命现象和生物现象的学科，三维成像技术是生命科学发展中很重要的一个环节，因为生命科学的研究对象都是三维空间上的复杂结构，常常需要用到三维成像技术来观察或研究。

下面我们将基于生命科学的领域来介绍几种三维成像技术。

1. CT和MRI技术CT（计算机断层扫描）和MRI（磁共振成像）是生命科学中最常用的三维成像技术之一。

这两种技术可以用于在诊断疾病、手术规划和分析解剖构造等方面。

CT技术主要利用计算机处理X射线扫描图像，将薄层次的影像组合在一起，构建出一个三维影像，从而可以观察到人体内部的结构如肺、肝、胸腺等。

MRI也可以做到类似的效果，但它是通过使用强磁场和无线电波辐射来获得图像的。

2. 光学显微镜技术光学显微镜是生命科学中一种非常重要的三维成像技术。

它利用光学原理观察样本的形态和结构。

如果你看过昆虫的图片，你就会发现昆虫的视觉器官非常复杂，光学显微镜的应用使得我们可以观察到这样的细节。

除了普通的显微镜外，还有更为复杂的光学显微镜技术，如共焦显微镜、荧光显微镜、双光子激光显微镜等。

这些技术能够利用不同的物理原理，以不同的方式来构建出三维图像。

3. 电子显微镜技术电子显微镜是一种高分辨率的成像技术，也是生命科学中一种非常重要的技术。

通过使用以电子束为图像形成光源的电子显微镜，可以获得非常高分辨率的三维图像。

具体来说，我们常常使用常规的散射电镜（TEM）或透射电镜（SEM）进行成像。

电子显微镜可以让我们看到大量的结构和细节，例如细胞核、病毒、蛋白质等，我们甚至可以观察到原子水平的结构。

总结三维成像技术在生命科学中扮演着非常重要的角色。

无论是CT和MRI技术、光学显微镜技术还是电子显微镜技术，都是帮助我们更加深入地了解生命现象和生物现象，以及探索无限的可能性的技术。

这些技术的不断发展，会使我们有机会在一个更清晰、更准确、更有意义的层次上理解我们周围的世界。

三维立体成像原理

三维立体成像原理一、引言三维立体成像是一种通过光学原理实现的技术，可以使人眼在观看图像时产生立体感。

它是基于人类双眼视觉的特点，通过同时向左右眼呈现两个稍有差异的图像，从而让人眼产生深度感。

本文将介绍三维立体成像的原理及其应用。

二、三维立体成像原理1. 双眼视差原理双眼视差是人眼观察物体时产生的一种现象。

由于人类的眼睛分别位于头部的两侧，因此每只眼睛观察到的物体角度略有不同。

当观察远处的物体时，视差较小，观察近处物体时，视差较大。

利用这种视差差异，可以在图像中制造出立体感。

2. 立体成像技术为了实现三维立体成像，需要使用特殊的技术。

其中最常见的是使用偏振光原理。

通过在显示设备上加上一层特殊的滤光片，可以将左右眼所需的不同图像分别过滤出来。

左眼只能看到左眼图像，右眼只能看到右眼图像，从而产生立体感。

另一种常见的技术是使用红蓝（或红绿）滤光片。

左眼图像使用一种颜色滤光片，右眼图像使用另一种颜色滤光片。

观众戴上相应的眼镜，左眼只能看到一种颜色的图像，右眼只能看到另一种颜色的图像，从而产生立体感。

三、三维立体成像的应用1. 电影与电视三维立体电影已经成为当今电影行业的热门。

观众戴上特殊的眼镜，就能够在电影院中感受到真实的立体感。

电视行业也开始普及三维立体技术，人们可以在家中观看带有立体效果的电视节目。

2. 游戏三维立体游戏已经成为游戏行业的趋势。

玩家可以通过戴上特殊的眼镜，进入游戏世界中，感受到真实的立体感。

这使得游戏的体验更加沉浸式，增强了游戏的可玩性。

3. 教育与医疗三维立体技术在教育和医疗领域也得到了广泛应用。

教育机构可以利用三维立体技术制作教学视频，使学生更好地理解和记忆知识。

在医疗领域，三维立体技术可以帮助医生进行手术规划和模拟，提高手术的精确度和安全性。

