3D显示技术的现状及发展

摘要：文章介绍了3d显示技术的显示特点及发展趋势，重点介绍了目前3d显示的主要技术类型，包含眼镜式3d技术以及裸眼式3d技术。详细阐述了3d显示技术的基本原理，眼镜式和裸眼式3d技术的基本原理及对比，分析了各类3d显示技术的基本结构组成、原理和各自的优缺点，最后展望了3d显示技术的发展和应用

前景。

关键词： 3d显示；液晶屏；眼镜式；裸眼式

the status and development of 3d display technology

wang yong, sun ke, sun shi-xiang

(faculty of microelectric engineering, nanjing college of information technology, nanjing jiangsu 210046, china) abstract: characteristics and development trends of 3d display technology are introduced in this paper. the main type of 3d display technology are introduced, including glasses type 3d technology and naked eye type 3d technology. 3d display technology, glasses type 3d technology and naked eye type 3d technology basic principle are discussed and compared. components, basic theory, merits and demerits of various 3d display technology are discussed. finally the future of the developments and applications of 3d display technology is previewed.

keywords: 3d display; liquid crystal panel; glasses type; naked eye type

引言

目前现有的平板显示器件绝大多数都只能显示二维信息，为了使显示的场景和物体具有立体感，使观看的效果逼真又清晰，达到身临其境的感受，人们不断对3d显示技术进行研究。3d显示可以表现图像的深度感、层次感和真实性，可广泛应用于影视娱乐、军事、视频通信以及医学等方面。3d显示主要可分为如下两类：眼镜式

3d技术和裸眼式3d技术，眼镜式3d技术的三种主要类型是色差式、偏光式和主动快门式，目前发展相对比较成熟；裸眼式3d技术可分为视差屏障技术、柱状透镜技术和指向光源技术等，是未来的重点发展方向。本文将对上述主要3d显示技术的研究现状进行详细阐述[1-5]。

1 3d显示技术的基本原理

虽然目前3d显示技术种类较多，不过3d显示技术的基本原理是相同的。真实世界是三维立体的，人的双眼观察到的是两幅不同的画面，大脑经过对画面信息进行叠加融合，构成一个具有前-后、左-右、上-下、远-近等立体方向效果的画面，便产生了三维立体感觉，如图1所示，3d显示技术就是通过让双眼感受到不同画面，从而实现立体显示。

2 眼镜式3d技术分析

眼镜式3d技术包含色差式、偏光式和主动快门式。色差式3d技

术是将不同视角方向上的画面，以红蓝两种颜色印制在同一幅画面中，通过红蓝等立体眼镜呈现出3d立体效果。红色的影像可以通过红色镜片，蓝色的影像可以通过蓝色镜片，使一张图片能产生出两幅图像，不同的眼睛看到不同的图像，因此该技术又称为分色立体成像技术。色差式3d技术原理较简单，成本低，但由于画面质量较差，容易使画面边缘产生偏色，目前已经较少采用。

偏光式3d技术利用光线是电磁波，可以分解为垂直和水平振动方向的原理来实现3d显示。偏光式3d显示需要提供两幅画面，两幅画面通过透射轴垂直的两个偏振片形成，因此产生了偏振方向也互相垂直的画面光线。偏光式3d技术的眼镜左右分别采用了透射轴垂直的偏光镜片，不同偏振方向的画面透过相应的偏光镜片，人的左右眼看到的是两组不同的画面，经过大脑合成形成了3d影像，如图2所示。由于偏光式3d技术较容易实现，图像无闪烁感，因此目前3d技术有较大比例采用偏光式技术，但是偏光式3d技术存在画面亮度和分辨率降低的问题。

主动快门式3d显示技术是通过提高屏幕刷新频率，利用红外信号发射器控制快门式3d眼镜两个镜片的开关，使画面交替出现，把图像按帧一分为二实现3d显示，如图3所示。主动快门式3d显示技术要求显示器件刷新频率达到120hz，才能保证3d模式下左右眼分别看到60hz的画面，从而看到连续而不闪烁的3d图像效果。目前主动快门式3d技术因为可以实现全高清3d效果，画面亮度较高，在品牌电视上应用十分广泛。

