浅析三维立体成像技术

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  摘要:
  本文对三维立体成像技术进行了简单的概述,对当前三维立体技术在各个领域中的运用进行了大致的分析和归纳,结合三维立体成像技术的原理,加上三维立体成像技术所带来的便捷和好处,对三维立体成像技术的未来发展进行了展望,并对当前的三维立体成像技术的应用进行了一定的概述和分析。
  1.引言
  自古以来,人们无一不想将现实世界中所看到的三维立体实物变成可以永久保存的影像。艺术家在二维平面的纸上通过阴影、透视、色调甚至错觉来体现事物的立体性,从而让人有身临其境的感觉。而现在的3D的电影则通过模拟人眼球视网膜所接收到的二维图像的的融合来产生立体的视觉效果。
  三维立体成像技术可以分为两种技术,一是三维成像技术,一是立体成像技术。三维成像技术中,视网膜所接收到的影像是随着人的位移改变而改变的;而立体成像技术则不同,视网膜所接收到的影像不会随着人的位移而改变,因为立体成像是通过当前已有的影像给人以立体的效果,只能有一个角度的立体影像。三维立体成像技术就是结合两者,从产生一个立体的空间影像开始,知道传输到观看者的视网膜中,从视网膜中反馈到脑中,从而给人以空间立体影像的感官。
  2.三维立体成像技术的概述
  在20世纪初,人们就已经开始考虑从各个方法来造成三维立体图像的方法,涵盖了照像术、透镜对光的折射和反射以及光学研究的不断取得的成果,都为三维立体成像技术提供了更多的方案。这其中,最为经典的就是透镜板三维成像技术、全息照相、投影式三维显示这三种方案。
  透镜板三维成像技术的方案是通过照像术对一个立体空间进行记录,再通过密集的蝇眼透镜作为方向选择,记录从各个方向观察一个点的光线区别。这样就可以得到一张集成的图片,将负像变成正像,将两幅图片重叠,光线从图片背面照射,就能看到一副物体的三维图像了。而蝇眼透镜板制作的难度偏大,后来人们就对集成照相术进行改进简化,就行程了后来的柱镜板三维成像。
  透镜板所形成的立体图像可以使观看者从各个角度看到合适的三维图像。但是由于大型的LS图像的准备和处理存在相当大的难度,加上后期处理图片的分辨率太高,所以只能运用于静态的图像立体处理,难以运用到动态的立体影像中。针对这个问题,投影式三维显示技术就显得非常重要了。
  投影式三维显示技术通过多个角度对同一物体进行拍摄,将拍摄下来的影像在进行方向选择的蝇眼透镜屏上进行投影,得到更加真实的空间立体影像。但是,投影式三维显示技术也同样也有不足, 那就是观察者的视角不固定,所以就需要多角度的进行拍摄,需要一半透式反光镜来进行观看。给前期工作带来了极大的困难。
  而全息照相术就不需要透镜板,而是通过数目繁多的衍射光栅作为干涉条纹在平面上进行记录。对在照射过程中,单色光通过衍射光栅,被记录下其波面。这种方式得到的三维影像已经基本能满足人们的视觉要求。全息照片上的小遮挡物并不会影响到像上的点。当然,它也存在着制作价格不菲的缺憾。
  3.三维立体成像技术的应用
  现在的各种软件都已经做到让真实空间的各种数据通过具体的数据表现,通过对其具体数据的统计和抽取,进行绘制和表现,从而更直观地便于观看者的理解和测量。
  3D电影是近年来走入人们生活的一项科学技术,给人以身临其境的感官效果。在这其中,三维立体成像技术可以说是功不可没,虚拟现实技术的核心就是三维立体成像技术。三维立体成像技术的应用最主要的还是给人以更精确感官判断,而其投入使用的效果也相当明显,飞机的驾驶舱中的三维显示器,能将驾驶员对物体的形状大小判断提高一倍。三维立体成像技术的运用已经囊括了许多领域,三维电视、三维电影、电脑、军事等等。
  同时,在星际的探索上,三维立体成像技术也更精确地将外太空的各种数据和影像传递给地球。我们知道,在探索星际的时候,条件往往比较恶劣,甚至是人类无法亲自到达的,而地理条件也不一定就是一马平川,这个时候就需要三维立体成像技术来对实地进行勘测和拍摄。再经过计算机的计算,选取合适的着陆地点,然后进行勘测,并将勘测所得到的数据进行预处理,再通过卫星网络传递回地球接收站。
  4.三维立体成像技术的现况
  从上个世纪中至今的几十年时间里,三维立体成像技术已经取得了一定的发展,已经细致到遥控和测量精致数据等。尤其是上个实际九十年代至今的二十多年里,随着电子网络信息技术的高速进步,三维立体成像技术本身所具备的直观、形象、涵盖数据量大、形象物体数据化等的特性,也已经逐渐深入人们的生活。也更进一步地运用到越来越多的领域, 卫星的探测扫描的数据让我们更容易地将各种地貌进行区分,对于地理的勘测有着非常重要的意义,同时,军事使用的沙盘就是三维立体成像技术的一个侧面反映,对于战略策划方面有着非同一般的军事意义。
  目前,我国对于三维立体成像技术也在国际上取得一定地位,已经成功地将三维立体成像技术运用到了军事、地理、勘测等方面。为各方面的工作和使用提供了非常大的便利和精确的指导。通过对激光三维立体成像技术的运用,可以在短时间内对大范围的地形进行扫描,从而获取相应的准确数据。反过来,也可以通过对一块空地的建设通过三维立体成像技术进行各方面的模拟和调试,最后得到合适的数据进行建设。这给城市的建设、管道网路、电线排布的工作带来了极大的便利。
  5.结语
  半个世纪以来,三维立体成像技术的发展十分迅速,在本身核心技术的方面取得了技术方面的突破和改变的同时,在各个领域的运用上,也有着相当大覆盖面的投入和使用。更为各种应用数据开发出了相应的处理软件系统。将三维立体成像技术变成一项使用的技术。展示了三维立体成像技术在未来科技和商业方面的发展前景,和对于经济发展社会建设的优势。
  参考文献
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