四、结论三维立体成像原理基于人类双眼视觉的特点，通过呈现不同的图像给左右眼，使人眼产生深度感，从而实现了立体感。

三维立体成像技术在电影、电视、游戏、教育和医疗等领域都得到了广泛应用。

三维立体成像原理

三维立体成像原理
三维立体成像原理
三维立体成像是指通过某种技术手段，将物体的三维形态以立体的形
式呈现出来。

三维立体成像技术已经广泛应用于医学、电影、游戏等
领域。

那么，三维立体成像的原理是什么呢？
三维立体成像的原理主要有两种：一种是基于人眼视差的原理，另一
种是基于光学成像的原理。

基于人眼视差的原理，是指通过左右眼看到的不同图像，来产生立体感。

这种原理的应用最为广泛，例如电影院里的3D电影，就是通过左右眼看到不同的图像，来产生立体感。

在这种技术中，一般使用偏振
镜或者红蓝色滤镜来实现左右眼看到不同的图像。

基于光学成像的原理，是指通过光学成像的方式，来产生立体感。

这
种原理的应用比较少见，但是在医学领域中应用较多。

例如，CT扫描、MRI等医学成像技术，就是通过不同方向的光线成像，来产生立体感。

在这种技术中，一般使用多个摄像头或者多个光源来实现不同方向的
成像。

无论是基于人眼视差的原理，还是基于光学成像的原理，都需要通过计算机图像处理技术来实现。

例如，在电影中，需要将左右眼看到的不同图像进行处理，使其能够同时呈现在屏幕上。

在医学成像中，需要将不同方向的光线成像进行处理，使其能够呈现出三维的形态。

总之，三维立体成像技术的应用已经非常广泛，不仅可以提高人们的视觉体验，还可以在医学领域中帮助医生更好地诊断病情。

随着技术的不断发展，相信三维立体成像技术的应用会越来越广泛。

3D成像技术来袭，分类和原理你了解吗？

3D成像技术来袭，分类和原理你了解吗？3D成像工作原理和分类3D成像技术按照工作原理，首先分为被动式和主动式两类。

被动式视觉效仿生物的双眼视觉（binocular vision）原理，由至少2枚图像传感器（image sensor）构成，运用其观测对象在每个图像传感器单独成像的位置，结合2枚图像传感器的相对物理位置，根据几何关系测量原理，可以计算出景深（depth）。

请注意，景深和距离是不同的概念，如下图1所示。

双目视觉系统的核心在于关联同一观测点在各自图像传感器中的坐标位置，如上图1的左图所示。

然而，在实际使用中，由于受到外部环境和拍摄对象表面纹理属性等客观因素影响，特征点自动匹配在算法上较为复杂，匹配精度也直接影响到景深计算精度，影响系统整体效果。

主动式视觉系统则由于其工作原理的不同，有效解决了这一问题。

主动式视觉系统利用独立的人工光源，主动投射到观测对象来测量景深。

主动式视觉根据投射光源和景深技术原理的不同，又分为三小类：三角测距法、结构光法、飞行时间法。

如下图2所示。

下面做详细介绍：（1）三角测距法（triangular）三角测距法是利用投射光源、观测对象和接收图像传感器的空间位置，利用三角几何学计算景深的方法。

此方法是众多主动式3D景深视觉系统的底层基础算法。

（2）结构光法（structured light）结构光法可以认为是针对在被动式视觉系统中特征点匹配问题的对策性方案。

如下图3所示，结构光的含义是主动光源通过特定图案编码投射到被测物体，例如将分布较密集的均匀光栅投影到被测物体上面，由于被测物体表面的不规则性具有的不同深度，反射到图像传感器的光栅条纹会有所变形，这个过程可以看作是由物体表面的深度信息对光栅的条纹进行了调制。

通过对比图像传感器接收到的发生畸变的光栅图案和原生图案，就可以解析出每个观测点的深度信息，形成深度点云（point cloud），即深度帧（depth frame）。