3D打印技术的目前现状和发展趋势

3D打印技术的目前现状和发展趋势物联网1501 张河钰0919150108 3D打印技术（3D printing），是快速成形技术的一种，它是一种数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印技术出现在20世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。一、3D打印技术简介 3D打印技术是指通过连续的物理层叠加，逐层增加材料来生成三维实体的技术，与传统的去除材料加工技术不同，因此又称为添加制造（AM，Additive Manufacturing）。作为一种综合性应用技术，3D打印综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多方面的前沿技术知识，具有很高的科技含量。3D打印机是3D打印的核心装备。它是集机械、控制及计算机技术等为一体的复杂机电一体化系统，主要由高精度机械系统、数控系统、喷射系统和成型环境等子系统组成。此外，新型打印材料、打印工艺、设计与控制软件等也是3D打印技术体系的重要组成部分。目前，3D打印技术主要被应用于产品原型、模具制造以及艺术创作、珠宝制作等领域，替代这些领域传统依赖的精细加工工艺。3D打印可以在很大程度上提升制作的效率和精密程度。除此之外，在生物工程与医学、建筑、服装等领域，3D打印技术的引入也为创新开拓了广阔的空间。如2010年澳大利亚Invetech公司和美国Organovo公司合作，尝试以活体细胞为“墨水”打印人体的组织和器官，是医学领域具有重大意义的创新。二、3D打印技术及产业国际国内发展现状（1）国际情况经过十多年的探索和发展，3D打印技术有了长足的进步，目前已经能够在0.01mm的单层厚度上实现600dpi的精细分辨率。目前国际上较先进的产品可以实现每小时25mm厚度的垂直速率，并可实现24位色彩的彩色打印。目前，在全球3D打印机行业，美国3D Systems和Stratasys两家公司的产品占据了绝大多数市场份额。此外，在此领域具有较强技术实力和特色的企业/研发团队还有美国的Fab@Home和Shapeways、英国的Reprap等。 3D Systems公司是全世界最大的快速成型设备开发公司。于2011年11月收购了3D 打印技术的最早发明者和最初专利拥有者Z Corporation公司之后，3D Systems奠定了在3D打印领域的龙头地位。Stratasys公司2010年与传统打印行业巨头惠普公司签订了OEM 合作协议，生产HP品牌的3D打印机。继2011年5月收购Solidscape公司之后，Stratasys 又于2012年4月与以色列著名3D打印系统提供商Objet宣布合并。当前，国际3D打印机制造业正处于迅速的兼并与整合过程中，行业巨头正在加速崛起。目前在欧美发达国家，3D打印技术已经初步形成了成功的商用模式。如在消费电子业、航空业和汽车制造业等领域，3D打印技术可以以较低的成本、较高的效率生产小批量的定制部件，完成复杂而精细的造型。另外，3D打印技术获得应用的领域是个性化消费品产业。如纽约一家创意消费品公司Quirky通过在线征集用户的设计方案，以3D打印技术制成实物产品并通过电子市场销售，每年能够推出60种创新产品，年收入达到100万美元。（2）国内情况自20世纪90年代以来，国内多所高校开展了3D打印技术的自主研发。清华大学在现代成型学理论、分层实体制造、FDM工艺等方面都有一定的科研优势；华中科技大学在分层实体制造工艺方面有优势，并已推出了HRP系列成型机和成型材料；西安交通大学自主

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。

国内外的立体显示技术研究情况概述

国内外的立体显示技术研究情况概述立体摄影技术是立体成像技术的先导，本世纪二、三十年代，人们进行了一系列机械快门、红绿分色、偏振光式等立体照相技术的实验。在此基础上，英国首先进行了机械快门式立体电视的实验，标志着立体显示研究的开端，近半个世纪以来，国外相继有人提出并研制了分路式立体电视系统、分色式立体电视系统、偏振光式立体电视系统、普氏摆效应立体电视系统、时分式立体电视系统等立体电视方案。其中分路式立体电视系统是最早研制出的一种立体电视系统，分路式系统由同一同步发生器控制的两路普通二维电视系统和一个光学装置组成。在系统的发送端，视差图像的产生是由相隔一定距离的两台普通摄像机同时对同一景物并列摄像来实现。左摄像机模拟人的左眼，右摄像机模拟右眼，两台摄像机的相隔距离模拟人眼的瞳孔距。这样，左摄像机靶面上的像相当于观看景物时左眼视网膜上的像；右摄像机靶面上的像相当于右眼视网膜像。从而，从左、右摄像机获得了具有视差的左图像和右图像。摄像机输出的具有视差的左、右图像信号经两路传输通道分别送至接收端的两台电视机进行显示。两台电视机各自显示的左、右路图像经过一个光学装置分别送至左、右眼，实现了视差图像的分离。观看者利用一个光学装置观看显示的图像，大脑根据左、右眼看到的视差图像融合成立体视觉像。由于在这个系统中，左、右图像的摄取、传输、显示都是各占一路，因此需要两套电视信号发射、传输

与接收系统占用两个电视频道，无法与现行广播电视系统兼容而且体积较大，只能供一人观看分路式立体电视系统原理图分色式立体电视系统的组成如图所示。这是一种只能传输黑白图像的立体电视系统。发送端视差图像的产生与分路式相似，也是用两台左、右相隔一定距离的普通摄像机并列摄像，不同的是分色式系统只能用两台黑白摄像机而不能用彩色摄像机。左、右摄像机摄取的左、右视差图像信号经两路信道传输后，分别送至接收端的两个黑白显像管，各自显示出左、右图像。为了实现两眼对视差图像的分离，使观看者左眼仅看见左图像、右眼仅看见右图像，必须先对显像管显示的左、右图像进行处理，人为地赋于左、右图像不同的特征，然后，人的左、右眼利用这些特征将左、右图像分离。在分色式系统中，是对显像管显示的左、右黑白图像进行分色处理，即使左、右黑白图像通过不同颜色的滤色片，成为彩色不同的左、右图像。彩色不同，即是光谱不同。因此，使左、右图像具有颜色不同的特征，就是使其在光谱上分开。如图及所示，在显示左图像的黑白显像管屏幕前放置红滤色片，显示右图像的显像管屏幕前放置绿滤色片。这样，通过红滤色片的左图像呈现为波长较长的

我国3D打印技术发展现状及环境分析

我国3D打印技术发展现状及环境分析摘要：3D打印技术已获得迅速发展，并受到世界各国广泛关注，基于目前3D 打印技术发展的现实情况，着重分析我国3D打印技术发展现状以及面临的环境条件，并提出我国3D打印技术发展与应用的对策建议，以便为我国抢抓3D打印技术发展机遇提供重要技术支撑。近年来，3D打印技术获得迅速发展，并受到世界各国的广泛关注，美国科学家将3D打印产业列为“美国十大增长最快的工业”之一，有的甚至期望3D打印这种神奇的技术能带来“第三次工业革命”[1][2]。军事强国加大技术研发力度，3D 打印技术成熟度及性能不断提升，3D打印精度和速度不断提高，打印成本越来越低，打印原材料更加丰富；主要国家积极探索3D打印技术在武器装备设计、制造和维修保障中的应用，已经通过3D打印技术成功“打印”出手枪；美军应用3D打印技术，辅助研制了导弹用的弹出式点火器模型；美国GE集团已应用3D 打印技术制造喷气发动机[3]。随着世界各国不断加大对3D打印技术的研发与投入，我国也开始高度重视3D打印技术发展与应用，已持续加大对3D打印技术支持，在若干关键技术方向取得了重要突破，在多个领域的应用取得重要进展，3D打印技术发展的支撑环境条件更加完善。一、我国3D打印技术发展现状我国3D打印技术发展与发达国家相比，虽然在技术标准、技术水平、产业规模和产业链方面还存在大量有待改进和发展的地方，但经过多年的发展，已形成以

高校为主体的技术研发力量布局，若干关键技术取得重要突破，产业发展开始起步，形成了小规模产业市场，并在多个领域成功应用，为下一步发展奠定了良好基础。 (一)初步建立以高校为主体的技术研发力量体系自上世纪90年代初开始，航空航天大学、西北工业大学、华中科技大学、交通大学、清华大学等高校相继开展了3D打印技术研究，成为我国开展3D打印技术的主要力量，推动了我国3D打印技术的整体发展。航空航天大学“大型整体金属构件激光直接制造”教育部工程研究中心的王华明团队，西北工业大学凝固技术国家重点实验室的黄卫东团队主要开展金属材料激光净成形直接制造技术研究。清华大学生物制造与快速成形技术市重点实验室颜永年团队主要开展熔融沉积制造技术、电子束融化技术、3D生物打印技术研究。华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室史玉升团队主要从事塑性成形制造技术与装备、快速成形制造技术与装备、快速三维测量技术与装备等静压近净成形技术研究。交通大学制造系统工程国家重点实验室，以及快速制造技术及装备国家工程研究中心的卢秉恒院士团队主要从事高分子材料光固化3D打印技术及装备研究。[4] (二)整体实力不断提升，金属3D打印技术世界领先我国增材制造技术从零起步，在广大科技人员的共同努力下，技术整体实力不断提升，在3D打印的主要技术领域都开展了研究，取得一大批重要的研究成果，特别是在高性能金属零件激光直接成形技术方面取得重大突破，技术水平达到世界领先。高性能金属零件激光直接成形技术世界领先，攻克了金属材料3D打印