光学三维测量技术

23-18
3
应用
3、医学图像三维表面重建：
现代医疗诊断常常需要借助一些辅助设备为诊
断提供可靠的、完整的信息，因此，人体组织与
器官的三维成像技术在现代临床医学中起着越来
越重要的作用.
医生可以将重构出的器官图像进行旋转缩放等
操作，使医生能够更充分地了解病情的性质及其
周围组织的三维结构关系，从而帮助医生做出准
线照明
2D线探测器
1D扫描
面光源法
面照明
2D线探测器
不需要扫描
相位测量技术
序列编码技术
如：格雷（Gray）如：相位测量轮廓术
傅里叶变换轮廓术
编码序列
彩色编码技术
如：彩色多通道
编码实现相移
23-12
2
测量原理
23-13
2
测量原理
直射式三角法：激光器发出的光垂直入射到被测物体表面，
Scheimpflug 条件可表示为
地对待测物体进行测量。
23-04
1
概述
图
1
：
三
坐
标
测
量
机
23-05
1
概述
接触式测量
优势
物体三维形状测量
灵活性强
精度高且可靠
测量方便
非接触式测量
非接触式测量
微波技术
三角法
光波技术
干涉法
超声波技术
飞行时间法
23-06
1
概述
微波技术
非接触式测量
适合于大尺度三维测
量，爱里斑半径较大，
角度分辨率低。
光波技术
展示三维景像，模拟未知环境和模型）；
2、文物保护

三维成像技术的原理和应用

三维成像技术的原理和应用1. 引言随着科学技术的发展，三维成像技术逐渐崭露头角，并在许多领域得到了广泛的应用。

本文将介绍三维成像技术的原理和应用领域，以便读者对该技术有更深入的了解。

2. 三维成像技术的原理三维成像技术是通过利用光线或其他能量来获取目标物体的三维结构信息的一种技术。

其主要原理包括以下几个方面：2.1 光学原理光学原理是三维成像技术中最常用的原理之一。

它利用光的传播特性，通过测量光的交互作用来获取目标物体的三维形状。

常见的光学原理包括立体投影、双目视差和光栅投影等。

2.2 激光扫描原理激光扫描原理是基于激光技术的三维成像原理。

通过使用激光束扫描目标物体并记录激光的反射或散射信息，可以得到目标物体的三维形状。

激光扫描原理具有高精度和高速度的特点，因此在工业设计、医学影像等领域得到了广泛应用。

2.3 摄像原理摄像原理是利用计算机视觉技术进行三维成像的一种方法。

通过使用摄像机记录目标物体在不同角度下的图像，并利用计算机算法将这些图像重建成三维模型。

这种方法不仅可以用于静态物体的三维成像，还可以用于动态物体的三维跟踪和分析。

3. 三维成像技术的应用三维成像技术在许多领域都有广泛的应用，以下是一些常见的应用领域：3.1 医学影像医学影像是三维成像技术的主要应用领域之一。

通过使用CT扫描、MRI和超声等设备，医生可以获取患者身体部位的三维结构信息，从而进行疾病诊断和治疗计划制定。

3.2 工业设计在工业设计领域，三维成像技术可以帮助设计师快速获取产品的三维模型，并进行设计优化和可视化展示。

这对于加快产品开发速度和改善设计质量非常有帮助。

3.3 虚拟现实三维成像技术是虚拟现实技术的基础。

通过使用三维成像技术，可以创建逼真的虚拟环境，并实现用户与虚拟环境的交互体验。

虚拟现实技术在游戏、教育、培训和仿真等领域有着广泛的应用。

3.4 建筑设计在建筑设计领域，三维成像技术可以帮助建筑师创建建筑的三维模型，并进行设计分析和可视化展示。

光学三维测量技术综述

光学三维测量技术综述1．引言客观景物三维信息的获取是计算机辅助设计、三维重建以及三维成像技术中的基础环节，被测物体的三维信息的快速、准确的获得在虚拟现实、逆向工程、生物与医学工程等领域有着广泛的应用[1]。

三维测量方法总的包括两大类，接触式以及非接触式。

如图 1.1 所示。

图1.1 三维测量方法分类接触式的三维测量方法到目前为止已经发展了很长一段时间，这方面的技术理论已经非常完善和成熟，所以，在实际的测量中会有比较高的准确性。

但是尽管如此，依然会有一些缺点[2]：(1) 在测量过程中，接触式测量必须要接触被测物体，这就很容易造成被测物体表面的划伤。

(2) 接触式测量设备在经过长时间的使用之后，测量头有时会出现形变现象，这无疑会对整个测量结果造成影响。

(3) 接触式测量要依靠测量头遍历被测物体上所有的点，可见，其测量效率还是相当低的。

接触式三维测量技术发展已久，应用最广泛的莫过于三坐标测量机。

该方法基于精密机械，并结合了当前一些比较先进技术，如光学、计算机等。

并且该方法现在已经得到了广泛的应用，特别是在一些复杂物体的轮廓、尺寸等信息的精确测量上。

在测量过程中，三坐标测量机的测量头在世界坐标系的三个坐标轴上都可以移动，而且测量头可以到达被测物体上的任意一个位置上，只要测量头能到达该位置，测量机就可以得到该位置的坐标，而且可以达到微米级的测量精度。

但由于三坐标机测量系统成本较高，加之上述的一些缺点，广泛应用还不太现实。

非接触式三维测量技术一般通过利用磁学、光学、声学等学科中的物理量测量物体表面点坐标位置。

核磁共振法、工业计算机断层扫描法、超声波数字化法等非光学的非接触式三维测量方法也都可以测量物体的内部及外部结构的表面信息，且不需要破坏被测物体，但是这种测量方法的精度不高。

而光学三维轮廓测量由于其非接触性、高精度与高分辨率,在CAD /CAE、反求工程、在线检测与质量保证、多媒体技术、医疗诊断、机器视觉等领域得到日益广泛的应用,被公认是最有前途的三维轮廓测量方法[3]。