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

三维动画的文献综述-参考

一、前言部分动画及三维动画技术简介动画是一门通过在连续多格的胶片上拍摄一系列单个画面,从而产生动态视觉的技术和艺术,这种视觉是通过将胶片以一定的数率放映体现出来的.实验证明:动画和电影的画面刷新率为24帧/s,即每秒放映24幅画面,则人眼看到的是连续的画面效果[12]。计算机动画是指采用图形与图像的处理技术,借助于编程或动画制作软件生成一系列的景物画面,其中当前帧是前一帧的部分修改。计算机动画是采用连续播放静止图像的方法产生物体运动的效果。计算机动画的关键技术体现在计算机动画制作软件及硬件上。计算机动画是计算机图形学和艺术相结合的产物，它是伴随着计算机硬件和图形算法高速发展起来的一门高新技术，它综合利用计算机科学、艺术、数学、物理学和其它相关学科的知识在计算机上生成绚丽多彩的连续的虚拟真实画面，给人们提供了一个充分展示个人想象力和艺术才能的新天地[12]。其中三维动画特技可以说是电脑动画技术中的一大难题，因为这需要非常强大的软件和运算能力极强的硬件平台。当然，它所带来的视觉效果也是无可比拟的。当《侏罗纪公园》、《第五元素》、《泰坦尼克号》这些影片中逼真的恐龙、亦真亦幻的未来城市和巨大的“泰坦尼克号”让人沉浸在现代电影所营造的“真实”世界里时，你可知道创造了这些令人难以置信的视觉效果的幕后英雄是众多的三维动画制作软件和视频特技制作软件[3]。好莱坞的电脑特技师们正是借助这些非凡的软件，把他们的想像发挥到极限，也带给了我们无比的视觉享受。三维动画特技制作包含了数字模型构建、动画生成、场景合成三大环节，而三维扫描、表演动画、虚拟演播室等新技术，恰恰给这三大环节都带来了全新的技术突破。综合运用这些新技术，可望获得魔幻般的特技效果，彻底改变动画制作的面貌。可以想像，先用三维扫描技术对一个80岁的白发老太太进行扫描，形成一个数字化人物模型，然后将乔丹的动作捕捉下来，用以驱动老人模型的运动，观众将会看到80岁老妪空中扣篮的场面。甚至还可以用演员的表演驱动动物的模型，拍摄真正的动物王国故事。利用表演动画技术还可以实现网上或电视中的虚拟主持人[3]。三维动画技术比较用于计算机三维动画制作的软件和工具目前很多，不同的动画效果，取决于不同的计算机动画软、硬件的功能以及各动画编程语言工具的特点。虽然制作的复杂程度不同，但动画的基本原理是一致的。其中Java 3D是Java语言在三维图形领域的扩展，是一组应用编程接口（API）。利用Java 3D提供的API，可以编写出基于网页的三维动画、各种计算机辅助教学软件和三维游戏等等。利用Java 3D编写的程序，只需要编程人员调用这些API进行编程，而客户端只需要使用标准的Java虚拟机就可以浏览，因此具有不需要安装插件的优点。[1]它的这种体系结构既可以使其开发的程序“到处运行”，又使其能充分利用系统的三维特性。就因为JAVA 3D拥有如此的强大的三维能力，使得它在网络世界，特别是在游戏中能大展姿彩[1]。与JAVA3D一样OPENGL也具有跨平台特性，许多人利用OPENGL编写三维应用程序，不过对于一个非计算机专业的人员来说，利用OPENGL编写出复杂的三维应用程序是比较困难的，且不说C/C++语言和java的掌握需要花费大量时间精力，当我们需要处理复杂问题的时候，我们不得不自己完成大量非常繁琐的工作。[7]当然，对于编程高手来说，OPENGL是他们发挥才能的非常好的工具。另外，以此开发出的图形要在

3D打印技术的研究现状和前景

3D打印技术一、3D打印的概念我们日常生活中使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面物品，而所谓的3D打印机与普通打印机工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印机的打印材料是墨水和纸张，而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是实实在在的原材料，打印机与电脑连接后，通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。 3D打印技术，是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品。与传统制造业通过模具、车铣等机械加工方式对原材料进行定型、切削以最终生产成品不同，3D打印将三维实体变为若干个二维平面，通过对材料处理并逐层叠加进行生产，大大降低了制造的复杂度。这种数字化制造模式不需要复杂的工艺、不需要庞大的机床、不需要众多的人力，直接从计算机图形数据中便可生成任何形状的零件，使生产制造得以向更广的生产人群范围延伸。二、3D打印的原理 3D打印并非是新鲜的技术，这个思想起源于19世纪末的美国，并在20世纪80 年代得以发展和推广。中国物联网校企联盟把它称作“上上个世纪的思想，上个世纪的技术，这个世纪的市场”。三维打印通常是采用数字技术材料打印机来实现。这种打印机的产量以及销量在二十一世纪以来就已经得到了极大的增长，其价格也正逐年下降。使用打印机就像打印一封信：轻点电脑屏幕上的“打印”按钮，一份数字文件便被传送到一台喷墨打印机上，它将一层墨水喷到纸的表面以形成一副二维图像。而在3D 打印时，软件通过电脑辅助设计技术（CAD ）完成一系列数字切片，并将这些切片的信息传送到3D打印机上，后者会将连续的薄型层面堆叠起来，直到一个固态物体成型。3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料。三、3D打印的过程 1）三维设计阶段：先通过计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，即切片，从而指导打印机逐层打印。设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是STL文件格式。一个STL文件使用三角面来近似模拟物体的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一种通过

光学三维测量技术综述精选文档

光学三维测量技术综述精选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-

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。如图所示。图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]。由于光不能深入物体内部，所以光学三维测量只能测量物体表面轮廓，因此，本文中所言光学三维测量即指光学三维轮廓测量，此后不再单独解释。光学三维测量技术总体而言可以分为主动式光学三维测量和被动式光学三维测量，根据具体的原理又可以分为双目立体视觉测量法、离焦测量法、飞行时间法、激光三角法、莫尔轮廓术和结构光编码法等。下面就刚刚提到的几种光学三维测量技术的原理进行逐一讲解。 2.测量原理被动式光学三维测量双目立体视觉测量法双目成像采用视觉原理来获得同一场景的2幅不同图像。通过对物体上同一点在2幅图像上的2个像点的匹配和检测,可以得到该点的坐标信息。测量原理如图所示。设摄像机基线长为B,视差定义为D= P1- P2,其中P1、P2为空间点W(X,Y,Z)在2像面上的投影点,则由几何关系可得Z=Bf/ D。计算出物点的深度坐标后,其它2个坐标可以通过简单的几何透视关系得出。双目视觉成像原理简单,但由于需要在两幅图像中寻找对定点的匹配,实际计算过程较为复杂。图双目立体视觉法三维测量原理图

我国3D打印技术发展现状

我国3D打印技术发展现状 3D打印技术目前并不完全成熟，还有一个较长时期的发展和适应过程。由于我国工业化革命没有完成，与国际同行比较，还有不小的差距。这是我国3D打印行业面临的实际情况，我们不能回避，必须客观面对。我们要想推动3D打印技术发展，就必须打开国门，与国际高手过招，从中发现差距，寻找共识，携手合作，才能共同促进3D打印这个新兴产业的蓬勃发展。 1、我国3D打印与欧洲不在同一水平过去我们没有走出去，对国外同行的情况不太清楚，只是在新闻里或一些会议上了解信息，很多专家对国内3D打印发展一直比较乐观，基本判断依据是：目前全球3D打印技术都不成熟，都还处于起步期，差距都不大，因此中国3D打印总体与国际同步。而且，还有不少专家更为乐观的认为：中国3D打印技术是我国唯一能够与国际同行处于同一水平的先进技术。从局外人的角度来看，的确是这样。你说欧美技术先进，为什么欧洲也没有大规模地推广应用？欧美不也是“小而散”吗？欧美的技术能够做砂模，我们也能够做；欧洲能够做金属3D打印机，我们也能够做；总之，欧美有的技术，我们也有…… 从表面上看，专家们的乐观判断是正确的，也有数据给予支撑。2013年全球3D打印市场规模大概接近40亿美金，在2012年基础上增长了大概一倍。但是，仅仅40亿美金的市场规模，还不如一家大中型企业一年的产值；国内大概3亿美金，欧洲大概10亿美金，美国大概15亿美金。总体来看这些数据还是显得微不足道。但是，通过本次考察，使我们对欧洲3D打印发展有了比较深刻的了解，发现我们的乐观判断过于盲目，过于草率。现在3D打印的应用市场还没有启动起来，但是一旦启动起来，我们可能就面临灭顶之灾。这不是危言耸听，现状其实会比较残酷。 2、我国3D打印与欧洲同行的主要差距第一、欧洲3D打印行业从技术本身的角度来看，的确比我们成熟很多，尤其是工艺技术、研发投入、人才基础、产业形态、材料等领域都比我们强。这个观点，国内同行也是