三维光场成像技术是如何工作的？

三维光场成像技术是如何工作的？1. 光场成像技术的概念及原理- 光场成像技术是一种能够捕捉和重建光场的先进成像技术。

- 光场是指包含了物体对光的反射、折射和散射等所有信息的复杂光学信息。

- 光场成像技术通过记录入射场和物体场之间的相对位置信息，实现对整个光场的重建。

2. 主要技术步骤- 光场数据采集：使用特殊的光场相机或者光学传感器，采集光场信息。

- 光场重建：通过算法处理采集得到的光场数据，恢复出完整的光场信息。

- 光场显示：将重建得到的光场信息转化为人眼可视的图像或视频。

3. 数据采集过程- 光场相机：利用微透镜阵列收集和分解入射光束，生成多个透视图像。

- 光学传感器：使用光学方式记录入射光的方向、强度和相位等信息。

4. 光场重建算法- 基于点扫描：通过在不同位置扫描点源，重建出整个光场。

- 基于区域扫描：通过扫描光场区域的不同部分，重建出整个光场。

- 基于光学逆问题求解：利用数学模型推导和解决光场的重建问题。

- 机器学习算法：利用大量的训练样本，通过机器学习算法学习光场的重建规律。

5. 光场成像技术的应用领域- 虚拟现实和增强现实：用于创造逼真的虚拟环境或与现实环境融合的增强现实体验。

- 摄影和摄像：可以在后期进行焦点调整、景深控制和视角调整等操作。

- 医学图像学：用于医学影像的重建和分析，如微创手术导航和诊断等。

- 工业检测与无损检测：对复杂结构进行非接触式测量和检测。

总之，三维光场成像技术通过采集、重建和显示光场信息，实现了对复杂光学信息的全息式记录和再现。

它具有许多重要应用，可以为虚拟现实、摄影摄像、医学图像学和工业检测等领域提供更加精确、丰富和可操作的视觉信息。

随着技术的不断发展和创新，相信光场成像技术将会在更多领域发挥重要的作用。

三维成像原理

三维成像原理
三维成像技术是一种能够在三维空间内获取物体表面形状和纹理信息的技术。

它在医学、工业、文化遗产保护等领域有着广泛的应用。

三维成像技术的发展离不开三维成像原理的支持，下面将对三维成像原理进行介绍。

首先，三维成像的原理是基于光学或计算机视觉技术。

光学三维成像原理是通过光线的反射、折射和散射等现象来获取物体表面的形状和纹理信息。

而计算机视觉三维成像原理则是通过利用计算机对图像进行处理和分析，从而得到物体的三维信息。

其次，光学三维成像原理主要包括结构光三维成像、相移三维成像和双目立体视觉三维成像。

结构光三维成像是利用投射特殊光源的光线来照射物体表面，通过测量光线的反射或散射情况来获取物体表面的三维信息。

相移三维成像则是通过改变投射光线的相位来获取物体表面的形状信息。

而双目立体视觉三维成像是通过两个摄像头同时拍摄物体，通过计算两个图像之间的差异来获取物体的三维信息。

另外，计算机视觉三维成像原理主要包括立体视觉、运动视觉
和深度学习。

立体视觉是利用计算机对多个角度拍摄的图像进行匹配和重构，从而获取物体的三维信息。

运动视觉则是通过对物体在运动过程中的图像进行分析和处理，来获取物体的三维信息。

深度学习则是利用深度神经网络对图像进行学习和识别，从而获取物体的三维信息。

综上所述，三维成像原理是三维成像技术的基础，它涉及到光学和计算机视觉等多个领域的知识。

随着科学技术的不断发展，相信三维成像技术将会在更多的领域得到应用，并为人类社会带来更多的便利和发展。

第三章光学三维传感

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通常，采用一维线阵探测器，使投影光轴、成像光轴和探测器阵列位于同一平面，这时像点只在x方向上沿探测器阵列移动
有效光源位于x轴上即△yi=0,yx=zs=0，
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这种由一个投影光轴和一个成像光轴构成的测量系统又称为单三角测量系统。 •这种测量方法要求投影光轴和成像光轴之间保持恒定的夹角。 •用这种系统完成一维或二维物面高度的测量，必须在整个传感器 (包括投影和成像)和被测物体之间附加一维或二维的相对扫描 •单三角法中距离的测量是通过比较一个相对于物面的像点和一个相对于基准面的像点而实现的。
扫描镜是一个双面镀膜的反射镜，保证了投影光线和成像光线的完全同步旋转
多面锥棱镜的旋转完成了x方向的同步扫描，而M3反射镜的慢速旋转完成了y方向的扫描，从而构成三维面形测量功能
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3 采用激光片光的三维传感
1.激光片光的产生采用线结构照明的三维传感系统中，投影器投射片状光束，这种光束又称片光或光刀。
单片图象卡可以完成1024 X 1024 X 8bit图象的存储。多片的已经可以满足存储 32幅 512X512X8bit的图象要求。
有单色（也称伪彩色）和彩色图象卡
目前不少图象卡还装有各种不同功能的图象处理芯片算术逻辑单元（ALU）、乘法器、查找表（LUT）可以实现对图象的卷积、形态学、算术逻辑运算甚至高速傅里叶变换等功能。
第1节主动三维传感的基本概念
一、主动照明的三维传感方法
1. 方法：投影器发出结构照明光束，接收器接受由被测三维表面返回的光信号，由于三维面形对结构照明光束产生空间或时间调制，因此解调接收到的光信号就可以得到三维面形数据。

主动光学和被动光学

主动光学和被动光学是两种不同的光学技术，它们的主要区别在于使用的光源和光路控制方式不同。

主动光学技术是一种在运行中通过主动调节物体和（或）光阑（比如反射镜、光栅、透镜等）位置、形状和大小，以及改变光线传输方向和传播路径的方法，使系统在成像质量和成像清晰度等方面获得改进的光学控制技术。