#三维动画的文献综述-参考

动画及三维动画技术简介动画是一门通过在连续多格的胶片上拍摄一系列单个画面,从而产生动态视觉的技术和艺术,这种视觉是通过将胶片以一定的数率放映体现出来的.实验证明:动画和电影的画面刷新率为24帧/s,即每秒放映24幅画面,则人眼看到的是连续的画面效果[12]。计算机动画是指采用图形与图像的处理技术,借助于编程或动画制作软件生成一系列的景物画面,其中当前帧是前一帧的部分修改。计算机动画是采用连续播放静止图像的方法产生物体运动的效果。计算机动画的关键技术体现在计算机动画制作软件及硬件上。计算机动画是计算机图形学和艺术相结合的产物，它是伴随着计算机硬件和图形算法高速发展起来的一门高新技术，它综合利用计算机科学、艺术、数学、物理学和其它相关学科的知识在计算机上生成绚丽多彩的连续的虚拟真实画面，给人们提供了一个充分展示个人想象力和艺术才能的新天地[12]。其中三维动画特技可以说是电脑动画技术中的一大难题，因为这需要非常强大的软件和运算能力极强的硬件平台。当然，它所带来的视觉效果也是无可比拟的。当《侏罗纪公园》、《第五元素》、《泰坦尼克号》这些影片中逼真的恐龙、亦真亦幻的未来城市和巨大的“泰坦尼克号”让人沉浸在现代电影所营造的“真实”世界里时，你可知道创造了这些令人难以置信的视觉效果的幕后英雄是众多的三维动画制作软件和视频特技制作软件[3]。好莱坞的电脑特技师们正是借助这些非凡的软件，把他们的想像发挥到极限，也带给了我们无比的视觉享受。三维动画特技制作包含了数字模型构建、动画生成、场景合成三大环节，而三维扫描、表演动画、虚拟演播室等新技术，恰恰给这三大环节都带来了全新的技术突破。综合运用这些新技术，可望获得魔幻般的特技效果，彻底改变动画制作的面貌。可以想像，先用三维扫描技术对一个80岁的白发老太太进行扫描，形成一个数字化人物模型，然后将乔丹的动作捕捉下来，用以驱动老人模型的运动，观众将会看到80岁老妪空中扣篮的场面。甚至还可以用演员的表演驱动动物的模型，拍摄真正的动物王国故事。利用表演动画技术还可以实现网上或电视中的虚拟主持人[3]。三维动画技术比较用于计算机三维动画制作的软件和工具目前很多，不同的动画效果，取决于不同的计算机动画软、硬件的功能以及各动画编程语言工具的特点。虽然制作的复杂程度不同，但动画的基本原理是一致的。其中Java 3D是Java语言在三维图形领域的扩展，是一组应用编程接口（API）。利用Java 3D提供的API，可以编写出基于网页的三维动画、各种计算机辅助教学软件和三维游戏等等。利用Java 3D编写的程序，只需要编程人员调用这些API进行编程，而客户端只需要使用标准的Java虚拟机就可以浏览，因此具有不需要安装插件的优点。[1]它的这种体系结构既可以使其开发的程序“到处运行”，又使其能充分利用系统的三维特性。就因为JAVA 3D拥有如此的强大的三维能力，使得它在网络世界，特别是在游戏中能大展姿彩[1]。与JAVA3D一样OPENGL也具有跨平台特性，许多人利用OPENGL编写三维应用程序，不过对于一个非计算机专业的人员来说，利用OPENGL编写出复杂的三维应用程序是比较困难的，且不说C/C++语言和java的掌握需要花费大量时间精力，当我们需要处理复杂问题的时候，我们不得不自己完成大量非常繁琐的工作。[7]当然，对于编程高手来说，OPENGL是他们发挥才能的非常好的工具。另外，以此开发出的图形要在网络上展示，必须先生成图像，然后将图形一帧一帧地传输过去，效果不佳，是一个瓶颈[7]。另有VRML2.0技术(VRML97)自1997年12月正式成为国际标准之后，在网络上得到了广泛的应用，编写VRML程序非常简单（VRML语言可以说比BASIC、JAVASCRIPT

三维重建与可视化技术的进展

医学图像的三维重建与可视化技术的进展随着20世纪七十年代计算机断层技术（Computerized Tomography, CT）、核磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging, MRI）等医学影像技术的应用，可以得到病人病变部位的一组二维断层图像，通过这些二维断层图像医生可以对病变部位进行分析，从而使得医学诊断和治疗技术取得了很大的发展。但是，这些医疗仪器只能提供人体内部的二维图像，二维断层图像只是表达某一界面的解剖信息，医生们只能凭经验由多幅二维图像去估计病灶的大小及形状，“构思”病灶与其周围组织的三维几何关系，这就给治疗带来了困难。在放射治疗应用中，仅由二维断层图像上某些解剖部位进行简单的坐标叠加，也不能给出准确的三维影像，造成病变定位的失真和畸变。三维重建与可视化技术利用一系列的二维图像重建为具有直观、立体效果三维图像模型，并进行定性、定量分析。该技术不仅给医生提供了具有真实感的三维图形，并让医生从任意角度观察图像，还可以从二维图像中获取三维结构信息，提供很多用传统手段无法获得的解剖结构信息，帮助医生对病变体和周围组织进行分析，极大地提高医疗诊断的准确性和科学性，从而提高医疗诊断水平。同时，三维重建与可视化技术还在矫形手术、放射治疗、手术规划与模拟、解剖教育和医学研究中发挥着重要作用。本文首先介绍了医学图像三维重建的几种经典方法，以对该技术有个总体性的大致的了解；然后结合相关文献，深入研究了一个改进的MC（Marching Cubes）算法以及基于寰椎的X线图像的三维形态重建。一、医学图像的三维重建的几种常见方法目前，医学图像三维重建的方法主要有两大类：一类是通过几何单元拼接拟合物体表面来描述物体的三维结构，称为基于表面的面绘制方法；另一类是直接将体素投影到显示平面的方法，称为基于体数据的体绘制方法，又称直接体绘制方法。其中面绘制方法是基于二维图像边缘或轮廓线提取，并借助传统图形学技术及硬件实现的，而体绘制方法则是直接应用视觉原理，通过对体数据重新采样来合成产生三维图像。近来，产生了结合面绘制和体绘制两者特点的混合绘制方法，可以称为第三类三维重建方法。

3D打印技术的研究现状和前景要点

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3D打印技术一、3D打印的概念我们日常生活中使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面物品，而所谓的3D打印机与普通打印机工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印机的打印材料是墨水和纸张，而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是实实在在的原材料，打印机与电脑连接后，通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。 3D打印技术，是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品。与传统制造业通过模具、车铣等机械加工方式对原材料进行定型、切削以最终生产成品不同，3D打印将三维实体变为若干个二维平面，通过对材料处理并逐层叠加进行生产，大大降低了制造的复杂度。这种数字化制造模式不需要复杂的工艺、不需要庞大的机床、不需要众多的人力，直接从计算机图形数据中便可生成任何形状的零件，使生产制造得以向更广的生产人群范围延伸。二、3D打印的原理 3D打印并非是新鲜的技术，这个思想起源于19世纪末的美国，并在20世纪80年代得以发展和推广。中国物联网校企联盟把它称作“上上个世纪的思想，上个世纪的技术，这个世纪的市场”。三维打印通常是采用数字技术材料打印机来实现。这种打印机的产量以及销量在二十一世纪以来就已经得到了极大的增长，其价格也正逐年下降。使用打印机就像打印一封信：轻点电脑屏幕上的“打印”按钮，一份数字文件便被传送到一台喷墨打印机上，它将一层墨水喷到纸的表面以形成一副二维图像。而在3D 打印时，软件通过电脑辅助设计技术（CAD）完成一系列数字切片，并将这些切片的信息传送到3D打印机上，后者会将连续的薄型层面堆叠起来，直到一个固态物体成型。3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料。三、3D打印的过程 1) 三维设计阶段：先通过计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，即切片，从而指导打印机逐层打印。设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是STL文件格式。一个STL文件使用

助视3D显示技术概述

万方数据

助视3D显示技术概述作者：王琼华，粱栋，宋呈群， WANG Qiong-hua， LIANG Dong， SONG Cheng-qun 作者单位：王琼华,宋呈群,LIANG Dong,SONG Cheng-qun(四川大学电子信息学院,四川成都,610065)，粱栋,WANG Qiong-hua(四川大学视觉合成图形图像技术国家重点学科实验室,四川成都,610065) 刊名：真空电子技术英文刊名：Vacuum Electronics 年，卷(期)：2011(5) 参考文献(25条) 1.陈芳时分式液晶立体眼镜的工作原理及使用要点 2005 2.杨怀洲;华蕴博;徐庐生用液晶开关实现RDS立体成像的方法学研究 1997(01) 3.Liou J C;Lee K;Tseng F G Shutter Glasses Stereo LCD with a Dynamic Backlight 2009 4.Kang H;Roh S D;Baik I S A Novel Polarizer Glasses-type 3D Displays with a Patterned Retarder 2010 5.Lee K;Tsai C H Micro Retarder Plate 2002 6.Herke R;Anderson M;Baur T Liquid Crystals in Precision Optical Devices 1999(45) 7.秦开怀;罗建利自由立体显示技术及其发展 2009(10) 8.Tao Y H;Wang Q H;Gu J Autostereoscopic Three Dimensional Projector Based on Two Parallax Barriers 2009(20) 9.Paul M A Survey of 3D Display Technologies 2005 10.周磊;王琼华;陶宇虹立体显示用柱面透镜光栅的设计 2009(12) 11.赵仁亮;赵悟翔;王琼华狭缝光栅自由立体显示器立体可视区域的研究 2008(05) 12.Zhao W X;Wang Q H;Wang A H An Autoste reoscopic Display Based on Two-Layer Lenticular Lens 2010(24) 13.蔡履中;刘华光光学三维显示技术 1996(01) 14.Wang A H;Wang Q H;Li D H Three Dimensional Display Technology 2008(01) 15.Lee B;Park J H Overview of 3D/2DSwitchable Liquid Crystal Display Technologies 2010 16.Takashi K3D Display and Applications 2002(1-2) 17.Wang Q H;Wu T;Wu S T Achromatic Polarization Switch Using a Film-Compensated Twisted Nematic Liquid Crystal Cell 2004(04) 18.Shikama S;Umeno D Optical Polarization Switch and Method of Using Same 1999 19.潘冬冬;王琼华;李大海偏振眼镜立体显示的立体串扰度及其影响因素 2009(04) 20.Fritz M;Jorke H INFITEC A New Stereoscopic Vis ualisation Tool by Wavelength Multiplex Imaging 2005(03) 21.Woods A;Harris C Comparing Levels of Crosstalk with Red/Cyan, Blue/Yellow, and Green/Magenta Anaglyph 3D Glasses 2010 22.Chang A J;Kim H J;Choi J W Ghosting Re duction Method for Color Anaglyphs 2008 23.Wang Q H;Deng H;Jiao T T Imitating Mi cro-Lens Array for Integral Imaging 2010(05) 24.Park J H;Hong K;Lee B Recent Progress in Three-Dimensional Information Processing Based on IntegralImaging 2009(34) 25.王琼华3D显示技术与器件 2011 本文链接：https://www.360docs.net/doc/3718236566.html,/Periodical_zkdzjs201105002.aspx