这种技术需要一种特殊的光源——自适应激光器。

在激光器的照射下，光线的位置可以实时调整，以适应物体的形状和位置变化。

被动光学技术则是指不需要主动控制光源或光路，而是通过自然光线或被动调节光学元件的反射或透射特性来改变成像效果的技术。

被动光学技术可以用于任何形式的光源，不需要特殊的光源支持。

例如，人眼就是一种被动光学系统，它可以通过自身的调节机制来适应不同的光线环境。

总的来说，主动光学和被动光学在成像质量、分辨率、聚焦速度和精确度等方面各有优劣，需要根据实际应用需求选择合适的光学技术。

主动光学的具体方法

主动光学的具体方法
主动光学是一种利用光学元件来实现光学信号的调节和控制的技术。

它在现代
光学领域具有广泛的应用，包括光通信、光传感、光储存和光显示等领域。

本文将介绍几种常见的主动光学方法，包括电调制、温度控制和力/压力调节。

电调制是最常见和广泛应用的一种主动光学方法。

通过在光路中引入电调制器，可以实现对光信号的调制。

电调制器通常由一个电光晶体制成，如锂钽酸锂（LiTaO3）或锂铌酸锂（LiNbO3）。

当施加电压时，电光晶体会发生折射率的变化，从而改变光的传输性质。

这种方法在光通信中起着至关重要的作用，可以实现高速数据的传输和调制。

温度控制也是一种常见的主动光学方法。

通过控制光学元件的温度，可以改变
其折射率和传输性质。

温度控制光学元件通常由热电偶或热敏电阻器控制，通过控制电流的大小来调节元件的温度。

这种方法在光传感中非常有用，可以实现对温度变化的高灵敏度检测。

力/压力调节是一种利用外力或压力来改变光学元件的折射率和透射性质的主
动光学方法。

通过施加力或压力，可以改变光学元件的形状和材料的物理性质，从而影响光信号的传输。

这种方法在光学器件的调试和校准中非常有用，可以实现对光学性能的精确控制。

总之，主动光学具有多种方法来实现光学信号的调节和控制。

电调制、温度控
制和力/压力调节是其中常见的几种方法。

这些方法在光通信、光传感和光存储等
领域具有重要的应用价值。

随着科技的发展和创新，主动光学技术将会得到更广泛的应用，并在光学领域发挥更重要的作用。

主动式立体显示方式与被动式立体显示方式的区别

主动式立体显示方式与被动式立体显示方式的区别主动式立体显示方式及被动式立体显示方式的区别：一．被动立体显示方式被动立体显示方式也称光学偏振显示技术，主要实现方式：通过两台显示设备（投影机），同时把两个经过特殊处理（立体处理）的图像或影片同步放映，使这略有差别的两幅图像（景深差别）重叠在银幕上（偏振光学幕）。

这时如果用眼睛直接观看，看到的画面是重影模糊不清的，要看到立体影像，就要在每架投影机前装一块偏振片。

从两架放映机投射出的光，通过偏振片后，就成了偏振光。

左右两架投影机前的偏振片的偏振化方向互相垂直，因而产生的两束偏振光的偏振方向也互相垂直。

这两束偏振光投射到银幕上再反射到观众处，偏振光方向不改变。

当观众带上偏振眼镜后，左右两片偏振镜的偏振轴互相垂直并与放映镜头前的偏振轴一致，所以每只眼睛只看到相应的偏振光图象，即左眼只能看到左机映出的画面，右眼只能看到右机映出的画面，这样就会像直接观看那样产生立体感觉。

被动立体显示的主要技术特征：双倍的投影机、配置偏振光片及眼镜、配置偏振屏幕。

二．主动立体显示方式主动立体显示方式也称快门式3D显示技术，主动快门式3D技术是目前3D投影设备市场上应用比较广泛的3D显示技术，其需要配合主动快门式眼镜使用，原理是这样的：屏幕会先显示给左眼看的画面，这时眼镜会同步将你的右眼遮住，有点像海盗戴的眼罩那样。

接着，屏幕会快速切换到给右眼看的画面，这时眼镜就会转成将你的左眼遮住，确保你看到的画面是正确的。

主动快门式3D技术是通过交替左眼和右眼看到的图像以至于你的大脑将两幅图像融合成一体来实现，从而产生了单幅图像的3D立体感。

画面交替的过程非常迅速，每秒可以到120次（120Hz刷新率），因此对人眼来说是无法看到这个左右转换的。

主动立体的主要技术特征：同步发射器及快门式眼镜、支持120Hz投影机。

三．主动立体对于被动立体的优势1.主动立体的立体效果更好被动立体需是通过像素的叠加而产生立体效果，效果模糊、立体感不强。