国内外3D打印技术的现状及发展

国内外3D打印技术的现状及发展曾燕萍文法学院汉语言文学专业14级一班 1470150127 近来，有关3D打印新进展的报道如雨后春笋般涌现，在企业、科研机构和媒体的互动下，3D打印的未来似乎一片光明，甚至频频提到或将带来“第三次工业革命”的高度。 3D打印仍是非常昂贵的技术近年来展示了实验室在3D打印、3D数字化、3D建模和3D可视化方面的研究成果。以前人们打印仅仅指所谓的快速原型制造，而近几年这一技术已经向快速制造进一步发展。快速制造还有一个优势，它可以生产定制的部件。于牙科修复等。各种可以替代的人体‘零部件’，如食道等也都可以这样生产。在世界各地的几个地方还有在组织工程中应用快速制造，用来进行替代人体组织的研究。总体而言，3D打印已经应用到许多领域，而且未来几年这一趋势还将扩大。目前为止，3D打印技术仍然是一个非常昂贵的技术。设备购置、材料成本以及技术维护都还非常昂贵。在3D打印机市场上虽然可以有多种不同的技术，但是每种技术只有一个制造商，他们仍然试图维持较高的价格，因此一般的中小型企业在经济上难以支撑这样的应用。还有一个更大的问题，即3D 打印是非常劳力密集型的应用，3D打印任务不可能点击一个按钮就自动产生。大部分的工作在于密集的数据准备。这需要大量的时间，并要求大部分员工有长期的经验和专门技能，这样的人现在数量还非常少，这也不是一个中小企业所负担得起的。 3D打印首先是补充生产工具 3D打印技术的应用迄今仍被局限于利基市场（即高度专门化的需求市场），如医疗或模具，有很大的发展前景。看待3D打印热潮目前3D打印技术的发展仍然主要集中在美国。德国也成立了第一批类似的公司，并且有了自己生产的3D打印机。实际上，现阶段大多数吸引眼球的3D打印新应用都还只是演示或单件产品，其成本与实用性往往被忽略，低估它们的长期发展潜力。 3D打印技术涉及范围不断扩大（海军舰艇、航天科技、医学领域、房屋建筑、汽车行业、电子行业、服装领域等），对人类的发展起到极大的促进作用，推动了一系列领域的发展。三维数字化设计改变了设计流程，提高了试制效率；五级成熟度管理模式，冲破设计和制造的组织壁垒，而这与3D打印技术关系紧密。

三维地理信息系统技术综述

三维地理信息系统技术综述朱庆测绘遥感信息工程国家重点实验室（武汉大学）湖北省武汉市珞喻路129号， 430079 E-mail:Zhuq66@https://www.360docs.net/doc/3718236566.html, 摘要：本文对三维地理信息系统技术进行综述性介绍，扼要地讨论了国内外有关三维地理空间信息的获取、管理、分析与可视化等技术的进展与动态。关键词：地球空间信息技术，三维地理信息系统，数据获取，三维可视化 A Survey of Three Dimensional GIS Technologies Zhu Qing State Key Lab of Information Engineering in Surveying Mapping and Remote Sensing 129 LuoYu Road, Wuhan Hubei, 430079P.R.China E-mail: zhuq66@https://www.360docs.net/doc/3718236566.html, Abstract: in this survey, the 3D GIS technologies are briefly reviewed with the main concern in the recent developments in the acquisition, management, analysis and visualization of 3D geo-spatial information, their advantages and limitations are discussed respectively. Key Words: Geospatial Technology, 3D GIS, Data Acquisition, 3D Visualization 1 引言最近一期《自然》杂志刊登的文章“地图制图的时机”把地球空间信息技术（geotech-nologies）看成是世界上继生物技术（biotechnology）和纳米技术（nanotechnology）之后发展最为迅速的第三大新技术，而遥感技术（RS）与地理信息系统技术（GIS）则是地球空间技术的核心内容（Gewin，2004）。特别是GIS技术已经成为空间数据处理、集成和可视化最成功的技术之一，并作为地球空间信息处理的有效工具极大地推动了地球空间技术在各个领域的应用。虽然关于GIS的定义有许多不同，但几乎都公认GIS是一个以空间数据（信息）为中心的系统，这一点从美国摄影测量与遥感学会给出的定义即可见一般：“GIS